0 研究背景
配电自动化是实现供电安全、优质、经济等要求的关键。而配网自动化保护定值的整定是实现配网自动化提高供电可靠性的重要组成部分,保护定值主要用于继电保护装置自动定位、自动隔离和非故障区自动恢复供电的保护阈值。继电保护定值在计算整定到投入执行的过程中,需要通过对线路负荷、线路设备最大允许通过电流值进行分析以保证其“灵敏性”、“速动性”。但一直以来,对于继电保护定值的有效性往往是通过现场运行出现故障后才得以实际检验，这样既偏离了建设配网自动化设备用以提高供电可靠性的初衷,也不利于供电线路的正常运行。特别要指出的是，当供电线路运行状态发生负荷转接、负荷撤离、负荷变动等情况时，为了实现线路的保护级差，继电保护定值应以馈线为单位进行重新配置并校验。但是在实际运行中,因为在配网自动化设备建设早期各单位对于配网自动化设备定值整定计算把关不够严、定值整定方式以经验估算、定值不够精准，以及定值校验手段的缺乏等原因，导致在目前已经投运的线路中,部分继电保护定值是无效的,在运行中会出现拒动作、误动作、越级动作等情况，给电网造成较大的运行风险。
1 存在问题
继电保护装置是一种当运行电力线路发生故障时有选择性快速判断故障位置以及切除故障的自动装置，其由各种继电器、电气元件组成。通过对断路器的控制实现对电网安全运行的保障。继电保护装置对系统运行时的实时运行量进行采集后，通过对预设值即保护定值进行比较判定故障是否发生，并以此为依据判断是否对断路器发出分合指令，使该断路器跳闸切除故障。目前，继电保护定值是由继电保护人员按线路运行的最大允许通过电流值以及负荷需要的最大通过电流值进行整定计算的，定值在长期运行过程中会存在一些缺点，如：
（1）难以适应配网供电网架的更新完善运行方式速度，线路接入用户或增加负荷后，运行继电保护定值会受负荷情况的影响，不能保证其“选择性”、“可靠性”的特质；
（2）配网供电网架日新月异的发展，使系统结构日益复杂，线路继电保护定值的重新配置、整定工作量也在同步增长；
（3）存在着不可避免的人为整定错误和定值配置漏洞的风险；
（4）各地市的定值整定细则要求存在差异，使得没有一个系统性的校验流程。
继电保护定值不合理导致的保护误动、保护拒动事故在运行中时有发生，笔者在实际运行中通过调查发现，所在的地区每年由于继电保护定值不合理导致的误动拒动事故占误动拒动事故跳闸总量的34%以上，虽然通过完善定值整定复核管理流程亦可有效降低此类事件的发生次数，但是仍然较难避免由于事先整定的方式超过整定人员考虑范围时可能因失去“选择性”从而造成的保护误动、保护拒动。
2 方案设计
本文提出配网自动化定值校验方案，针对继电保护定值的有效性进了系统的方案研究，同时朝着配网运行仿真的方向结合各地市间的差异化运维提出了一个可靠性较高，功能覆盖面较广的方案：
（1）各继电保护终端通过二次回路实现灵活自由组装。通过将二次接线将各继电保护终端连接成环，根据需要可合理设置主干线、分支线，应对仿真模拟较为复杂的配网供电网架。
（2）继电保护终端在有效采集各地市作为判据的保护定值。如：有压定值、无压定值、过压定值、零序过压定值、过流定值、零序过流定值、涌流闭锁定值、过流加速定值、零流加速定值、速断电流定值、过负荷电流定值、残压定值等。解决各地市局的差异化运维或使用常用保护定值有差异的问题。
（3）使用基于银合金材质断口继电器的模拟断路器。在模拟断路器上方设置分合指示灯，当配网线路中出现故障电流时，能有效表达断路器开关动作经过继电保护装置分合后线路的实际运行方式。
（4）在继电保护装置负荷侧设置继电保护测试仪可接入的故障量输入口。使用者在校验馈线定值时可选择馈线故障发生的范围，应对馈线故障点在不同时间、不同位置、不同保护方式时定值校验有效性。
图1 故障电流输入端子
基于本方案所搭建的运行仿真系统，可以有效且接近真实的模拟出我们熟悉常见的睽下故障类型。包括瞬时故障、永久故障，再细分为相间短路故障、单点接地故障、多点接地故障等。在终端面板中只要设计好电气量输入端子后以不同的负荷切入或切除本系统即可实现仿真各种故障类型。
图2 继电保护终端面板设计
3 馈线定值校验系统设计
针对继电保护定值可靠性校验的迫切要求，我们基于配网自动化定值校验方案对馈线定值校验系统进行了研究设计。因为设计的馈线定值校验系统需达到接近理想的真实运行效果，所以采用双电源或多电源馈线自动化网络，并且将多媒体技术和计算机技术融合进本系统，达到从理论、实际效果更加全面详细的体现和数据挖掘。除此之外，因为考虑多元复杂的配电线路网架所以采用了模块化设计，可根据需要增加或者减少主干、分支线段，硬件扩充起来简单方便，理论上可以做到无限扩充，但至少需要两个继电保护装置组成。
整个电路主要包括两组三相电源模块、母线、多组继电保护装置、基于继电器研制的模拟断路器和模拟负载。其中继电保护终端主要用于多样的运行方式下进行继电保护定值输入设置，当母线段或负荷段接入模拟负载产生超过继电保护定值后发出控制信号促使模拟断路器动作，进而改变当前运行方式。该继电保护终端还具备监测、控制、通讯等功能，使用者既可以通过预设运行方式校验定值方案，也可以通过人工干预某模拟断路器的运行状况进一步检验该定值方案在多种运行方式下的定值配置效果。
三相电源主要用于上一级电源，由于继电保护终端本身功耗较小，所以整个电路的主要功耗来自各故障模拟所需的负载。其中三相信号可由SA4828或AD9834等芯片电路产生，信号调节电路主要是控制功率放大电路的输入信号大小及滤波作用。功率放大电路采用LM3886等低成本的功率放大芯片。直流电源需要包括正负24V及正12V两组。为了控制整个电源模块的体积和考虑到功率放大模块的输出，升压变压器采用15V/220V的升压变压器。由此，为了得到相电压57.7V，功率放大电路的输出电压约为有效值4V。
图3 馈线定值校验系统设计图
4 馈线定值校验系统的功能和特点
由于采用了模块化设计以及软硬件结合的校验方案，满足可靠理想达到校验结果的目的，同时可以自主对仿真系统逐步搭建预设，不造成设备和资源的浪费。多媒体的介入令系统可动态演示各种工作状态，使线路运行方式直观、形象便于理解。仿真了配网自动化设备在运行方式各异情况下的工作过程，有效提高针对配网的继电保护定值配置的可靠性、选择性。
（1）正常运行情况模拟。预设继电保护定值和模拟负载后，通过人工干预控制模拟断路器的分合状态以及分合后运行方式变化的演示，可以分析不同情况下线路的运行结果，为定值整定人员提供合理方案的参考。
（2）故障运行情况模拟。基于实际配网线路负载在系统上搭建模拟运行方式，选择性的在各负荷侧输入模拟故障负载，配电网在发生故障后继电保护终端满足“可靠性、灵敏性、速动性、选择性”，并且快速隔离故障，结合软件系统也可以进行故障重演并且提供更优选的定值配置方案。
（3）继电保护定值可靠性预演。在建立馈线定值配置前，定值整定人员可以自主构建模拟线路进行各种测试和预演，确认该定值配置是否最优方案。
5 总结和观望
我国电力系统目前还处于“强配网”阶段，特别是配网自动化设备的选点建设，运维和使用都需要做大量的工作。在选点建设的过程中，不断完善馈线定值的配置是重中之中，而馈线定值校验系统具有秉要执本、固本开新的指导意义。模块化设计的系统从多方面模仿多元化配网线路以求达到高度模拟配网线路实际运行的效果，定值整定人员就可以掌握配网自动化原理和事故设想预演的技能。本系统在接下来的继续开发中还可以朝着技能培训的方向前进，使得该系统集生产和培训两用，由此可见该系统可有效提高我国电力系统的供电可靠性及经济性。