楊榮霞 鄭日迅 胡健坤 馮鴻懷

摘要：配網(wǎng)自動(dòng)化是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然要求，也是未來(lái)智能化電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，作為配電自動(dòng)化的重要構(gòu)成部分，饋線自動(dòng)化運(yùn)行狀況直接影響到整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)化技術(shù)，從不同的角度入手推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，首先對(duì)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)做了簡(jiǎn)單介紹，在此基礎(chǔ)上以網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)為突破口，重點(diǎn)分析了基于網(wǎng)絡(luò)式的饋線自動(dòng)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)式保護(hù);饋線自動(dòng)化;技術(shù)模式

近些年來(lái)，我國(guó)電力體制改革不斷深入，尤其是從“十二五”開(kāi)始，電力系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展為智能化電網(wǎng)建設(shè)提供了更多的機(jī)會(huì)，饋線自動(dòng)化技術(shù)作為配電網(wǎng)智能化建設(shè)的重要部分，承擔(dān)的主要是配電網(wǎng)運(yùn)行管理、故障解除、非障礙區(qū)域供電恢復(fù)等功能，而從經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化建設(shè)的角度來(lái)看，快速恢復(fù)供電是目前配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)建設(shè)的重要方向，也是饋線自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的核心環(huán)節(jié)，目前我國(guó)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(kāi)關(guān)，則開(kāi)關(guān)控制器保護(hù)定值配合必然會(huì)成為較大的困擾，而網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)借助對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)和光纖通道，可以保證線路開(kāi)關(guān)器按照自身采集故障狀態(tài)有針對(duì)性的實(shí)時(shí)保護(hù)動(dòng)作，能夠有效地解決配電網(wǎng)線路開(kāi)關(guān)鍵的選擇性矛盾和快速性問(wèn)題，在較短的時(shí)間內(nèi)更加準(zhǔn)確迅速的實(shí)現(xiàn)故障隔離，保證供電穩(wěn)定。

1.配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)

所謂饋線自動(dòng)化指的是實(shí)時(shí)監(jiān)控配電線路運(yùn)行狀況，一旦發(fā)生線路故障，及時(shí)迅速的定位和隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，如圖1所示：

下圖顯示的饋線自動(dòng)化故障處理流程：

饋線自動(dòng)化技術(shù)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(dòng)化是借助智能設(shè)備本身的邏輯功能，在不依賴通信技術(shù)的基礎(chǔ)上獨(dú)立的診斷、定位、隔離故障，并恢復(fù)區(qū)域供電，這種模式在構(gòu)建通信之后可以介入配電自動(dòng)化主站系統(tǒng);集中式饋線自動(dòng)化的構(gòu)成主要包括監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)和控制主站三個(gè)方面，一旦線路發(fā)生故障，控制主站會(huì)依據(jù)終端設(shè)備傳輸?shù)男畔?zhǔn)確定位故障區(qū)域，然后通過(guò)手動(dòng)或者系統(tǒng)自動(dòng)的方式隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)費(fèi)故障區(qū)域的供電。

2.網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

2.1通信模式選擇

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)就地故障處理必須配合對(duì)應(yīng)的通信通道，同時(shí)為了實(shí)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(luò)負(fù)責(zé)通信傳輸，網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)中的數(shù)據(jù)傳輸有主從式和對(duì)等式通信兩種模式。

主從式模式指的是網(wǎng)絡(luò)中只存在一個(gè)主機(jī)，其余的設(shè)備均為從機(jī)，主機(jī)能夠?qū)⑿畔⑼瑫r(shí)傳輸給其他的從機(jī)設(shè)備，而從機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息只能傳輸給主機(jī)，必能在從機(jī)間相互傳輸。

對(duì)等式模式指的是網(wǎng)絡(luò)中存在的開(kāi)關(guān)控制器都是主機(jī)，所有開(kāi)關(guān)控制器都是平等關(guān)系，信息數(shù)據(jù)的傳輸只能在相鄰主機(jī)間進(jìn)行。這種模式下，系統(tǒng)可以依據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)關(guān)的具體位置來(lái)設(shè)定對(duì)應(yīng)功能，進(jìn)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(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)，一旦發(fā)生線路故障，故障電流會(huì)同時(shí)經(jīng)過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備，故而不同的控制器必須同事的上報(bào)故障信息，同時(shí)考慮到二次設(shè)備可能存在的運(yùn)行故障，為了更加方便容錯(cuò)處理，通常會(huì)采取對(duì)等式通信模式。

2.2線路開(kāi)環(huán)模式

配電系統(tǒng)在開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)呈現(xiàn)樹(shù)狀分布，所以故障電流通路通常會(huì)指的是故障位置到電源點(diǎn)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(huì)定位到系統(tǒng)所有收集到故障電流開(kāi)關(guān)的最后一臺(tái)開(kāi)關(guān)以及下一臺(tái)沒(méi)有采集到故障信息的開(kāi)關(guān)之間。如果采用對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)饋線保護(hù)技術(shù)，故障判斷依據(jù)是開(kāi)關(guān)本身以及相鄰的開(kāi)關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障，只有相鄰的開(kāi)關(guān)電源側(cè)會(huì)采集到故障電流，下游的其他開(kāi)關(guān)無(wú)法采集到故障電流。如果是光纖環(huán)網(wǎng)，則必須對(duì)不同環(huán)節(jié)的開(kāi)關(guān)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(luò)在閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)下，一個(gè)開(kāi)關(guān)或者區(qū)域節(jié)點(diǎn)流出以及流入的電流是對(duì)等的。對(duì)于閉環(huán)線路中某一個(gè)開(kāi)關(guān)以及相鄰的開(kāi)關(guān)所構(gòu)成的供電區(qū)域，一旦存在大電流從另外的開(kāi)關(guān)流出到這個(gè)供電區(qū)域，則勢(shì)必會(huì)有另外一個(gè)大電流從另一個(gè)開(kāi)關(guān)中流出該供電區(qū)域，所以如若閉環(huán)線路中沒(méi)有大電流從另一個(gè)開(kāi)關(guān)流出，則可以破安定該區(qū)域存在線路故障，按照這個(gè)故障尋找原則，可以有效地判斷閉環(huán)狀態(tài)下開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式的饋線自動(dòng)化技術(shù)

3.1網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式饋線自動(dòng)化技術(shù)原理

配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)有多種模式類(lèi)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(hù)都能夠大幅度的降低系統(tǒng)停電時(shí)間，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這三種模式類(lèi)型都存在一個(gè)共性弊端，即短時(shí)停電問(wèn)題，尤其是對(duì)于供電質(zhì)量要求非常靈敏的負(fù)荷，例如半導(dǎo)體集成電路制造企業(yè)、承辦重要體育賽事的體育場(chǎng)、承擔(dān)重要作用的通訊設(shè)備等，既是以秒為單位的短時(shí)間停電也會(huì)造成巨大的損失，而網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式的饋線自動(dòng)化技術(shù)模式可以有效的避免短時(shí)停電。

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)主要適用于閉環(huán)運(yùn)行的配電環(huán)網(wǎng)，整個(gè)電纜環(huán)網(wǎng)饋線兩側(cè)的電源都來(lái)自于同一條母線，所以饋線兩側(cè)電源只會(huì)出現(xiàn)相同的電壓相位，同時(shí)也不會(huì)引起潮流問(wèn)題。環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線開(kāi)關(guān)必須具備及時(shí)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(shí)候，才能夠直接的跳過(guò)故障區(qū)域兩側(cè)的開(kāi)關(guān)設(shè)備，及時(shí)的切除線路故障，并且由于兩側(cè)電源來(lái)自于同一條母線，所以在切除故障的過(guò)程中，其他的費(fèi)故障區(qū)域不會(huì)受到供電故障點(diǎn)的影響，而通過(guò)這個(gè)模式流程則可以實(shí)現(xiàn)零停電時(shí)間，既能夠及時(shí)的修復(fù)故障，也避免出現(xiàn)短時(shí)停電現(xiàn)象。

3.2網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式饋線自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式饋線自動(dòng)化模式下需要任意選擇一個(gè)環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)和其他的變電站實(shí)現(xiàn)連接，而這個(gè)環(huán)網(wǎng)柜在處理故障過(guò)程中也可以作為網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的備用電源。

實(shí)際上從技術(shù)原理和流程來(lái)看，這種饋線自動(dòng)化系統(tǒng)和分布式智能控制系統(tǒng)有很多相似之處，因?yàn)轲伨€借助以太網(wǎng)交互故障信息，保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)并不像縱聯(lián)保護(hù)，在線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)間設(shè)置專門(mén)的通信通道來(lái)構(gòu)成單元保護(hù)。

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)式饋線自動(dòng)化模式下，相鄰兩個(gè)電源出口斷路器配備需要配備時(shí)限速斷保護(hù)裝置，這個(gè)裝置也可以作為網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的后備保障，如果以太網(wǎng)一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)永久性接地故障，則相鄰的兩個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化終端之間會(huì)交換故障電流流出方向，并且檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)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(cè)流入的，則會(huì)出現(xiàn)相反的電流方向。如果故障發(fā)生區(qū)域出現(xiàn)開(kāi)關(guān)使用的是斷路器，并且配電自動(dòng)化終端檢測(cè)到出現(xiàn)中出現(xiàn)過(guò)電流現(xiàn)象，則會(huì)及時(shí)地向斷路器發(fā)出跳閘指令，出線斷路器通過(guò)跳閘來(lái)及時(shí)切除線路故障，如若使用的是負(fù)荷開(kāi)關(guān)，則故障切除由進(jìn)線斷路器完成，之后跳開(kāi)出線負(fù)荷開(kāi)關(guān)隔離障礙區(qū)域，最后合上進(jìn)線開(kāi)關(guān)恢復(fù)環(huán)網(wǎng)柜區(qū)域供電。

4.結(jié)論

綜上所述，作為配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化模式的一種，網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)不論是原理還是技術(shù)效果都有加大的優(yōu)越性，既能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)線路故障，又可以避免線路出現(xiàn)短時(shí)停電，相較于其他的饋線自動(dòng)化模式而言，可以避免多次重合閘，減少故障排除過(guò)程對(duì)電氣設(shè)備的沖擊危害，甚至不需要將故障信息傳送給主站進(jìn)行決策，相信這種技術(shù)作為性對(duì)先進(jìn)的配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理手段，在配網(wǎng)自動(dòng)化以及電網(wǎng)智能化建設(shè)中一定會(huì)發(fā)揮巨大的作用。

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