智能配电网机电保护电路的设计及应用

练石兴

摘 要：城市用电需求的不断增多使得其对供电质量和功耗量的要求也不断升高，催生出越来越智能化的配电网。智能配电网机电保护电路是反映配电网运行异常和系统故障的重要装置，是智能配电网安全运行的有力保障。本文简要论述了继电保护在配电网中的设计，并主要探究了优化配电网继电保护设计的策略和自适应继电保护，为智能配电网继电保护电路的设计与发展提供理论参考。

关键词：智能配电网；机电；保护电路；应用

随着经济社会的迅速发展，城市用电需求在不断加大，给供电系统带来了一定的压力，也迫使配电网向着越来越智能化、自动化的方向发展。智能配电网的继电保护电路的设计与优化是智能配电网安全高效运行的前提和关键，能够及时反映着供电系统配电网的运行中的异常和系统的故障，保障供电安全，提高供电质量。未来，智能化的配电网是电网发展的趋势和方向，不断优化智能配电网的继电保护电路设计，能够使智能配电网在运行中为电力服务质量的提高提供更大的帮助。

一、智能配电网中的继电保护电路设计

（一）配电网中常见的继电保护设计

1. 继电保护中的短路保护

通常情况下，当配电网中发生短路故障时，负荷电流会小于故障电流，检测方便，工作人员在检查时很容易能检测出故障。一般情况下使用的过流保护，都是针对定时限的相电流，通过延时的方法使母线、馈线和变压器三者之间达到有效配合。距离保护的方法，不仅能够实现对短路故障进行及时检测，还能够检车电压故障和电流故障，方便工作人员进行故障排除、定位和处理。

2. 继电保护中的接地保护

配电网的实际工作中的很多故障和事故的发生都与接地故障有关，因此接地保护必须得到充分的重视。在对接地故障的检测中，由于接地电阻较大，工作人员一定要使用专门的接地保护。接地保护中正常的相电流不需要监视，由于数值确定，负荷电流产生的影响可以忽略不计，从而大大提高了灵敏度。但是，以不同原理为依据，需要检测的量会比较少，导致检测信号难度增大。当接地障碍出现在部分电阻较小的接地系统中的时候，往往使用电流-时间继电器进行故障检测；遇到高电阻故障时，检测手段则运用中性点电压、距离、零序量、反时限等原理[1]。

（二）智能配电网中继电保护自动装置的设计

1. 通过综合测控装置实现继电自动保护

近年来高速发展的微电子技术使得外围器件和CPU价格更加低廉，性能也更加优越，并且更广泛投入到市场之中。CPU不仅在计算能力上展现出强大的功能，很好的完成继电保护动作，同时还能够完成其他的一些动作，形成一套多功能的综合测评装置。这种综合装置功能非常强大，包括了通讯、测量、控制和保护等多重功能，及时对继电保护功能的发展与创新，同时也为更适合智能配电网的保护方法的研究奠定了坚持的理论和技术基础。综合测控装置需要更加高标准的装置制造工艺和先进技术的支撑，对于技术革新和制造工艺也有着重要的反作用。目前，综合测控装置已经成为了新的潮流和发展趋势，得到广泛应用[2]。

2. 配电开关及10KV柱上开关智能化

智能配电网的自动化设计不仅仅是继电保护自动装置的设计，配电开关和10KV住上开关智能化的应用也是其中一项重要内容。当前，已经开发出并且广泛使用的柱上装置主要有两种，一类是柱上开关与FTU（远方现场终端）分离，独立工作完成功能的，另一类是将柱上开关与FTU相结合，变成机电一体化的装备。这些智能化的装备有着极好的通信能力，同时也为智能继电保护系统整定和保护动作设计提供了新的工作思路。

3. 通过就地化继电保护自动装置实现继电自动保护

就地化的继电保护自动装置，不仅能够简化接线步骤，提高工作效率，同时还可以实现更加可靠的操作。通过采用通信手段将集控中心与就地装置紧密联系，大大减轻了集控中心的复杂程度和空间压力。即使是环境较为恶劣的地区，装置也能够有良好的适应。未来，电压等级较高的领域将会成为继电保护自动装置就地化的发展方向，技术的突破是其中的关键所在。

二、对智能配电网的继电保护电路设计的优化思路

（一）科学配置线路，加强电压保护

中压或者低压配网中输电线路短路是最常见的问题之一。由于不同运行方式会导致电流的速断保护和电压的速断保护灵敏度变化。因此，必须要对输电线路进行科学的保护配置，确保电力输送过程中的故障能够迅速得到清除。

（二）加强纵联保护，保证供电质量

当前，随着电子与信息网络技术的发展，纵联差动保护装置以其在保障电力供应安全性上的突出表现而得到了广泛普及。这种保护措施要求切断全部配电线路故障，能够有效控制电压跌落的持续时间，杜绝甩负荷现象的发生，保障电力线路输电安全和质量，尽可能降低经济损失。

（三）加强光纤纵联差动保护，稳定运行

光纤通信作为电力系统中最普遍的通信方法，具有速度快稳定性高等优点，而继电保护要求信息快速传播，同时也要保证传输的安全性。因此，运用独立的广信通道传送继电保护技术，对保障电力线路的安全性，稳定运行具有重要的作用[3]。

三、智能配电网中的自适应继电保护

（一）自适应保护电流

在电流速断保护方面，不同于传统的电流速断保护的自适应电流速断保护的定值可以根据系统短路类型和运行方式进行变化，时刻保持最佳状态，使得保护性能得到明显的提高。在过电流保护上，自适应过电流保护以实际运行方式和負荷电流为依据确定其特性和定值，可以灵活调整，有效规避了传统过电流保护灵敏度较低的缺陷，具有更显著的优势。

（二）自适应保护电动机

自适应保护电动机发挥作用首先依赖于电动机启动的自适判据，它能够对电动机的启动工作进行智能识别，以此调整电动机的整定值，保证能够在第一时间发现最轻微的故障并及时发出动作，提高保护的灵敏度。其次，还可以自动识别电动机是否处于启动状态，对电动机的启动时间进行保护。另外，保护两段式定时限电流还可以保护电动机出现相间短路的情况，也能够避免自启动过程中的误动情况。而保护正序过流反时限则可以躲避电动机启动电流，然后在启动结束时，再将定制保护恢复为整定电流值，以此实现对电动机的保护，提高继电保护的安全性。

结语：经济发展推动者人们生活质量的不断提高，居民用电量也在逐年增加。居户需求的增大加大了电压的等级，对供电系统的要求越来越高。加强智能配电网的继电保护是保障配电网运行安全、运行效率的重要举措。因此，一定要对继电保护系统进行不断的科学优化，将更多的新技术和新理念应用到实际的智能配电网继电保护之中，提高安全性和高效性，有效减少越级跳闸的弊病规避其带来的损失，为国民提供更优质的供电服务，推动经济和社会的发展。

参考文献：

[1]李晓丹. 智能配电网继电保护电路的设计及应用[J]. 电子技术与软件工程， 2016（21）：228-228.

[2]贾蓓， 李倩茹， 刘强. 智能配电网继电保护电路设计及应用要点分析[J]. 数字化用户， 2014.

[3]李中建， 刘杰， 赵乾生. 智能配电网继电保护电路的设计及应用探究[J]. 科技创新与应用， 2014（23）：171-171.