基于網(wǎng)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(wǎng)自動化是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然要求，也是未來智能化電網(wǎng)發(fā)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(wǎng)自動化系統(tǒng)的運行效果，所以從智能電網(wǎng)發(fā)展的角度出發(fā)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(chuàng)新發(fā)展。本文以此為出發(fā)點，首先對配電網(wǎng)饋線自動化技術做了簡單介紹，在此基礎上以網(wǎng)絡式保護技術為突破口，重點分析了基于網(wǎng)絡式的饋線自動化技術。

關鍵詞：網(wǎng)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(tǒng)規(guī)劃發(fā)展為智能化電網(wǎng)建設提供了更多的機會，饋線自動化技術作為配電網(wǎng)智能化建設的重要部分，承擔的主要是配電網(wǎng)運行管理、故障解除、非障礙區(qū)域供電恢復等功能，而從經(jīng)濟發(fā)展和城市化建設的角度來看，快速恢復供電是目前配電網(wǎng)自動化技術建設的重要方向，也是饋線自動化技術實現(xiàn)的核心環(huán)節(jié)，目前我國城市配網(wǎng)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(wǎng)絡式保護技術借助對等式通信網(wǎng)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(tài)有針對性的實時保護動作，能夠有效地解決配電網(wǎng)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(xiàn)故障隔離，保證供電穩(wěn)定。

1.配電網(wǎng)饋線自動化技術

所謂饋線自動化指的是實時監(jiān)控配電線路運行狀況，一旦發(fā)生線路故障，及時迅速的定位和隔離故障區(qū)域，恢復非故障區(qū)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(qū)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(tǒng);集中式饋線自動化的構成主要包括監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡和控制主站三個方面，一旦線路發(fā)生故障，控制主站會依據(jù)終端設備傳輸?shù)男畔蚀_定位故障區(qū)域，然后通過手動或者系統(tǒng)自動的方式隔離故障點，恢復費故障區(qū)域的供電。

2.網(wǎng)絡式保護技術

2.1通信模式選擇

饋線自動化系統(tǒng)實現(xiàn)就地故障處理必須配合對應的通信通道，同時為了實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速傳輸，還需配合高速穩(wěn)定的光纖網(wǎng)絡負責通信傳輸，網(wǎng)絡式保護技術中的數(shù)據(jù)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(wǎng)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(shù)據(jù)的傳輸只能在相鄰主機間進行。這種模式下，系統(tǒng)可以依據(jù)供電網(wǎng)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(lián)開關，一旦發(fā)生線路故障，故障電流會同時經(jīng)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(huán)模式

配電系統(tǒng)在開環(huán)運行狀態(tài)下，系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲機構呈現(xiàn)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(tǒng)出現(xiàn)單一的線路故障，則故障區(qū)域必然會定位到系統(tǒng)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(wǎng)絡饋線保護技術，故障判斷依據(jù)是開關本身以及相鄰的開關設備出現(xiàn)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(huán)網(wǎng)，則必須對不同環(huán)節(jié)的開關做出不同的定義。

2.3線路閉環(huán)模式

根據(jù)基爾霍夫電流定律可以得出，供電網(wǎng)絡在閉環(huán)運行狀態(tài)下，一個開關或者區(qū)域節(jié)點流出以及流入的電流是對等的。對于閉環(huán)線路中某一個開關以及相鄰的開關所構成的供電區(qū)域，一旦存在大電流從另外的開關流出到這個供電區(qū)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(qū)域，所以如若閉環(huán)線路中沒有大電流從另一個開關流出，則可以破安定該區(qū)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(huán)狀態(tài)下開關的運行狀態(tài)。

3.網(wǎng)絡保護式的饋線自動化技術

3.1網(wǎng)絡保護式饋線自動化技術原理

配電網(wǎng)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(wǎng)保護都能夠大幅度的降低系統(tǒng)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(yè)、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(wǎng)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(wǎng)絡保護式的饋線自動化系統(tǒng)主要適用于閉環(huán)運行的配電環(huán)網(wǎng)，整個電纜環(huán)網(wǎng)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(xiàn)相同的電壓相位，同時也不會引起潮流問題。環(huán)網(wǎng)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(wǎng)線路出現(xiàn)故障的時候，才能夠直接的跳過故障區(qū)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(qū)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(xiàn)零停電時間，既能夠及時的修復故障，也避免出現(xiàn)短時停電現(xiàn)象。

3.2網(wǎng)絡保護式饋線自動化技術實現(xiàn)

網(wǎng)絡保護式饋線自動化模式下需要任意選擇一個環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)和其他的變電站實現(xiàn)連接，而這個環(huán)網(wǎng)柜在處理故障過程中也可以作為網(wǎng)絡保護式饋線自動化系統(tǒng)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(tǒng)和分布式智能控制系統(tǒng)有很多相似之處，因為饋線借助以太網(wǎng)交互故障信息，保護功能的實現(xiàn)并不像縱聯(lián)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(wǎng)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(wǎng)絡保護的后備保障，如果以太網(wǎng)一個點出現(xiàn)永久性接地故障，則相鄰的兩個配網(wǎng)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(jù)檢測結果及時定位故障。如果非故障區(qū)域電流是穿越性的，電流方向保持一致，并且該區(qū)域的電流是從兩側流入的，則會出現(xiàn)相反的電流方向。如果故障發(fā)生區(qū)域出現(xiàn)開關使用的是斷路器，并且配電自動化終端檢測到出現(xiàn)中出現(xiàn)過電流現(xiàn)象，則會及時地向斷路器發(fā)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(qū)域，最后合上進線開關恢復環(huán)網(wǎng)柜區(qū)域供電。

4.結論

綜上所述，作為配電網(wǎng)饋線自動化模式的一種，網(wǎng)絡式保護技術不論是原理還是技術效果都有加大的優(yōu)越性，既能夠及時的發(fā)現(xiàn)線路故障，又可以避免線路出現(xiàn)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(wǎng)自動化故障處理手段，在配網(wǎng)自動化以及電網(wǎng)智能化建設中一定會發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻：

[1]張學穎.關于配網(wǎng)調度自動化技術的應用的思考[J].化工管理，2018（26）：186-187.

[2]鄧明華.就地型饋線自動化的應用[J].農(nóng)村電工，2018，26（05）：39.

[3]史勤防.智能分布式饋線自動化的多電源處理方法[J].建材與裝飾，2018（16）：237-238.

[4]肖小兵，黃亮亮，王宇，高吉普，劉斌，溫彥軍，凌萬水.分層備用保護型饋線自動化技術研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2018，46（07）：164-170.