四.饋線系統(tǒng)保護(hù)基本原理

4.1 基本原理

饋線系統(tǒng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)的前提條件如下：

1)快速通信;

2)控制對(duì)象是斷路器;

3)終端是保護(hù)裝置，而非TTU。

在高壓線路保護(hù)中，高頻保護(hù)、電流差動(dòng)保護(hù)都是依靠快速通信實(shí)現(xiàn)的主保護(hù)，饋線系統(tǒng)保護(hù)是在多于兩個(gè)裝置之間通信的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的區(qū)域性保護(hù)。基本原理如下：

所示典型系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用斷路器作為分段開關(guān)，如圖A、B、C、D、E、F。對(duì)于變電站M，手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對(duì)應(yīng)于C至F之間的部分。N側(cè)的饋線系統(tǒng)保護(hù)則控制開關(guān)A、B、C、D的保護(hù)單元UR1至UR7組成。

當(dāng)線路故障F1發(fā)生在BC區(qū)段，開關(guān)A、B處將流過故障電流，開關(guān)C處無故障電流。但出現(xiàn)低電壓。此時(shí)系統(tǒng)保護(hù)將執(zhí)行步驟：

Step1：保護(hù)起動(dòng)，UR1、UR2、UR3分別起動(dòng);

Step2：保護(hù)計(jì)算故障區(qū)段信息;

Step3：相鄰保護(hù)之間通信;

Step4：UR2、UR3動(dòng)作切除故障;

Step5：UR2重合。如重合成功，轉(zhuǎn)至Step9;

Step6：UR2重合于故障，再跳開;

Step7：UR3在△T內(nèi)未測(cè)得電壓恢復(fù)，通知UR4合閘;

Step8：UR4合閘，恢復(fù)CD段供電，轉(zhuǎn)至Step10;

Step9：UR3在△T時(shí)間內(nèi)測(cè)得電壓恢復(fù)，UR3重合;

Step10：故障隔離，恢復(fù)供電結(jié)束。

4.2 故障區(qū)段信息

定義故障區(qū)段信息如下：

邏輯1：表示保護(hù)單元測(cè)量到故障電流，

邏輯0：表示保護(hù)單元未測(cè)量到故障電流，但測(cè)量到低電壓。

當(dāng)故障發(fā)生后，系統(tǒng)保護(hù)各單元向相鄰保護(hù)單元交換故障區(qū)段，對(duì)于一個(gè)保護(hù)單元，當(dāng)本身的故障區(qū)段信息與收到的故障區(qū)段信息的異或?yàn)?時(shí)，出口跳閘。

為了確保故障區(qū)段信息識(shí)別的正確性，在進(jìn)行邏輯1的判斷時(shí)，可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。

4.3 系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作速度及其后備保護(hù)

為了確保饋線保護(hù)的可靠性，在饋線的首端UR1處設(shè)限時(shí)電流保護(hù)，建議整定時(shí)間內(nèi)0.2秒，即要求饋線系統(tǒng)保護(hù)在200ms內(nèi)完成故障隔離。

在保護(hù)動(dòng)作時(shí)間上，系統(tǒng)保護(hù)能夠在20ms內(nèi)識(shí)別出故障區(qū)段信息，并起動(dòng)通信。光纖通信速度很快，考慮到重發(fā)多幀信息，相鄰保護(hù)單元之間的通信應(yīng)在30ms內(nèi)完成。斷路器動(dòng)作時(shí)間為40ms~100ms。這樣，只要通信環(huán)節(jié)理想即可實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)。

4.4 饋線系統(tǒng)保護(hù)的應(yīng)用前景

饋線系統(tǒng)保護(hù)在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護(hù)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(shí)現(xiàn)的饋線保護(hù)功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護(hù)利用通信實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的選擇性，將故障識(shí)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(diǎn)：

(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(dòng)機(jī)類負(fù)荷的電能質(zhì)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(hù)裝置，無需配電主站、子站配合。

四.系統(tǒng)保護(hù)展望

繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機(jī)型。微機(jī)保護(hù)在擁有很強(qiáng)的計(jì)算能力的同時(shí)，也具有很強(qiáng)的通信能力。通信技術(shù)，尤其是快速通信技術(shù)的發(fā)展和普及，也推動(dòng)了繼電保護(hù)的發(fā)展。系統(tǒng)保護(hù)就是基于快速通信的由多個(gè)位于不同位置的保護(hù)裝置共同構(gòu)成的區(qū)域行廣義保護(hù)。

電流保護(hù)、距離保護(hù)及主設(shè)備保護(hù)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(hù)則是利用通信完成兩點(diǎn)之間的故障信息交換，進(jìn)行處于異地的兩個(gè)裝置協(xié)同動(dòng)作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護(hù)則是利用快速的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)裝置之間的快速協(xié)同動(dòng)作如果由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護(hù)裝置共同構(gòu)成協(xié)同保護(hù)則很可能將繼電保護(hù)的應(yīng)用范圍提高到一個(gè)新的層次。這種協(xié)同保護(hù)不僅可以改進(jìn)保護(hù)間的配合，共同實(shí)現(xiàn)性能更理想的保護(hù)，而且可以演生于基于繼電保護(hù)相角測(cè)量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng)，基于繼電保護(hù)的高精度多端故障測(cè)距以及基于繼電保護(hù)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型及動(dòng)態(tài)過程分析等應(yīng)用領(lǐng)域。目前，在輸電網(wǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了基于GPS的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測(cè)距系統(tǒng)。在配電網(wǎng)，伴隨賊配電自動(dòng)化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)有可能率先得到應(yīng)用。

五.結(jié)論

建立在快速通信基礎(chǔ)上的系統(tǒng)保護(hù)是繼電保護(hù)的發(fā)展方向之一。隨著配電網(wǎng)改造的深入及配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)保護(hù)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(hù)的發(fā)展過程，提出了建立在配電自動(dòng)化和光纖通信基礎(chǔ)之上的饋線系統(tǒng)保護(hù)新原理。這種新原理能夠進(jìn)一步提高供電可靠性。同時(shí)，系統(tǒng)保護(hù)分布式的功能也將提高配電自動(dòng)化的主站及子站的性能，是一種極具前途的饋線自動(dòng)化新原理。

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