山东配电网层次化保护技术研究与应用

发布时间：2020-10-17 15:27

　　 经济社会的快速发展使得配电网的供电可靠性越来越受到人们的重视,配电网继电保护及配电自动化的配置情况直接关系到配电网的运行安全。我国配电网继电保护研究起步较晚,配电网分支开关及分界开关大部分为负荷型,不具备隔断故障电流的能力,传统配电网保护线路上任意一处故障都造成变电站出线开关跳闸,停电率高,供电可靠性差。配电网保护由于级数多、拓扑结构复杂等原因,截止目前,尚未有简单可靠的保护配置方案使其既能就地隔离故障减小停电范围,又能实现各级保护配合防止越级跳闸。因此,设计并优化出更符合继电保护四性的新型配电网保护方案成为提高配电网供电可靠性所亟待解决的问题。为了探寻一种更加符合继电保护四性的配电网保护配置及整定方案,本文基于山东配电网实际开展研究工作,主要内容包括:对山东配电网结构、设备和保护配置现状进行分析,根据山东配电网特点探究层次化保护方案,设计配电网层次化保护的整定及配置原则,提出符合山东配电网实际的保护改造方案,结合实际故障案例对层次化保护和传统保护进行功能对比。主要研究结果如下:(1)对山东省16地市配电网参数及运行数据进行收集,从配网结构、分支开关配置情况、分支线长度、馈线自动化、保护限流5个维度进行分析,运用实际大量数据总结分析出山东配电网5个显著特点:配网网架结构清晰,线路分支线数量不多,结构上具备分级保护的条件;分支线故障率高,实现分支线故障的就地隔离即可大幅提高配网供电可靠性;大部分线路实现分级保护无需进行大范围改造,具备推广条件;整体馈线自动化配置率仍不高,故障自愈能力仍待加强;存在大量因保护定值限制负荷电流的长线路,影响可开放容量水平,需要加装中间断路器。(2)基于山东配电网的特点及现状,结合7个配电网故障场景,设想配电网层级化保护动作过程,提炼设计成果,总结出配电网层次化保护的概念。配电网层次化保护包含配电网就地保护、站域保护、区域保护三个层次。就地保护指配网分支开关、分界开关等安装在就地的保护,可实现配网故障的就近隔离。站域保护指变电站出线开关保护、变压器保护,在就地保护不能隔离故障时,提供后备保护。区域保护指配电自动化系统及安自装置,实现区域整体负荷备投及非故障区域自愈转供。配电网层次化保护主要任务是统筹配电网保护与配电自动化的作用,理顺主网保护与配网保护关系,提高故障切除的选择性,缩跳闸范围减停电区域。其基本原则是用户故障不越分界,支线故障不影响主线,主线故障不扩散至区域,区域故障能够快速转供恢复。(3)进一步明确配网各级开关及系统的功能定位,将配电网实际情况与主网保护综合考虑,制定配电网层次化保护配置及整定原则。配电网层次化保护解决了配网故障均由出线保护跳闸的现状,用户、支线配置断路器型开关实现故障就近隔离,降低主线跳闸率;长线路配置中间断路器解决保护限负荷问题,提高了供电能力;合理配置保护级差及重合闸,提高设备抗短路能力及保护选择性;充分利用馈线自动化系统,加快故障自愈恢复。基于层次化保护的整定原则符合山东配电网实际需求,具备可行性、可靠性、先进性。(4)根据山东配电网实际结合配电网层次化保护要求,从配网网架优化、开关安装、保护配置等方面制定详细实施方案,提出改造四步走的方案,在有限投资的情况下可在短期提高山东省81.6%配电线路的配网故障防御能力。对近几年山东省配电网保护动作情况进行统计,结合实际案例比较层次化保护较传统保护优点。配电网层次化保护的就地保护、站域保护、区域保护从空间维度、时间维度和功能维度上协调配合,将故障影响区域降低至最小范围。试点推广以来,山东配电网保护正确动作率上升35.7%,减少非故障区域停电578万余时户数,降低停电损失9000余万元,具有较好的应用前景。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM727
【部分图文】：

图２－２山东电网１０ｋＶ线路分支线统计??统计山东省１６地市数据，１０ｋＶ配电线路共计２１８７５条，所含分支线在５条??及以下的１７５６５条，占比８０．３％，如图２－２。??可知，分支线在５条及以下的配电线路占绝大多数，以分支线改造为切入点，??可用有限的工程量大幅提高配网开关及保护配置完整率。??（２）

全省共计７６８２３条分支线，配置分支开关的２９１１０条，占比３７．９％；未配置??开关的５１９８２条，占比６２．１％。２９１１０个分支开关中，断路器型开关为丨９７７８个，??占比６７．９％；负荷型开关为９３３２个，占比３２．１％，如图２－３。??分支开关接入配电自动化的１０１５９个，占分支幵关总数的３４．９％。??以上数据可知，全省分支幵关配置率不高，配置断路器型分支开关的有??１９７７８个，仅占所有分支线的２５．７％，其余７４．３％的线路只要分支线有故障都会??引起主线跳闸。加强分支线的故障隔离能力可大幅提高１０ｋＶ线路供电可靠性。??（３）支线长度统计??１１??

图２?－?４分支线长度统计??全省分支线共计８１０９２条，大于５ｋｍ的２３０３条，占比２．８％；?３－５ｋｍ的４０６５??条，占比５％；?１－３公里的１６７２５条，占比２０．６％，如图２－４。??长度大于ｌｋｍ且未配置断路器型开关的分支线数量为１５７１６条，占ｌｋｍ以??上分支线的６８．１％，占所有分支线的２０．５％。ｌｋｍ以上的分支线分布于４２８丨条??配电线路，占配电线路总数的１９．６％。??长分支线路故障率较高，大概率发生使主线越级跳阐的情况，优先对ｌｋｍ及??以上长分支线加装断路器，可在短时显著提高１９．６％的配电线路故障切除效率。??（４）断路器型分支开关配置统计??表２?－１断路器型分支开关统计表??线路类型?｜总数｜分别统计全线配置〇￣９个断路器分支开关的线路数??量???０?Ｉ?１?Ｉ?２?Ｉ３?｜?４?｜?５?１?６?｜?７?｜?８?｜９￣??含?０?条分支线的线?９３５３?９３５３??含?１?条分支线的线?３０８３?１９７９?１１０４??含?２?条分支线的线?１９１５?１１６６?２７７?４７??含?３?条分支线的线?１４０６?８０２￣＾２１２＾￣２６?＼?
【参考文献】

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本文编号：2844972