摘 要：配電自動化技術是服務于城鄉(xiāng)配電網改造建設的重要技術，饋線自動化是配電自動化的主要功能之一, 饋線系統(tǒng)保護充分吸取了高壓線路縱聯(lián)保護的特點，利用饋線保護裝置之間的快速通信，一次性地實現(xiàn)對饋線故障的故障隔離、重合閘、恢復供電功能，將饋線自動化的實現(xiàn)方式從集中監(jiān)控模式發(fā)展為分布式保護模式，從而提高了配電自動化的整體功能。該文討論了我國目前配電網中保護技術現(xiàn)狀，配電網饋線系統(tǒng)保護技術的應用和發(fā)展趨勢。
關鍵詞：配電網 饋線系統(tǒng) 保護技術
Abstract：This paper discusses the application and development trends of China's current distribution network protection technology status quo distribution network feeder system protection technology.
Key words: distribution network; feeder system; protection technology
中圖分類號 :TM642文獻標識碼： A 文章編號：
1 目前配電網中保護技術現(xiàn)狀
配電網的保護是集中在饋線保護上，一般認為饋線故障的切除并不嚴格要求是快速的，不同的配電網對負荷供電可靠性和供電質量要求不同，在我國，由于配電網保護考慮到經濟和技術方面的原因,我國配電系統(tǒng)中線路主要采用速斷和過流保護方式,變壓器主要采用熔斷器保護方式。速斷保護線路全長,瞬時動作切除故障,過流保護作為線路的后備保護,延時0.5~1 s動作。考慮到電網80%~90%的故障為瞬時性故障,采用重合閘裝置以快速恢復瞬時性故障,提高供電可靠性。
我國配電網中以上提到的幾種主流保護配置主要存在以下幾方面問題:
(1)電流保護實現(xiàn)配電網保護的前提是將整條饋線視為一單元。當饋線發(fā)生故障時將整條線路切掉,并不考慮對非故障區(qū)域的恢復供電。這對保證供電可靠性非常不利。
(2)依靠時間級差實現(xiàn)保護的選擇性,會導致故障的切除時間過長而影響設備壽命和恢復供電時間。
(3)保護級數(shù)太多,整定難以配合。
(4)線路較長時,難以保證末端故障時保護的靈敏度。(5)線路過電流保護與熔斷器保護難以配合。
2 配電網饋線系統(tǒng)保護技術的應用
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，以通信為基礎可以實現(xiàn)配電網全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實現(xiàn)配電SCADA、配電高級應用(PAS)。同時以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺實現(xiàn)了配電網的設備管理、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保護與監(jiān)控、配電網管理的全方位自動化運行管理系統(tǒng)。參見圖一所示系統(tǒng)，這種饋線自動化的基本原理如下：當在開關S1和開關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，裝設在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設在開關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)絡開關S3完成向非故障區(qū)域的恢復供電。
這種基于通信的饋線系統(tǒng)保護技術以集中控制為核心，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實現(xiàn)故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內實現(xiàn)恢復供電。該方案是目前配網自動化的主流方案，能夠將饋線保護集成于一體化的配電網監(jiān)控系統(tǒng)中，從故障切除、故障隔離、恢復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，可以加裝電能質量監(jiān)測和補償裝置，從而在全局上實現(xiàn)改善電能質量的控制。
饋線系統(tǒng)保護技術在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護的基本原則。由于配電網的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現(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、恢復故障一次性完成，具有以下優(yōu)點：
(1)快速處理故障，不需多次重合;
(2)快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質量;
(3)直接將故障隔離在故障區(qū)段，不影響非故障區(qū)段;
(4)功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。
3 配電網饋線系統(tǒng)保護技術的的發(fā)展趨勢
目前，配電自動化中的饋線系統(tǒng)保護技術較好地實現(xiàn)了饋線保護功能。但是隨著配電自動化技術的發(fā)展及實踐，對配電網保護的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網保護是以低成本的電流保護切除饋線故障，隨著對供電可靠性要求的提高，又出現(xiàn)以低成本的重合器方式實現(xiàn)故障隔離、恢復供電，隨著配電自動化的實施，饋線保護體現(xiàn)為基于遠方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎上，配電網通信得到充分重視，成本自動化的核心。目前國內的主流通信方式是光纖通信，具體分為光纖環(huán)網和光纖以太網。
這種實現(xiàn)方式實質上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復供電。如果能夠解決饋線故障時保護動作的選擇性，就可以大大提高饋線保護的性能，從而一次性地實現(xiàn)故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護裝置利用快速通信協(xié)同動作，共同實現(xiàn)有選擇性的故障隔離，這就是饋線系統(tǒng)保護的基本思想。
繼電保護的發(fā)展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時，也具有很強的通信能力。通信技術，尤其是快速通信技術的發(fā)展和普及，也推動了繼電保護的發(fā)展。系統(tǒng)保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區(qū)域行廣義保護。
電流保護、距離保護及主設備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護則是利用快速的通信網絡實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作如果由位于廣域電網的不同變電站的保護裝置共同構成協(xié)同保護則很可能將繼電保護的應用范圍提高到一個新的層次。這種協(xié)同保護不僅可以改進保護間的配合，共同實現(xiàn)性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng)，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(tài)過程分析等應用領域。目前，在輸電網中已經出現(xiàn)了基于GPS的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網，伴隨賊配電自動化的開展。配電網饋線系統(tǒng)保護有可能率先得到應用。
結語：
隨著配電網改造的深入及配電網自動化技術的發(fā)展，饋線系統(tǒng)保護技術可能在配電網中得以廣泛應用。在配電網饋線保護的發(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
