簡(jiǎn)介： 饋線自動(dòng)化是配電自動(dòng)化的主要功能之一。本文針對(duì)我國(guó)配電自動(dòng)化的實(shí)施情況，充分討論了饋線保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展。提出了建立在光纖通信基礎(chǔ)上的配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)的新原理和新概念。饋線系統(tǒng)保護(hù)充分吸取了高壓線路縱聯(lián)保護(hù)的特點(diǎn)，利用饋線保護(hù)裝置之間的快速通信一次性實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線故障的故障隔離、重合閘、恢復(fù)供電功能，將饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)方式從集中監(jiān)控模式發(fā)展為分布式保護(hù)模式，從而提高配電自動(dòng)化的整體功能。

一 引言

配電自動(dòng)化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的重要技術(shù)，配電自動(dòng)化包括饋線自動(dòng)化和配電管理系統(tǒng)，通信技術(shù)是配電自動(dòng)化的關(guān)鍵。目前，我國(guó)配電自動(dòng)化進(jìn)行了較多試點(diǎn)，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(rèn)可，光纖通信作為主干網(wǎng)的通信方式也得到共識(shí)。饋線自動(dòng)化的實(shí)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(shí)現(xiàn)具有更高性能的饋線自動(dòng)化功能。

二.配電網(wǎng)饋線保護(hù)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(hù)集中在元件保護(hù)，其主要目的是確保發(fā)電廠發(fā)生電氣故障時(shí)將設(shè)備的損失降為最小。輸電網(wǎng)的保護(hù)集中在輸電線路的保護(hù)，其首要目的是維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定。配電環(huán)節(jié)的保護(hù)集中在饋線保護(hù)上，配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問(wèn)題，一般認(rèn)為饋線故障的切除并不嚴(yán)格要求是快速的。不同的配電網(wǎng)對(duì)負(fù)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(duì)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(duì)電力負(fù)荷(用戶)的負(fù)面影響作為配電網(wǎng)保護(hù)的目的。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力用戶用電的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點(diǎn)，而配電網(wǎng)饋線保護(hù)的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復(fù)供電。具體實(shí)現(xiàn)方式有以下幾種：

2.1傳統(tǒng)的電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)是最基本的繼電保護(hù)之一。考慮到經(jīng)濟(jì)原因，配電網(wǎng)饋線保護(hù)廣泛采用電流保護(hù)。配電線路一般很短，由于配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問(wèn)題，為了確保電流保護(hù)動(dòng)作的選擇性，采用時(shí)間配合的方式實(shí)現(xiàn)全線路的保護(hù)。常用的方式有反時(shí)限電流保護(hù)和三段電流保護(hù)，其中反時(shí)限電流保護(hù)的時(shí)間配合特性又分為標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限、非常反時(shí)限、極端反時(shí)限和超反時(shí)限，參見(jiàn)式(1)、(2)、(3)和(4)。這類保護(hù)整定方便、配合靈活、價(jià)格便宜，同時(shí)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(hù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)保護(hù)的前提是將整條饋線視為一個(gè)單元。當(dāng)饋線故障時(shí)，將整條線路切掉，并不考慮對(duì)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(shí)間延時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性，導(dǎo)致某些故障的切除時(shí)間偏長(zhǎng)，影響設(shè)備壽命。

2.2重合器方式的饋線保護(hù)

實(shí)現(xiàn)饋線分段、增加電源點(diǎn)是提高供電可靠性的基礎(chǔ)。重合器保護(hù)是將饋線故障自動(dòng)限制在一個(gè)區(qū)段內(nèi)的有效方式【參考文獻(xiàn)】。重合器R位于線路首端，該饋線由A、B、C三個(gè)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(dòng)作切除故障，此后，A、B、C分段器失壓后自動(dòng)斷開(kāi)，重合器R經(jīng)延時(shí)后重合，分段器A電壓恢復(fù)后延時(shí)合閘。同樣，分段器B電壓恢復(fù)后延時(shí)合閘。當(dāng)B合閘于故障后，重合器R再次跳開(kāi)，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(dòng)閉鎖在分閘位置，從而實(shí)現(xiàn)故障切除、故障隔離及對(duì)非故障段的恢復(fù)供電。

目前在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中仍有大量重合器得到應(yīng)用，這種簡(jiǎn)單而有效的方式能夠提高供電可靠性，相對(duì)于傳統(tǒng)的電流保護(hù)有較大的優(yōu)勢(shì)。該方案的缺點(diǎn)是故障隔離的時(shí)間較長(zhǎng)，多次重合對(duì)相關(guān)的負(fù)荷有一定影響。

2.3基于饋線自動(dòng)化的饋線保護(hù)

配電自動(dòng)化包括饋線自動(dòng)化和配電管理系統(tǒng)，其中饋線自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線信息的采集和控制，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了饋線保護(hù)。饋線自動(dòng)化的核心是通信，以通信為基礎(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實(shí)現(xiàn)配電SCADA、配電高級(jí)應(yīng)用(PAS)。同時(shí)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺(tái)實(shí)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(dòng)化成為提供配電網(wǎng)保護(hù)與監(jiān)控、配電網(wǎng)管理的全方位自動(dòng)化運(yùn)行管理系統(tǒng)。參見(jiàn)圖2所示系統(tǒng)，這種饋線自動(dòng)化的基本原理如下：當(dāng)在開(kāi)關(guān)S1和開(kāi)關(guān)S2之間發(fā)生故障(非單相接地)，線路出口保護(hù)使斷路器B1動(dòng)作，將故障線路切除，裝設(shè)在S1處的FTU檢測(cè)到故障電流而裝設(shè)在開(kāi)關(guān)S2處的FTU沒(méi)有故障電流流過(guò)，此時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)將確認(rèn)該故障發(fā)生在S1與S2之間，遙控跳開(kāi)S1和S2實(shí)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(kāi)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(dòng)化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護(hù)、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(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。該方案是目前配網(wǎng)自動(dòng)化的主流方案，能夠?qū)伨€保護(hù)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(shí)，在整個(gè)配電自動(dòng)化中，可以加裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償裝置，從而在全局上實(shí)現(xiàn)改善電能質(zhì)量的控制。

三.饋線保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，配電自動(dòng)化中的饋線自動(dòng)化較好地實(shí)現(xiàn)了饋線保護(hù)功能。但是隨著配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展及實(shí)踐，對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網(wǎng)保護(hù)是以低成本的電流保護(hù)切除饋線故障，隨著對(duì)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(shí)現(xiàn)故障隔離、恢復(fù)供電，隨著配電自動(dòng)化的實(shí)施，饋線保護(hù)體現(xiàn)為基于遠(yuǎn)方通信的集中控制式的饋線自動(dòng)化方式。在配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，配電網(wǎng)通信得到充分重視，成本自動(dòng)化的核心。目前國(guó)內(nèi)的主流通信方式是光纖通信，具體分為光纖環(huán)網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。建立在光纖通信基礎(chǔ)上的饋線保護(hù)的實(shí)現(xiàn)由以下三部分組成：

1)電流保護(hù)切除故障;

2)集中式的配電主站或子站遙控FTU實(shí)現(xiàn)故障隔離;

3)集中式的配電主站或子站遙控FTU實(shí)現(xiàn)向非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

這種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)質(zhì)上是在自動(dòng)裝置無(wú)選擇性動(dòng)作后的恢復(fù)供電。如果能夠解決饋線故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，就可以大大提高饋線保護(hù)的性能，從而一次性地實(shí)現(xiàn)故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個(gè)保護(hù)裝置利用快速通信協(xié)同動(dòng)作，共同實(shí)現(xiàn)有選擇性的故障隔離，這就是饋線系統(tǒng)保護(hù)的基本思想。