摘要：配電自動化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的重要技術(shù)，配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，通信技術(shù)是配電自動化的關(guān)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(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)已得到普遍認(rèn)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(chǔ)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。本文討論了配電網(wǎng)饋線保護的發(fā)展過程，提出了配電網(wǎng)饋線保護的未來發(fā)展趨勢。

    關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)  饋線系統(tǒng)  保護  現(xiàn)狀  發(fā)展

    0 引言
    建立在快速通信基礎(chǔ)上的系統(tǒng)保護是繼電保護的發(fā)展方向之一。隨著配電網(wǎng)改造的深入及配電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)保護技術(shù)可能在配電網(wǎng)中率先得以應(yīng)用。  

    1 現(xiàn)有的饋線故障處理方案

①基于FTU的集中監(jiān)控方案；

②基于重合器的就地控制方案；

③基于饋線系統(tǒng)保護的快速保護方案；

    方案①的集中監(jiān)控完全依賴于通訊和主站系統(tǒng)，未能將配網(wǎng)自動化的正常運行和緊急控制相分離；方案②、③具有故障處理的相對獨立性，但考慮的網(wǎng)絡(luò)都比較簡單，本文從配電網(wǎng)的復(fù)雜拓樸結(jié)構(gòu)入手，將饋線終端作為通用控制節(jié)點，在二維平面上討論如何更好地組織、管理饋線控制節(jié)點。通過控制節(jié)點之間的快速通訊與協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)面向區(qū)域性故障快速隔離的配電網(wǎng)控制技術(shù)。

    2 配電網(wǎng)饋線保護的技術(shù)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(shè)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(rèn)為饋線故障的切除并不嚴(yán)格要求是快速的。不同的配電網(wǎng)對負(fù)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(shè)備壽命的影響，尚未將配電網(wǎng)故障對電力負(fù)荷（用戶）的負(fù)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限。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(dāng)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(fù)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(dǎo)致某些故障的切除時間偏長，影響設(shè)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(chǔ)。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。　　

    目前在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中仍有大量重合器得到應(yīng)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(guān)的負(fù)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(chǔ)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(yīng)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(shè)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)?！?/p>

　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(fù)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(fù)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。

    3 饋線系統(tǒng)保護的應(yīng)用前景

    饋線系統(tǒng)保護在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護利用通信實現(xiàn)了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復(fù)故障一次性完成，具有以下優(yōu)點：

①快速處理故障，不需多次重合；

②快速切除故障，提高了電動機類負(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裝置，無需配電主站、子站配合。

    4 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(shù)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(fù)供電，隨著配電自動化的實施，饋線保護體現(xiàn)為基于遠(yuǎn)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(chǔ)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)。

    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(fù)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。

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

    電流保護、距離保護及主設(shè)備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護則是利用快速的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作如果由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護裝置共同構(gòu)成協(xié)同保護則很可能將繼電保護的應(yīng)用范圍提高到一個新的層次。

這種協(xié)同保護不僅可以改進保護間的配合，共同實現(xiàn)性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng)，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(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的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網(wǎng)，伴隨賊配電自動化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護有可能率先得到應(yīng)用。