配電自動(dòng)化面保護(hù)的原理與應(yīng)用

王玉慶

摘要：傳統(tǒng)的饋線(xiàn)保護(hù)是由多個(gè)重合閘故障這樣的方式來(lái)完成對(duì)電氣設(shè)備更大的損害的保護(hù)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)傳統(tǒng)方式的不足，在面保護(hù)原理分析的基礎(chǔ)上，本文分析了面保護(hù)方式處理的必要條件，以達(dá)到保護(hù)要求并提出了相關(guān)算法。分配終端設(shè)備不僅可以收集自身信息，還可以通過(guò)一個(gè)完整的雙向通信網(wǎng)絡(luò)將信息接收發(fā)送到一個(gè)獨(dú)立的分析和判斷，接收相鄰的FTU發(fā)送的信息，不再依賴(lài)于分布主控站和子站的控制。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動(dòng)化；面保護(hù)；FTU；分段開(kāi)關(guān)

一、引言

隨著我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，用戶(hù)對(duì)電力的依賴(lài)顯著增加。提高電能質(zhì)量和提高供電的可靠性，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。改進(jìn)供電質(zhì)量的首要任務(wù)是提高可靠性，提高了配電饋線(xiàn)保護(hù)，減少停機(jī)停電時(shí)間，減少損傷越級(jí)跳閘的損害。

二、面保護(hù)的原理

1 面保護(hù)原理介紹

隨著用戶(hù)逐漸提高供電電網(wǎng)可靠性的要求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的處理能力以及配電自動(dòng)化建設(shè)提出了新的要求。在電網(wǎng)中的任何一個(gè)故障應(yīng)迅速在最小范圍內(nèi)進(jìn)行隔離，杜絕非故障區(qū)段的停電。

根據(jù)如圖所示的表保護(hù)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，矩形框表示住上開(kāi)關(guān)，諸如具有開(kāi)關(guān)功能的斷路開(kāi)關(guān)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，方框代表FTU或其他終端，其與相應(yīng)的住上電氣開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)，雙向箭頭表示各電路之間相鄰的FTU 之間的通訊，虛線(xiàn)表示FTU與主站及各種電氣參數(shù)傳輸分發(fā)網(wǎng)絡(luò)之間的通信循環(huán)。

當(dāng)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常時(shí)，F(xiàn)TU將收集實(shí)時(shí)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)，例如線(xiàn)功率、電壓、電流、分段開(kāi)關(guān)分合閘情況等，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)輸送到分配網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)主站，以便于與電網(wǎng)主站實(shí)時(shí)監(jiān)控。

當(dāng)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，故障電流流經(jīng)部位的各個(gè)電氣開(kāi)關(guān)立刻啟動(dòng)，F(xiàn)TU基于其獲得的故障電流信息、電壓信息和開(kāi)關(guān)信息，利用一個(gè)完整的通信網(wǎng)絡(luò)與相鄰的FTU通信，進(jìn)行傳輸分閘命令或者分閘閉鎖命令的傳輸，而接收相鄰的FTU傳達(dá)開(kāi)開(kāi)命令或鎖定命令。因此面保護(hù)相對(duì)于傳統(tǒng)的故障排除具有更簡(jiǎn)單、方便、可靠的特點(diǎn)。

當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化時(shí)，需要計(jì)算的分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化以及電網(wǎng)中每個(gè)參數(shù)的值，然后由控制配電自動(dòng)化主站將這些參數(shù)傳送給每個(gè)FTU，刷新原有給定值。

2 面保護(hù)實(shí)現(xiàn)的必備條件

面防護(hù)實(shí)施應(yīng)具備以下三個(gè)前提條件：

完整的通信網(wǎng)絡(luò)。精確故障定位和隔離必須依靠FTU完整的通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，相鄰之間FTU依靠通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速傳播，根據(jù)完整性按照信息綜合判斷故障定位，可以在不到200毫秒內(nèi)完成，并實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離，在30秒內(nèi)完成全區(qū)域恢復(fù)供電。

每個(gè)供電端子應(yīng)具有的CPU。饋線(xiàn)終端CPU本身可以通過(guò)電指令信息進(jìn)行檢測(cè)，并針對(duì)其他饋線(xiàn)終端進(jìn)行綜合判斷和處理，對(duì)其他電器開(kāi)關(guān)發(fā)出合閘命令。

并行處理。面保護(hù)系統(tǒng)安裝有很多FTU，每個(gè)FTU都有自己的 CPU。如果發(fā)生故障，則CPU在相同的時(shí)間進(jìn)行啟動(dòng)和信息處理、故障處理。如果按照串行工作，這將導(dǎo)致信息傳輸延遲或堵塞，失去面保護(hù)方式處理速度快的優(yōu)點(diǎn)。

3面保護(hù)特點(diǎn)

現(xiàn)在面保護(hù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它克服信不能收集全面的缺點(diǎn)，分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)故障排除標(biāo)準(zhǔn)是簡(jiǎn)單易于理解，有效地減少了處理時(shí)間的故障，也能防止跳閘引起因越級(jí)產(chǎn)生的非故障區(qū)域供電。

使用面保護(hù)智能故障處理具有以下四大優(yōu)勢(shì)：更全面的診斷工具，提高故障處理的準(zhǔn)確性，故障信息的處理不需要配電主站和子站的配合。直接故障隔離斷裂帶，減少停電范圍與越級(jí)操作，保證健全區(qū)域的正常供電。

三、配電網(wǎng)故障處理判據(jù)

1.故障定位判據(jù)

當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，它可以精確地定位故障，是面保護(hù)的第一步。以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基于面保護(hù)原則故障定位進(jìn)行了介紹。面保護(hù)典型分布網(wǎng)絡(luò)模型如圖所示，DL1、DL2表示位于饋線(xiàn)首段和末端的出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，F(xiàn)D1，F(xiàn)D2，...，F(xiàn)Dn為分段開(kāi)關(guān)，Lx為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，F(xiàn)TU之間的雙向箭頭代表他們之間可以進(jìn)行相互通訊。

由于第1， ...， （m-1）， （m+1）， ...， （n+1）段沒(méi)有發(fā)生相關(guān)故障，但對(duì)于第m段未能滿(mǎn)足，則可以判斷是m段存在故障。

其中一個(gè)先決條件是面保護(hù)在完整的通信網(wǎng)絡(luò)中，所有設(shè)備不僅與配電饋線(xiàn)主站通訊，相關(guān)之間可以自由通訊。流經(jīng)分段開(kāi)關(guān)FDA的電流由其相應(yīng)FTUk采集和傳輸，相鄰FTU可以接收信息，所以每個(gè)FTU按照上述公式的公式進(jìn)行故障判斷。如果這是第一個(gè)m段失敗，F(xiàn)TUm-，和FTUm向發(fā)出跳閘命令，相應(yīng)的子開(kāi)關(guān)被觸發(fā)。為了減少饋線(xiàn)故障的通信網(wǎng)絡(luò)的影響，將進(jìn)行實(shí)用化處理。

四、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)于廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)采集分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的算法，通過(guò)比較所選傅立葉算法來(lái)計(jì)算RMS電流和電壓分布網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了比較。本文根據(jù)面保護(hù)設(shè)計(jì)，基于故障定位的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的故障隔離和恢復(fù)供電標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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