(鄂尔多斯康巴什供电局，内蒙古 鄂尔多斯 017000)
摘 要：针对现有中低压系统保护存在的问题，论证了配 备新型装置的必要性和可行性，提出了将成熟的纵联保护原理与网络通信技术相结合，构成 中低压系统纵联保护的改进措施。
关键词：配电系统；继电保护；改进措施
中图分类号：tm77  文献标识码：a  文章编号：1007—6921(2009)07—0172—04

近几年来，我国对中低压配电系统的改造取得了长足的进展，以配电网自动化为代表的各种 自动化监控技术逐步得到应用。配电技术的这些发展，提高了供电的可靠性、改善了电能的 质量、减少了网络的损耗，社会经济效益十分明显。

中低压配电系统的继电保护，大多数也都采用了微机保护技术，与常规保护相比，在性能上 有了较大的改善。但是，在继电保护的原理和配置方面，并没有多少突破，多数仍采用与传 统电磁式保护相同的阶段式(三段或二段)时限配合的电流保护、电流电压连锁保护等。

在过去，由于技术、资金和观念等方面的原因，人们对中低压电网的重视程度普遍不高，继 电保护配置的原则是简单、可靠，对灵敏度和动作速度方面的要求较低。随着电力系统的发 展，配电系统的结构、短路电流的水平、用电负荷的性质等都发生了很大的变化，传统的保 护原理和配置方式已经逐渐难以满足现代配电系统的要求。

本文将对传统的保护原理和配置方式进行分析，指出存在的问题，探讨以较小成本将高压系 统中已经比较成熟的纵联保护原理移植到中低压系统的方法。
1 中低压线路继电保护配置情况和存在的问题

众所周知，选择性、灵敏性、速动性和可靠性是对继电保护装置的四项基本要求，也是分析 、评价继电保护装置性能优劣的重要标准。下面就结合这些指标，对当前配网保护的情况进 行分析。

35kv及以下电压等级中低压系统，从电网结构上看主要有单电源辐射性结构、“手拉手”供 电结构、可重构的配电网结构以及与地方小电源并网连接的双电源结构等。对于前三种电网 结构，其继电保护目前基本上仍是阶段式(三段或二段)时限配合的电流保护、电压闭锁电 流保护等，而对双侧电源的中低压联络线路，目前继电保护的配置主要有两种模式，一种是 线路两端均装设阶段式的方向电流保护、方向电压闭锁电流保护或带方向的距离保护，另一 种是装设基于通信的纵差保护。

阶段式时限配合的电流保护、电压闭锁电流保护和距离保护，通过定值、时限的配合来获得 选择性，从原理上就决定了每条线路中仅有部分区段中的故障能够被无延时地快速切除 ， 其余部分的故障则要经 0.3～0.5s或更长的延时后才能切除，使故障有较长的持续时间。此 外，阶段式保护还存在着灵敏度低、整定计算复杂、动作性能受运行方式影响大等缺点。

就其实质而言，阶段式保护实际上是通过牺牲灵敏性和速动性来换取选择性的。例如iii段 保护的测量元件虽然灵敏，但不具备选择性，必须整定较大延时才不至于误动；而i段保护 不需要延时，但为保证其选择性，必须使灵敏度很低，有些情况下甚至没有保护区。

中低压系统故障的延时切除，虽不会造成系统失步、大面积停电等极其严重的后果，但仍会 有较大的危害，主要表现在以下几个方面：①故障切除时间加长将可能导致故障设备及相邻设备严重烧毁，甚至引发火灾、爆炸等 灾难性事故，使故障影响扩大，危害程度增加。②在电动机负载较多的情况下，可能会引发电压稳定性问题，造成甩负荷现象。发生短 路故障时，系统电压降低，接在同一系统上的电动机转速下降，如果故障切除时间较长，则 电机转速就会有较大的下降，故障切除后系统电压趋于恢复，这时转速已经下降了的电机自 启动，需从系统中吸收大量无功电流，但此时向系统提供无功的并联补偿装置的输出却因电 压降低而按平方关系减小，大量缺额的无功电流不得不从电源端吸收，无功电流的传输将使 线路压降急剧增加，可能导致电机的机端电压不仅不能恢复，反而继续下降，最终导致电压 崩溃，大量电机因失压被甩掉。这种因为保护动作缓慢而引发的大量甩负荷现象，已在不少 工矿企业中多次发生，经济损失十分严重。如果故障能够快速切除，则由于惯性作用在故障 切除时电机转速仍然较高，切除后不会出现自启动现象，上述问题也就不会发生。③近年来由于变频调速设备、微机集控设备、可编程逻辑控制器、自动化流水生产线以 及计算机服务器等敏感性设备的大量使用，对供电电源的电压质量提出了很高的要求，特别 是对短路故障以及短路故障切除后大量电动机自启动引起的电压跌落，有十分严格的要求。 电压跌落的程度、持续时间及其危害性，都与故障持续的时间即继电保护装置的动作时间密 切相关，故障持续时间越长，电压跌落造成的危害就越大。④故障的延时切除，可能会导致本属于瞬时性的故障发展成永久性故障、两相故障发展 成三相故障，使重合闸的成功率降低，故障的危害程度加大。

电网改造后，配网与电源间的电气距离变短，系统的短路容量增加，短路的危害性更大，延 时切除故障可能会造成更为严重的结果。而在另一方面，配网改造后供电半径的缩小(特别 是城市供电系统和工矿企业供电系统情况更为突出)，配电线路的长度缩短，线路首、末端 短路时短路电流的差别变小，使按躲过末端短路最大电流整定的无时限电流速断保护(即电 流i段)保护区变小，甚至没有保护区；限时电流速断保护(ii段)需与下一条线路i段相配 合，其定值也将难以确定，这样将可能使线路大部分区段的故障需要经过0.3s～0.5s或更 长的时限切除。
2 中低压线路继电保护配置的改进

上述分析表明，配电网改造后，使配电线路继电保护的运行条件将更加严酷，传统的阶段式 时限配合的线路保护的配置模式已经不能很好地满足电网对继电保护的要求，有必要研究探 讨新的保护原理或配置方式［1］。

纵联电流差动保护、纵联方向比较式保护的原理已经十分成熟，并已在超高压系统、高压系 统以及部分中低压联络线中得到广泛应用，取得了十分成功的运行经验和理想的运行效果。 与阶段式保护相比，纵联保护具有动作时间短、灵敏度高、选择性好以及相互之间配合方便 等一系列优点。如果能够根据中低压配电系统的特点，结合现代低成本、高性能的通信手段 ，将这种纵联保护原理移植到配电系统，就能够在不增加太多投资和施工改造、维护工作量 的前提下，大大提高配电系统保护的性能，有效减少因保护灵敏度低、动作时间较长而产生 的巨大损失。

从理论上讲，无论是在高压或超高压的输电系统，还是在中低压的配电系统，基于基尔霍夫 电流定律的纵联电流差动保护都是原理最为完备的保护。但它需要同时采集并实时交换被保 护线路两端的电流信息(电流瞬时值或相量)，必须有同步采样的控制措施，需要交换的数 据信息量较大，因而其保护设备制作比较复杂，对通信通道的要求也比较高。由于技术复杂 、要求较高，所以目前电流差动保护的价格还比较高，工程造价还比较大，只能用在有条件 敷设光纤、数字微波通道或专用导引线通道、且其他类型的保护无法满足系统要求的输配电 电网中。

纵联比较式保护仅需要比较被保护线路两端的状态信号，其信息的实质就是一位二进制数。 只要能把这一位二进制数快速、可靠地传到另一侧，就可以方便地实现纵联比较。所以这种 保护原理实现较为简单，对通信通道的也没有很高的要求，不会增加太多的投资和维护工作 量。

综上分