基于網絡式保護的饋線自動化技術分析

楊榮霞 鄭日迅 胡健坤 馮鴻懷

摘要：配網自動化是智能電網發展的必然要求，也是未來智能化電網發展的必然趨勢，作為配電自動化的重要構成部分，饋線自動化運行狀況直接影響到整個配電網自動化系統的運行效果，所以從智能電網發展的角度出發必須要尋求更加有效的饋線自動化技術，從不同的角度入手推動技術創新發展。本文以此為出發點，首先對配電網饋線自動化技術做了簡單介紹，在此基礎上以網絡式保護技術為突破口，重點分析了基于網絡式的饋線自動化技術。

關鍵詞：網絡式保護;饋線自動化;技術模式

近些年來，我國電力體制改革不斷深入，尤其是從“十二五”開始，電力系統規劃發展為智能化電網建設提供了更多的機會，饋線自動化技術作為配電網智能化建設的重要部分，承擔的主要是配電網運行管理、故障解除、非障礙區域供電恢復等功能，而從經濟發展和城市化建設的角度來看，快速恢復供電是目前配電網自動化技術建設的重要方向，也是饋線自動化技術實現的核心環節，目前我國城市配網線路供電距離都較短，在較短的線路中如果存在較多的分段開關，則開關控制器保護定值配合必然會成為較大的困擾，而網絡式保護技術借助對等式通信網絡和光纖通道，可以保證線路開關器按照自身采集故障狀態有針對性的實時保護動作，能夠有效地解決配電網線路開關鍵的選擇性矛盾和快速性問題，在較短的時間內更加準確迅速的實現故障隔離，保證供電穩定。

1.配電網饋線自動化技術

所謂饋線自動化指的是實時監控配電線路運行狀況，一旦發生線路故障，及時迅速的定位和隔離故障區域，恢復非故障區域供電，如圖1所示：

下圖顯示的饋線自動化故障處理流程：

饋線自動化技術比較典型的模式由兩種，一種是就地式，另一種是集中式。

就地式饋線自動化是借助智能設備本身的邏輯功能，在不依賴通信技術的基礎上獨立的診斷、定位、隔離故障，并恢復區域供電，這種模式在構建通信之后可以介入配電自動化主站系統;集中式饋線自動化的構成主要包括監控終端、通信網絡和控制主站三個方面，一旦線路發生故障，控制主站會依據終端設備傳輸的信息準確定位故障區域，然后通過手動或者系統自動的方式隔離故障點，恢復費故障區域的供電。

2.網絡式保護技術

2.1通信模式選擇

饋線自動化系統實現就地故障處理必須配合對應的通信通道，同時為了實現信息數據的快速傳輸，還需配合高速穩定的光纖網絡負責通信傳輸，網絡式保護技術中的數據傳輸有主從式和對等式通信兩種模式。

主從式模式指的是網絡中只存在一個主機，其余的設備均為從機，主機能夠將信息同時傳輸給其他的從機設備，而從機設備的數據信息只能傳輸給主機，必能在從機間相互傳輸。

對等式模式指的是網絡中存在的開關控制器都是主機，所有開關控制器都是平等關系，信息數據的傳輸只能在相鄰主機間進行。這種模式下，系統可以依據供電網絡中開關的具體位置來設定對應功能，進而更快速的查找和處理故障。

一般情況下由于配電線路中存在較多的級聯開關，一旦發生線路故障，故障電流會同時經過多個開關設備，故而不同的控制器必須同事的上報故障信息，同時考慮到二次設備可能存在的運行故障，為了更加方便容錯處理，通常會采取對等式通信模式。

2.2線路開環模式

配電系統在開環運行狀態下，系統網絡拓撲機構呈現樹狀分布，所以故障電流通路通常會指的是故障位置到電源點的路徑，一旦系統出現單一的線路故障，則故障區域必然會定位到系統所有收集到故障電流開關的最后一臺開關以及下一臺沒有采集到故障信息的開關之間。如果采用對等式通信網絡饋線保護技術，故障判斷依據是開關本身以及相鄰的開關設備出現故障，只有相鄰的開關電源側會采集到故障電流，下游的其他開關無法采集到故障電流。如果是光纖環網，則必須對不同環節的開關做出不同的定義。

2.3線路閉環模式

根據基爾霍夫電流定律可以得出，供電網絡在閉環運行狀態下，一個開關或者區域節點流出以及流入的電流是對等的。對于閉環線路中某一個開關以及相鄰的開關所構成的供電區域，一旦存在大電流從另外的開關流出到這個供電區域，則勢必會有另外一個大電流從另一個開關中流出該供電區域，所以如若閉環線路中沒有大電流從另一個開關流出，則可以破安定該區域存在線路故障，按照這個故障尋找原則，可以有效地判斷閉環狀態下開關的運行狀態。

3.網絡保護式的饋線自動化技術

3.1網絡保護式饋線自動化技術原理

配電網饋線自動化技術有多種模式類型，如上面提到的集中控制型、就地控制型，還有分布式智能控制模式，這些模式用于配電網保護都能夠大幅度的降低系統停電時間，但是從長遠來看，這三種模式類型都存在一個共性弊端，即短時停電問題，尤其是對于供電質量要求非常靈敏的負荷，例如半導體集成電路制造企業、承辦重要體育賽事的體育場、承擔重要作用的通訊設備等，既是以秒為單位的短時間停電也會造成巨大的損失，而網絡保護式的饋線自動化技術模式可以有效的避免短時停電。

網絡保護式的饋線自動化系統主要適用于閉環運行的配電環網，整個電纜環網饋線兩側的電源都來自于同一條母線，所以饋線兩側電源只會出現相同的電壓相位，同時也不會引起潮流問題。環網柜進線開關必須具備及時切除故障電流的功能，只有具備了切除故障電流功能，在配電網線路出現故障的時候，才能夠直接的跳過故障區域兩側的開關設備，及時的切除線路故障，并且由于兩側電源來自于同一條母線，所以在切除故障的過程中，其他的費故障區域不會受到供電故障點的影響，而通過這個模式流程則可以實現零停電時間，既能夠及時的修復故障，也避免出現短時停電現象。

3.2網絡保護式饋線自動化技術實現

網絡保護式饋線自動化模式下需要任意選擇一個環網柜出現和其他的變電站實現連接，而這個環網柜在處理故障過程中也可以作為網絡保護式饋線自動化系統的備用電源。

實際上從技術原理和流程來看，這種饋線自動化系統和分布式智能控制系統有很多相似之處，因為饋線借助以太網交互故障信息，保護功能的實現并不像縱聯保護，在線路兩側開關間設置專門的通信通道來構成單元保護。

網絡保護式饋線自動化模式下，相鄰兩個電源出口斷路器配備需要配備時限速斷保護裝置，這個裝置也可以作為網絡保護的后備保障，如果以太網一個點出現永久性接地故障，則相鄰的兩個配網自動化終端之間會交換故障電流流出方向，并且檢測結果，根據檢測結果及時定位故障。如果非故障區域電流是穿越性的，電流方向保持一致，并且該區域的電流是從兩側流入的，則會出現相反的電流方向。如果故障發生區域出現開關使用的是斷路器，并且配電自動化終端檢測到出現中出現過電流現象，則會及時地向斷路器發出跳閘指令，出線斷路器通過跳閘來及時切除線路故障，如若使用的是負荷開關，則故障切除由進線斷路器完成，之后跳開出線負荷開關隔離障礙區域，最后合上進線開關恢復環網柜區域供電。

4.結論

綜上所述，作為配電網饋線自動化模式的一種，網絡式保護技術不論是原理還是技術效果都有加大的優越性，既能夠及時的發現線路故障，又可以避免線路出現短時停電，相較于其他的饋線自動化模式而言，可以避免多次重合閘，減少故障排除過程對電氣設備的沖擊危害，甚至不需要將故障信息傳送給主站進行決策，相信這種技術作為性對先進的配網自動化故障處理手段，在配網自動化以及電網智能化建設中一定會發揮巨大的作用。

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