浅谈配电网中馈线系统保护技术

　　摘　要：配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，馈线自动化是配电自动化的主要功能之一, 馈线系统保护充分吸取了高压线路纵联保护的特点，利用馈线保护装置之间的快速通信，一次性地实现对馈线故障的故障隔离、重合闸、恢复供电功能，将馈线自动化的实现方式从集中监控模式发展为分布式保护模式，从而提高了配电自动化的整体功能。该文讨论了我国目前配电网中保护技术现状，配电网馈线系统保护技术的应用和发展趋势。

　　关键词：配电网　馈线系统　保护技术

　　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

　　中图分类号 :TM642文献标识码： A 文章编号：

　　1　目前配电网中保护技术现状

　　配电网的保护是集中在馈线保护上，一般认为馈线故障的切除并不严格要求是快速的，不同的配电网对负荷供电可靠性和供电质量要求不同，在我国，由于配电网保护考虑到经济和技术方面的原因,我国配电系统中线路主要采用速断和过流保护方式,变压器主要采用熔断器保护方式。速断保护线路全长,瞬时动作切除故障,过流保护作为线路的后备保护,延时0.5~1 s动作。考虑到电网80%~90%的故障为瞬时性故障,采用重合闸装置以快速恢复瞬时性故障,提高供电可靠性。

　　我国配电网中以上提到的几种主流保护配置主要存在以下几方面问题:

　　(1)电流保护实现配电网保护的前提是将整条馈线视为一单元。当馈线发生故障时将整条线路切掉,并不考虑对非故障区域的恢复供电。这对保证供电可靠性非常不利。

　　(2)依靠时间级差实现保护的选择性,会导致故障的切除时间过长而影响设备寿命和恢复供电时间。

　　(3)保护级数太多,整定难以配合。

　　(4)线路较长时,难以保证末端故障时保护的灵敏度。(5)线路过电流保护与熔断器保护难以配合。

　　2　配电网馈线系统保护技术的应用

　　配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，其中馈线自动化实现对馈线信息的采集和控制，同时也实现了馈线保护。馈线自动化的核心是通信，以通信为基础可以实现配电网全局性的数据采集与控制，从而实现配电SCADA、配电高级应用(PAS)。同时以地理信息系统(GIS)为平台实现了配电网的设备管理、图资管理，而SCADA、GIS和PAS的一体化则促使配电自动化成为提供配电网保护与监控、配电网管理的全方位自动化运行管理系统。参见图一所示系统，这种馈线自动化的基本原理如下：当在开关S1和开关S2之间发生故障(非单相接地)，线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在开关S2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，遥控跳开S1和S2实现故障隔离并遥控合上线路出口的断路器，最后合上联络开关S3完成向非故障区域的恢复供电。

　　这种基于通信的馈线系统保护技术以集中控制为核心，综合了电流保护、RTU遥控及重合闸的多种方式，能够快速切除故障，在几秒到几十秒的时间内实现故障隔离，在几十秒到几分钟内实现恢复供电。该方案是目前配网自动化的主流方案，能够将馈线保护集成于一体化的配电网监控系统中，从故障切除、故障隔离、恢复供电方面都有效地提高了供电可靠性。同时，在整个配电自动化中，可以加装电能质量监测和补偿装置，从而在全局上实现改善电能质量的控制。

　　馈线系统保护技术在很大程度上沿续了高压线路纵联保护的基本原则。由于配电网的通信条件很可能十分理想。在此基础之上实现的馈线保护功能的性能大大提高。馈线系统保护利用通信实现了保护的选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成，具有以下优点：

　　(1)快速处理故障，不需多次重合;

　　(2)快速切除故障，提高了电动机类负荷的电能质量;

　　(3)直接将故障隔离在故障区段，不影响非故障区段;

　　(4)功能完成下放到馈线保护装置，无需配电主站、子站配合。

　　3　配电网馈线系统保护技术的的发展趋势

　　目前，配电自动化中的馈线系统保护技术较好地实现了馈线保护功能。但是随着配电自动化技术的发展及实践，对配电网保护的目的也要悄然发生变化。最初的配电网保护是以低成本的电流保护切除馈线故障，随着对供电可靠性要求的提高，又出现以低成本的重合器方式实现故障隔离、恢复供电，随着配电自动化的实施，馈线保护体现为基于远方通信的集中控制式的馈线自动化方式。在配电自动化的基础上，配电网通信得到充分重视，成本自动化的核心。目前国内的主流通信方式是光纤通信，具体分为光纤环网和光纤以太网。

　　这种实现方式实质上是在自动装置无选择性动作后的恢复供电。如果能够解决馈线故障时保护动作的选择性，就可以大大提高馈线保护的性能，从而一次性地实现故障切除与故障隔离。这需要馈线上的多个保护装置利用快速通信协同动作，共同实现有选择性的故障隔离，这就是馈线系统保护的基本思想。

　　继电保护的发展经历了电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型。微机保护在拥有很强的计算能力的同时，也具有很强的通信能力。通信技术，尤其是快速通信技术的发展和普及，也推动了继电保护的发展。系统保护就是基于快速通信的由多个位于不同位置的保护装置共同构成的区域行广义保护。

　　电流保护、距离保护及主设备保护都是采集就地信息，利用局部电气量完成故障的就地切除。线路纵联保护则是利用通信完成两点之间的故障信息交换，进行处于异地的两个装置协同动作。近年来出现的分布式母差保护则是利用快速的通信网络实现多个装置之间的快速协同动作如果由位于广域电网的不同变电站的保护装置共同构成协同保护则很可能将继电保护的应用范围提高到一个新的层次。这种协同保护不仅可以改进保护间的配合，共同实现性能更理想的保护，而且可以演生于基于继电保护相角测量的稳定监控协系统，基于继电保护的高精度多端故障测距以及基于继电保护的电力系统动态模型及动态过程分析等应用领域。目前，在输电网中已经出现了基于GPS的动态稳定系统和分散式行波测距系统。在配电网，伴随贼配电自动化的开展。配电网馈线系统保护有可能率先得到应用。

　　结语：

　　随着配电网改造的深入及配电网自动化技术的发展，馈线系统保护技术可能在配电网中得以广泛应用。在配电网馈线保护的发展过程，提出了建立在配电自动化和光纤通信基础之上的馈线系统保护新原理。这种新原理能够进一步提高供电可靠性。同时，系统保护分布式的功能也将提高配电自动化的主站及子站的性能，是一种极具前途的馈线自动化新原理

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文章名称： 浅谈配电网中馈线系统保护技术

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