配电网多级继电保护系统故障运行状态预警研究

配电网多级继电保护系统故障运行状态预警研究

孙贵珠

国网山东省电力公司曲阜市供电公司 273100

摘要：配电网多级继电保护系统故障运行状态预警方法的定值对比差异较大，预警反应速度较慢，本文提出一种新的配电网多级继电保护系统故障运行状态预警方法，通过信号检测器判断配电网多级保护系统故障是暂时性还是永久性。建立预警模型，通过初始化程序对预警值进行分析，实现预警响应。试验结果表明，配电网多级继电保护系统故障运行状态预警方法可以有效地缩短状态间的定值差，提高预警反应率。

关键词：配电网；继电保护系统；运行状态

引言：配电网络是我国电力系统的重要组成部分，近年来为提升农村服务水平，建立了以农网为代表的配电网，但配电网的运行环境复杂，容易发生故障损坏，造成资源浪费和危险事故。为此，为提高配电网运行的可靠性和安全性，对配电网多级继电保护系统常见的故障类型进行了分析，对配电网多级继电保护系统故障运行状态的规则预警方式进行了深入分析，对其预警过程和采用的计算方式进行了深入分析，对我国农业型配电网的运行、保护和管理具有重要意义。

1.系统故障分析

继电设备是配电网络保护系统的重要设备，通过接触器对系统的运行状态和故障进行分析，采取预警和排除故障的措施，对配电网中的其它元件进行保护。通过对以乡村振兴为目标的农用配电系统故障进行综合分析，将故障分为永久性故障和暂时性故障。永久故障一般发生在主干线上，其产生原因主要是设备损坏、外力冲击以及自然灾害等不可抗力因素的破坏，造成配电网其它支路电网不能正常工作，使整个配电网系统处于瘫痪状态。瞬时故障多发生在用户或分支线路上，引起故障的原因主要有设备故障、电压电流参数不稳定、相邻元件相互干扰等，这些暂时性故障刚出现时，不会影响其他支路的电力运行，在继电器保护装置的运行下自动修复后，继电器无法清除。

2.系统故障运行状态预警

为了减少配电网络系统事故的发生，解决配电网络所面临的安全难题，通过对配电网多级继电保护系统故障运行状态的研究，对配电网的多级保护系统故障运行状态进行深入研究，从而提高配电网的可靠性，确保电网的稳定运行。将规则预警方法应用于配电网故障预警，在准确、高效的情况下，对配电网保护系统的永久失效和暂时性故障，通过分析故障的程度及对线路的影响，预测主、支路线路发生故障的概率，对可能发生的故障进行预警。与其它形式的预警方法相比，本次提出的规则预警方法可以精确地定位故障，并与维修人员合作了解故障，汇报故障诊断过程，能满足电网企业的应用需求。常规预警模式不仅适用于配电网的多级继电保护系统，而且可以适应连续非线性系统，更适用于为乡村振兴方向服务的农网复杂结构。所建立的预警模型的推理预测值是清晰的，不需要转换模糊值到清晰值，可以直接用于继电器保护系统识别，计算其数值，对整个保护系统进行定量分析。它的预警方式是：首先建立规则预警模型，初始化程序，生成头文件和脚本，以一个农业配电网的实际应用为例，首先输入该农业配电网的多级继电保护系统的电流输入和输出值，用 TS型合成法则进行推理。预警计算之后，根据预警计算结果，与可能的故障类型相匹配，例如在农业配电网，当预警值在1.1~1.2之间时，表明可能发生了由自然灾害引起的永久性故障。该系统除可预测故障发生的概率和类型外，还可对多层继电器保护系统的运行状态进行综合分析，从而准确地确定其故障性所在线路，不仅可以预测故障，而且可以发现存在的故障。如果出现永久性故障，预警系统将立即跳闸，切断整个电路的电源，隔离其主线路，停止由其控制的分支路的运行，保证其它主路都能正常供电。当出现暂时性故障时，预警系统会通知多层保护线路先诊断出故障，并排除故障；如果继电器在一秒钟延迟后表示继电器不能修复故障，就会被定性为永久性故障，然后通过电信号传送到控制系统，切断故障区域的电流供给，提醒维修人员修理。

3.实验研究

本文通过对上述配电网多级继电保护系统故障的预警研究，结合所研究的方案信息，对本课题的预警性能进行验证，并设置检测实验。农网配电线路具有配线半径长、分隔线段数少、运行方式为开环运行等特点，针对继电保护系统发生故障时，各个线段通过的电流不同，且存在较大差异。试验研究时应注意初始电流和电压的稳定，避免由于故障运行状态下电流过大而影响试验结果。在试验预警检验前期，采用预想运行方式生成某试验线路检测网络，以N-1安全准则作为网络约束条件，包括电网线路、变压器和内部发电机，并对预警线路的电路结构进行分析，针对农网运行情况，自定义线路检测网的线路数据，根据同杆双回线原理构建预警约束条件，分析预警线路段电路结构，针对农网运行情况，自定义线路数据，以多级保护系统运行状态下的数据为中心，自定义线路检测网的线路数据。依据上述预想运行原理，匹配多条预想运行方式，按照运行时产生的电流信息量判断预警过程中的状态，获得基础检测数据。在进行线路判断时，对断路器的电压影响范围有一定的限制，检查断路状态时，当断路器断路时，检查断路器的断路状态是不正常的，不排除在断路器断路时断路。利用判断电流量信息，获得配电网络运行状态数据。在定值与对比定值之间的差异较小时，定值验证的结果可作为判断相邻保护线路配合程度的最小预警数值，当出现预警提示音时，可根据预警的电网响应速率判断此时的运行状态是否需要进行预警处理，并对特定定值与对比定值之间的差异较大时，说明预警系统具有足够的预警反应时间；当特定定值与对比定值之间的差异较小时，预警系统不能在规定时间内完成既定任务，就会判定其性能较差。以上述资料为依据，将该文预警研究与传统预警研究的定值对比差值进行比较，得到的结果是，本研究的定值差异比其他两个传统的研究大，显示该研究具有较好的预警性能。该方法在预警系统设计过程中对多级继电保护系统保护范围进行初步判定，在线校验线路电流通过量的情况下，针对异常电流的通过状态进行审核，清除不符合审核规则的电流数据，融合互感线路与继电保护系统数据融合，从而实现对异常电流的实时监测，从而提高整个预警系统的预警效果。上述实验操作完成后，为了更好地验证预警研究的预警性能，进行了预警反应率对比试验。选择相应的局域网，构造电网拓扑结构示意图，利用故障计算对故障线路段进行故障分析，将分析结果按故障等级分为低、中、高3个层次，采用参与对比实验的预警研究方法进行预警处理，在相同的预想运行方式下调整故障路段的线路电流，在不同的等级层次上，用相同的预想运行方式来调整故障路段的线路电流，并在不同的级别上对预警反应速率进行预警。在预警研究过程中，针对所研究的预警线路进行可靠性检验，研究该线路段是否符合预警状态，减少不必要操作的运行量，缩小预警操作所需的时间，进而提高整个预警反应速率。总之，本课题多级继电保护系统故障运行状态预警研究具有较高的状态预警性能，在机电保护系统发生故障时能及时预警状态信息，并根据相应的预警方案处理故障所产生的位置，提高整体预警精准度。试验结果表明，该方法研究的预警性能明显优于传统研究方法，更符合继电保护系统故障状态预警系统的发展。

结束语

为了保障配电网的安全运行，本文研究了农网配电网多级继电保护系统故障运行状态的预警方法。详细介绍了农业配电网络中常见的故障流程和规则预警方式，推动我国配电网的进一步发展。当对配电网进行多级继电保护系统故障运行状态预警时，必须将影响配电网络运行的多种因素充分融合，遵循继电保护装置的运行原则，及时清除和维修存在的故障，并通过调整运行参数等方式对可能出现的故障做好准备，进一步维护配电网的安全运行。

参考文献

[1]张哲, 林林. 配电网多级继电保护配合技术研究[J]. 农业科技与装备, 2016(9):2.