簡介： 饋線自動化是配電自動化的主要功能之一。本文針對我國配電自動化的實施情況，充分討論了饋線保護技術的現(xiàn)狀及發(fā)展。提出了建立在光纖通信基礎上的配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護的新原理和新概念。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，從而提高配電自動化的整體功能。

一 引言

配電自動化技術是服務于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設的重要技術，配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，通信技術是配電自動化的關鍵。目前，我國配電自動化進行了較多試點，由配電主站、子站和饋線終端構成的三層結構已得到普遍認可，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。

二.配電網(wǎng)饋線保護的技術現(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。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電力用戶用電的依賴性越來越強，供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點，而配電網(wǎng)饋線保護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、故障隔離和恢復供電。具體實現(xiàn)方式有以下幾種：

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。考慮到經(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準反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限，參見式(1)、(2)、(3)和(4)。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，導致某些故障的切除時間偏長，影響設備壽命。

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。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】。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電壓恢復后延時合閘。同樣，分段器B電壓恢復后延時合閘。當B合閘于故障后，重合器R再次跳開，當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供電。

目前在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中仍有大量重合器得到應用，這種簡單而有效的方式能夠提高供電可靠性，相對于傳統(tǒng)的電流保護有較大的優(yōu)勢。該方案的缺點是故障隔離的時間較長，多次重合對相關的負荷有一定影響。

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)恢復供電。該方案是目前配網(wǎng)自動化的主流方案，能夠?qū)伨€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。

三.饋線保護的發(fā)展趨勢

目前，配電自動化中的饋線自動化較好地實現(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(wǎng)保護的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網(wǎng)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(wǎng)通信得到充分重視，成本自動化的核心。目前國內(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上的饋線保護的實現(xiàn)由以下三部分組成：

1)電流保護切除故障;

2)集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)故障隔離;

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

這種實現(xiàn)方式實質(zhì)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。