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摘 要：馈线自动化是配电自动化的主要功能。该文针对中国配电自动化的实施情况，计议了馈线庇护技术的现状及成长，提出了建立在光纤快速通讯根蒂根基上的配电网馈线系统庇护的新原理和新概念。馈线系统庇护充实吸收了高压线路纵联庇护的特点，哄骗馈线庇护装配之间的快速通讯，一次性地实现对馈线故障的故障隔离、重合闸、恢复供电功能，将馈线自动化的实现方式从集中监控模式成长为散布式庇护模式，从而提高了配电自动化的整体功能。
关头词：系统庇护；配电自动化；馈线自动化
1 引言
配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术。配电自动化主要包括馈线自动化和配电经管系统。通讯技术是配电自动化的关头。今朝，我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈线终端组成的3层结构已获得普遍认可[1]。光纤通讯作为主干网的通讯方式也获得共识。馈线自动化的实现也完够建立在光纤通讯的根蒂根基上，这使得馈线终端能够快速地彼此进行通讯，配合实现具有更高性能的馈线自动化功能。
2 配电网馈线庇护的技术现状
电力系统由发电、输电和配电3部门组成。发电环节的庇护集中在元件庇护，主要目的是确保发电厂当发生电气故障时将装备蒙受的损失降到小。输电网的庇护集中在对输电线路的庇护，其重要目的是维护电网的稳定。配电环节的庇护集中在馈线庇护上。配电网不存在稳定问题，一般认为馈线故障的切除其实不严酷要求是快速的。分歧的配电网对负荷供电靠得住性和供电的要求是分歧的。许多配电网仅是斟酌线路故障对售电的影响及对配电装备寿命的影响，还没有将配电网故障对电力负荷（用户）的负面影响作为配电网庇护的目的。
随着我国经济的成长，电力用户对电能的依赖性越来越年夜，提高供电靠得住性和改善供电电能已成为配电网的工作重点。而配电网馈线庇护的主要作用也体现在提高供电靠得住性上，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。具体实现方式有以下几种。
（1）传统的电流庇护
过电流庇护是基本的继电庇护。斟酌到经济缘由，传统的馈线庇护普遍采用电流庇护。配电线路一般很短，由于配电网不存在稳定问题，为了确保电流庇护动作的选择性，故采用时间配合的方式实现全线路庇护。经常使用的方式有反时限电流庇护和三段电流庇护。凭据反时限电流庇护的时间配合特点又分为尺度反时限、很是反时限、极端反时限和超反时限。这类庇护整定利便、配合灵活、价格廉价，同时可以增加低电压闭锁或标的目的闭锁，以提高靠得住性；可以增加重合闸功能、低周减载功能和小电流接地选线功能。
IEEE C 37.112-1996尺度定的反时限时间特征：
电流庇护实现配电网庇护的条件是将整条馈线视为一单元。当馈线发生故障时将整条线路切失落，其实不斟酌对非故障区域的恢复供电。这晦气于提高供电靠得住性。而且其依赖于时间延时来实现庇护的选择性，因而会致使由于某些故障的切除时间太长而影响装备寿命。
（2）重合器方式的馈线庇护
实现馈线分段、增加电源点是提高供电靠得住性的根蒂根基。重合器庇护是将馈线故障自动限制在一个区段内的有用方式。参见图1，重合器R位于线路首端，该馈线由A、B、C 3个分段器分为4段。当BC区段内发生故障F1时，重合器R动作切除故障，尔后，A、B、C分段器因失压而自动断开，重合器R经延时后重合，分段器A电压恢复后延时合闸。一样，分段器B电压恢复后延时合闸。当B合闸于故障后，重合器R再次跳开。当重合器第2次重合后，分段器A将再次合闸，尔后B将自动闭锁在分闸位置，从而实现故障切除、故障隔离及对非故障段的恢复供电。
今朝在我国城乡电网改造中仍使用年夜重合器。这类简单而有用的方式能够提高供电靠得住性。相对传统的电流庇护而言它有较年夜的势。该方案的错误谬误是故障隔离的时间较长，屡次重合对相关的负荷有一定影响。
（3）基于集中监控的馈线庇护
基于集中监控的馈线自动化，在实现对馈线信息的收集和控制的同时也实现了馈线庇护。馈线自动化的焦点是通讯。通讯是实现配电网全局性数据收集与控制的根蒂根基。在此根蒂根基上进而实现配电SCADA、配电运用（PAS）。同时，以地舆信息系统（GIS）为平台实现配电网的装备经管、图资经管，而SCADA、GIS和PAS的一体化则促使配电自动化成为提供配电网庇护与监控、配电网经管的位自动化运行经管系统[2,3]。图2所示馈线自动化的基来源根基理是：当在开关S1和S2之间发生故障F1（非单相接地）时，线路出口庇护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在S2处的FTU没有故障电流，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，远控跳开S1和S2，实现故障隔离并远控合上线路出口的断路器，后合上联络开关S3完成向非故障区域的恢复供电。
这类基于通讯的馈线自动化方案以集中控制为焦点，综合了电流庇护、RTU远控及重合闸的多种方式，能够快速切除故障，在几秒到几十秒的时间内实现故障隔离，在几十秒到几分钟内实现恢复供电。该方案是今朝配网自动化的主流方案。它能够将馈线庇护集成于一体化的配电网监控系统，从而使故障切除、故障隔离、恢复供电等方面都能有用地提高供电靠得住性。同时，在整个配电自动化中，可以加装电能监测和抵偿装配，从而在全局上实现改善电能的控制。
该方案对配电网通讯的依赖性较强，当通讯系统发生故障或控制中心发生故障时，就不成避免地会致使整个控制系统瘫痪，失往故障隔离、恢复供电功能。这说明这类监控系统的靠得住性较差。
3 馈线庇护的成长趋向
今朝，配电自动化中基于集中通讯的馈线自动化较好地实现了馈线庇护功能。可是随着配电自动化技术的成长及实践，对配电网庇护的目的也在发生变化。初的配电网庇护是以低成本的电流庇护切除馈线故障。随着对供电靠得住性要求的提高，又泛起了以低成本的重合器方式实现故障隔离、恢复供电。随着配电自动化的成长，馈线庇护体现为基于远方通讯的集中控制式的馈线自动化方式。在配电自动化的根蒂根基上，配电网通讯获得充实重视，成为自动化的焦点。今朝国内的主畅通流畅信方式是光纤通讯，具体可分为光纤环网和光纤以太网。建立在光纤通讯根蒂根基上的馈线庇护由3部门组成：
1）电流庇护切除故障；
2）集中式的配电主站或子站远控FTU，实现故障隔离；
3）集中式的配电主站或子站远控FTU，实现向非故障区域的恢复供电。
这类实现方式实上是在自动装配无选择性动作后的恢复供电。若是能够解决馈线故障时庇护动作的选择性，就能够年夜年夜提高馈线庇护的性能，从而一次性地实现故障切除与故障隔离。这需要馈线上的多个庇护装配哄骗快速通讯，协同动作，配合实现有选择性的故障隔离。这就是馈线系统庇护的基本思想[1]。
4 馈线系统庇护基来源根基理
4.1 基来源根基理
馈线系统庇护实现的条件条件是：
1）快速通讯；
2）控制对象是断路器；
3）终端是庇护装配，而非传统的RTU。
在高压线路庇护中，高频庇护、电流纵联差动庇护都是依靠快速通讯实现的主庇护，馈线系统庇护是在多于2个装配之间通讯的根蒂根基上实现的区域性庇护。基来源根基理以下：
图3为典型配电系统。该系统采用断路器作为分段开关，如图中A、B、C、D、E、F。对于变电站M，手拉手的线路为A至D之间的部门。变电站N则对应于G至F之间的部门。M侧的馈线系统庇护由位于控制开关A、B、C、D的庇护单元UR1至UR4组成。
当线路故障F1发生在BC区段，开关A、B处将流过故障电流，开关C处无故障电流，但泛起低电压。此时系统庇护单元的执行步骤是：
① 庇护启动，UR1、UR2、UR3划分启动；
② 庇护单元计较故障区段信息；
③ 相邻庇护单元之间通讯；
④ UR2、UR3动作切除故障；
⑤ UR2重合。若重合成功，则远控UR3重合；
⑥ UR2重合于故障，再跳开；
⑦ UR3在△T内未测得电压恢复，通知UR4合闸，或由UR2在第2次跳开后远控UR4合闸；
⑧ UR4收到 ⑦ 的合闸饬令后，凭据故障前C、G处的负荷情况判别是否合闸，恢复CD段供电；
⑨ 故障隔离，恢复供电竣事。
4.2 故障区段信息
故障区段信息界说以下：
逻辑1：暗示庇护单元丈到故障功率或故障电流（两者可设置装备摆设），故障功率标的目的或故障电流标的目的与供电标的目的一致（带标的目的闭锁）。
逻辑0：暗示庇护单元未丈到故障功率或故障电流，或故障功率标的目的、故障电流标的目的与故障标的目的相反。
发生故障后，系统庇护各单元向相邻庇护单元交换故障区段信息。对于一个庇护单元，当自己的故障区段信息与收到的故障区段信息的异或为1时，则出口跳闸。
为了确保故障区段信息识此外准确性，在进行逻辑1的判断时，可以增加低压闭锁及功率标的目的闭锁。
4.3 系统庇护动作速度及其后备庇护
为了确保馈线系统庇护的靠得住性，需要有响应的后备庇护与馈线系统庇护相配合。在不斟酌馈线系统庇护与后备庇护的电流定值差异的条件下，系统庇护只有在通讯丢失报文或2侧装配未同时启动的情况下才可能拒动，对此可采用以下2种方案实现后备庇护功能：
1）在馈线的首端UR1处设限时电流庇护。建议整按时间在0.2s之内，即要求馈线系统庇护在0.2s内完成故障隔离。在庇护动作时间上，系统庇护能够在20ms内识别出故障区段信息，并启动通讯。光纤通讯速度很快，斟酌到重发多帧信息，因而相邻庇护单元之间的通讯应在30ms内完成。断路器动作时间为30~80ms。这样，只要通讯环节理想即可实现快速庇护。
2）各庇护在快速通讯进程中，划定庇护在一段很短的时间内期待对真个通讯报文，若是超时未收到对真个报文，则向上位FTU发报，见告本FTU的故障区段信息为0，上位FTU仍可以跳闸。这样虽然牺牲了一定的选择性，但仍能快速隔离故障。此方案于上述切除整条线路的方案。
4.4 馈线系统庇护的点及前景
馈线系统庇护在很年夜水平上沿续了高压线路纵联庇护的基来源根基则。由于配电网的通讯条件极可能十分理想，是以在此根蒂根基之上实现的馈线庇护功能的性能可年夜年夜提高。馈线系统庇护哄骗通讯实现了庇护的选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障等一次性完成。其点是：
1）一次性快速处置故障，可进一步提高供电靠得住性；
2）快速切除故障，而且由于故障切除时间很短，对于电念头类负荷的电能没有影响；
3）直接将故障隔离在故障区段内，不影响非故障区段；
4）功能实现下放到馈线庇护单元，毋需配电主站、子站配合，使馈线自动化、配网自动化具有更高的靠得住性。
5 系统庇护展看
继电庇护的成长履历了电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型等阶段。微机庇护在拥有很强的计较能力的同时，也具有很强的通讯能力。通讯技术，尤其是快速通讯技术的成长和普及，也推动了继电庇护的成长。系统庇护就是基于快速通讯的、由多个位于分歧位置的庇护装配配合组成的区域性广义庇护。
电流庇护、距离庇护及主装备庇护都是收集就地信息，哄骗局部电气完成故障的就地切除。线路纵联庇护则是哄骗通讯实现2点之间的故障信息交换，使处于异地的2个装配协同动作。近年来泛起的散布式母差庇护则是哄骗快速的通讯网络实现多个装配之间的快速协同动作。若是由位于广域电网的分歧变电站的庇护装配配合组成系统庇护，则极可能将继电庇护的运用范围提高到一个新的条理。这类系统庇护不仅可以改良庇护间的配合，配合实现性能更理想的庇护，而且可以衍生基于继电庇护相角丈的稳定监控系统，成长基于继电庇护的高精度多端故障测距和基于继电庇护的电力系统动态模子及动态进程分析等运用领域。今朝，在输电网中已泛起了基于GPS的动态稳定系统和涣散式行波测距系统。在配电网中陪伴配电自动化的展开，配电网馈线系统庇护有可能率先获得运用。
6 结论
建立在快速通讯根蒂根基上的系统庇护是继电庇护的成长标的目的。随着配电网改造的深进及配电网自动化技术的成长，系统庇护技术可能在配电网中率先得以运用。本文回首了配电网馈线庇护的成长历程，提出了建立在配电自动化和光纤通讯根蒂根基之上的馈线系统庇护新原理。这类新原理具有较理想的动作性能，力图在FTU上实现馈线自动化功能，从而进一步提高配网自动化系统的靠得住性。它是一种前途的馈线自动化新原理。
参考文献
[1] 焦邵华．电网智能庇护新技术的研究[D]．北京：华北电力年夜学，2000．
[2] Dan Borowski，Ralph Seamon．EPRI Project RP2592 Large scale distribution automation and load control enter test year[J]．IEEE Trans on PWRD，1990，(1)：486-492．
[3] Williams B R，Walden D G.．Distribution automation strategy for the future[J]．IEEE on Computer Applications in Power，1994，(3)：34-38．
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