摘要：目前，我國配電自動化進行了較多試點，由配電主站、子站和饋線終端構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)已得到普遍認可，光纖通信作為主干網(wǎng)的通信方式也得到共識。饋線自動化的實現(xiàn)也完全能夠建立在光纖通信的基礎(chǔ)上，這使得饋線終端能夠快速地彼此通信，共同實現(xiàn)具有更高性能的饋線自動化功能。

關(guān)鍵詞：配電自動化 饋線系統(tǒng) 保護技術(shù)

1饋線系統(tǒng)保護的應(yīng)用前景

饋線系統(tǒng)保護在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護利用通信實現(xiàn)了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成，具有以下優(yōu)點：

1.1快速處理故障，不需多次重合;

1.2快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質(zhì)量;

1.3直接將故障隔離在故障區(qū)段，不影響非故障區(qū)段;

1.4功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。

2配電網(wǎng)饋線保護的技術(shù)現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。發(fā)電環(huán)節(jié)的保護集中在元件保護，其主要目的是確保發(fā)電廠發(fā)生電氣故障時將設(shè)備的損失降為最小。輸電網(wǎng)的保護集中在輸電線路的保護，其首要目的是維護電網(wǎng)的穩(wěn)定。配電環(huán)節(jié)的保護集中在饋線保護上，配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題，一般認為饋線故障的切除并不嚴格要求是快速的。不同的配電網(wǎng)對負荷供電可靠性和供電質(zhì)量要求不同。許多配電網(wǎng)僅是考慮線路故障對售電量的影響及配電設(shè)備壽命的影響，尚未將配電網(wǎng)故障對電力負荷(用戶)的負面影響作為配電網(wǎng)保護的目的。

2.1傳統(tǒng)的電流保護

過電流保護是最基本的繼電保護之一�？紤]到經(jīng)濟原因，配電網(wǎng)饋線保護廣泛采用電流保護。配電線路一般很短，由于配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題，為了確保電流保護動作的選擇性，采用時間配合的方式實現(xiàn)全線路的保護。常用的方式有反時限電流保護和三段電流保護，其中反時限電流保護的時間配合特性又分為標(biāo)準(zhǔn)反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限，這類保護整定方便、配合靈活、價格便宜，同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖，以提高可靠性;增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。

電流保護實現(xiàn)配電網(wǎng)保護的前提是將整條饋線視為一個單元。當(dāng)饋線故障時，將整條線路切掉，并不考慮對非故障區(qū)域的恢復(fù)供電，這些不利于提高供電可靠性。另一方面，由于依賴時間延時實現(xiàn)保護的選擇性，導(dǎo)致某些故障的切除時間偏長，影響設(shè)備壽命。

2.2重合器方式的饋線保護

實現(xiàn)饋線分段、增加電源點是提高供電可靠性的基礎(chǔ)。重合器保護是將饋線故障自動限制在一個區(qū)段內(nèi)的有效方式「參考文獻」。參見圖1，重合器R位于線路首端，該饋線由A、B、C三個分段器分為四段。當(dāng)AB區(qū)段內(nèi)發(fā)生故障F1，重合器R動作切除故障，此后，A、B、C分段器失壓后自動斷開，重合器R經(jīng)延時后重合，分段器A電壓恢復(fù)后延時合閘。同樣，分段器B電壓恢復(fù)后延時合閘。當(dāng)B合閘于故障后，重合器R再次跳開，當(dāng)重合器第二次重合后，分段器A將再次合閘，此后B將自動閉鎖在分閘位置，從而實現(xiàn)故障切除、故障隔離及對非故障段的恢復(fù)供電。

2.3基于饋線自動化的饋線保護

配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，其中饋線自動化實現(xiàn)對饋線信息的采集和控制，同時也實現(xiàn)了饋線保護。饋線自動化的核心是通信，以通信為基礎(chǔ)可以實現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實現(xiàn)配電SCADA、配電高級應(yīng)用(PAS)。同時以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺實現(xiàn)了配電網(wǎng)的設(shè)備管理、圖資管理，而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網(wǎng)保護與監(jiān)控、配電網(wǎng)管理的全方位自動化運行管理系統(tǒng)。參見圖2所示系統(tǒng)，這種饋線自動化的基本原理如下：當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2之間發(fā)生故障(非單相接地)，線路出口保護使斷路器B1動作，將故障線路切除，裝設(shè)在S1處的FTU 檢測到故障電流而裝設(shè)在開關(guān)S2處的FTU沒有故障電流流過，此時自動化系統(tǒng)將確認該故障發(fā)生在S1與S2之間，遙控跳開S1和S2實現(xiàn)故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器，最后合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)S3完成向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護、RTU遙控及重合閘的多種方式，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)實現(xiàn)故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)恢復(fù)供電。該方案是目前配網(wǎng)自動化的主流方案，能夠?qū)�饋線保護集成于一體化的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，從故障切除、故障隔離、恢復(fù)供電方面都有效地提高了供電可靠性。同時，在整個配電自動化中，可以加裝電能質(zhì)量監(jiān)測和補償裝置，從而在全局上實現(xiàn)改善電能質(zhì)量的控制。

3饋線故障處理方案

①基于FTU的集中監(jiān)控方案;方案①的集中監(jiān)控完全依賴于通訊和主站系統(tǒng)，未能將配網(wǎng)自動化的正常運行和緊急控制相分離;

②基于重合器的就地控制方案;

③基于饋線系統(tǒng)保護的快速保護方案;

方案②、③具有故障處理的相對獨立性，但考慮的網(wǎng)絡(luò)都比較簡單，本文從配電網(wǎng)的復(fù)雜拓樸結(jié)構(gòu)入手，將饋線終端作為通用控制節(jié)點，在二維平面上討論如何更好地組織、管理饋線控制節(jié)點。通過控制節(jié)點之間的快速通訊與協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)面向區(qū)域性故障快速隔離的配電網(wǎng)控制技術(shù)。

4電壓型饋線自動化系統(tǒng)的方案?

架空配電系統(tǒng)用以電壓型饋線自動化為基礎(chǔ)的配電自動化系統(tǒng)可分為3個階段實現(xiàn)。?

4.1桿上配電自動化。架空線路用饋線自動化設(shè)施由同桿架設(shè)的桿上真空自動配電開關(guān)(PVS)、具有故障診斷功能的遠方終端單元(RTU)和電源變壓器(SPS)組成。電源變壓器從線路兩側(cè)采集配電線路上的電壓，以作為開關(guān)電源和用于故障檢測判斷的檢測信號，利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計算站內(nèi)斷路器合分閘時間，判斷出故障區(qū)段并通知運行人員檢修。這一階段的特點是：無需通信系統(tǒng)，利用桿上設(shè)備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統(tǒng)配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區(qū)間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實現(xiàn)了饋線自動化的基本功能。?

4.2遙測遙控自動化。為了使配電自動化再上一個臺階，以提高供電可靠性、改進供電質(zhì)量、實現(xiàn)優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務(wù)、降低運行費用和運行人員勞動強度為目標(biāo),在完成了第一階段的基本功能后，實現(xiàn)以遙測、遙控自動化為紐帶的計算機管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發(fā)展。? 4.3計算機管理配電自動化。在此階段中，作為聯(lián)系桿上設(shè)備和站內(nèi)全面計算機管理中間環(huán)節(jié)的遙測、遙控自動化階段，起到了承上啟下的重要作用。采用電壓型配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展思路，桿上配電自動化階段可以不依賴通信方式，獨立實現(xiàn)配電自動化的基本功能，而遙測遙控自動化可以方便地從桿上配電自動化階段擴展而來。?

4系統(tǒng)保護動作速度及其后備保護

為了確保饋線保護的可靠性，在饋線的首端UR1處設(shè)限時電流保護，建議整定時間內(nèi)0.2秒，即要求饋線系統(tǒng)保護在200ms內(nèi)完成故障隔離。在保護動作時間上，系統(tǒng)保護能夠在20ms內(nèi)識別出故障區(qū)段信息，并起動通信。光纖通信速度很快，考慮到重發(fā)多幀信息，相鄰保護單元之間的通信應(yīng)在30ms內(nèi)完成。斷路器動作時間為40ms～100ms.這樣，只要通信環(huán)節(jié)理想即可實現(xiàn)快速保護。

6結(jié)語

隨著配電網(wǎng)改造的深入及配電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)保護技術(shù)可能在配電網(wǎng)中率先得以應(yīng)用。本文討論了配電網(wǎng)饋線保護的發(fā)展過程，提出了建立在配電自動化和光纖通信基礎(chǔ)之上的饋線系統(tǒng)保護新原理。這種新原理能夠進一步提高供電可靠性。同時，系統(tǒng)保護分布式的功能也將提高配電自動化的主站及子站的性能，是一種極具前途的饋線自動化新原理。

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