FTU在配网接地保护中的应用探究

王晶 刘志勇

摘要：配电自动化现场终端单元，也称FTU，其在配电网的接地保护中已经得到了广泛的应用，比起传统的比较零序的选线方法来说，FTU仅需对各种接地信息进行融合处理，即可仿真得到结果，实现配电自动化的要求。

关键词：配电自动化;FTU;接地保护

我国中压电网段一般采用的是中性点不接地的方式。这种接地方式在进行故障选线时十分困难。在发生单相接地故障时，一般会需要逐条的进行故障线路的判断，耗时耗力，严重影响到供电的质量及安全性。为了能够有效的提高配电自动化的水平，不断提高我国供电的质量，满足人们生活、经济的需求，国内外都提出了一些故障选线的有效方法。主要包括采用零序电流的故障暂态分量故障选线、采用零序电流五次谐波分量故障选线等。这些选线方法，都比较集中于各条线路的零序测量相位或电流的大小，从而促使仪器的接线线路变得十分的复杂。所以本文将对保护方法进行详细的介绍，并对存在的问题提出相应的解决办法。

1.FTU馈线自动化系统概述及其功能

所谓的 FTU 馈线自动化系统，在整个变电站的户外馈线和出口断路中安装 FTU，同时在配电网络中配电线路中也安装 FTU，同时构建较为完善的通信网络系统，并将其与配电网络控制中心相连接，再加上电力系统中自动化处理软件，共同构成整个配电网络系统。在配网系统发生故障时，FTU 馈线自动化系统能够准确的获取故障信息，然后自动将非故障区域和故障区域相隔离，从而保证非故障区域的正常供电，降低电力事故造成的损失。

FTU 馈线自动化系统主要功能包含如下几个方面：（1）遥信，所谓的遥信功能为能够实现配网系统中电力信号状态、开关位置及配网馈线系统运行状态的监测控制。（2）遥测，遥测主要为馈线柱能够实现配网系统中电压及电流的实时检测。（3）遥控，遥控主要指能够实现馈线柱上开关的分闸及合闸操作。（4）故障处理，这里所述故障处理包含了对于配网系统中故障的检测、定位、隔离及无故障区域供电的恢复等。（5）负荷管理，负荷管理主要为能够实现配网系统中负荷的重新优化配置，当馈线系统出现超负荷运行时，系统能够实现自动切换。（6）记录及统计功能，FTU馈线自动化系统能够实现对于配网系统中开关的动作次数、事故报告次数、供电可靠性统计、过流记录及负荷记录等。

2. FTU馈线自动化系统在配网中实施的具备的条件

2.1网络结构的要求

FTU 馈线自动化系统在配网实施过程中首先为网络结构的要求，在 FTU 馈线自动化系统要推行配电网“手拉手”方式环网供电，优化配网结构，为实现 FTU 馈线自动化提供网架基础，目前比较常见的是环状网。

2.2对馈线开关的要求

对于馈线开关的选择，需要选用安全可靠、寿命较长的开关，才能保证远程操作的可靠性，并且可以减少对开关的维护次数，节约时间，提高工作效率。

2.3  FTU单元的要求

对于FTU单元的要求是相对严格的，需要FTU单元具有完善的功能，这样才能满足室内外不同的环境，与监控开关进行配套的使用。

2.4通信方式的要求

对于通信方式而言，馈线自动化通信的特点是多而分散，距离较短，信息量较小，对速率的要求也不是很高。高性能的通信方式直接关系到系统设施能否正常的运行，是建设配电馈线自动化系统的关键。通常选用的通信方式有光纤、卫星通信、无线电通信等。

2.5配网主站系统的要求

配网主站是整个网络的核心辐射点，要求主站软件功能足够的完善，数据储存功能足够的强大，硬件处理速度足够的迅速，全面保障电网的正常运行。

3. FTU在配电网接地保护中的应用分析

在配电自动化的进程当中，配电自动化现场终端单元（FTU）已经得到了广泛应用，FTU在相关配电网中可以直接定位故障的位置，并实时的将其传输到控制中心，基于FTU的相关技术信息，可以将其应用到线路接地保护继电器当中，主要应用包括以下几个方面：

3.1零序过流继电器

当配电自动化现场终端单元（FTU）应用到零序过流继电器时，无需零序电压启动循环测量零序电流，通过计算相应的零序电流的有效值，即可以推算出相应的线路是否存在过流的现象，如果电流大于相关规定的有效值时，即可以开启零序过流继电保护，零序过流继电器只能在线路电容小的故障残留的条件下使用，这种类型的继电器一般不能够应用到经消弧线圈接地系统当中，这种类型的继电器能够对低阻抗的接地故障进行保护对高电阻条件下的电流故障的保护能力较差。

3.2零序电压启动继电器

零序电压启动继电器可以实时检测前后一周时间内进行的零序电压变化量，从而进行接地故障的启动判断。当连续三个零序点之间的电压变化量大于鉴定值时，就可以确定第一个突变点为故障的发生点。经过一个工频周期后，就可以进行零序电压变化量的有效值计算，当计算数值大于15%额定相电压时，就可以认为是配电网发生了接地故障，从而进行相应的保护判断。当计算数值的零序电压恢复到大约小于10%额定相电压时，就可以判定接地故障已经被清除。

3.3接地电阻继电器

在配电网发生接地故障时，故障的线路故障相对地的电阻显著降低，等于故障电阻，而没有故障线路的故障相对地电阻的电阻值不变，所以，通过测量馈线故障的相对地电阻就可以对线路进行接地保护。在测量过程当中，首先将零序電压启动后，当配电网的零序电压的有效值小于50%的额定相电压时。可以根据相电压和三相电流的变化量来计算相应线路的故障接地电阻情况，如果接地电阻小于保护定值就接通接地保护动作。接地电阻继电器能够适合对高电阻的接地故障进行检测和电流保护，保护的精度较高但是接地保护当中对于抗弧光过渡电阻的保护能力较差。

3.4相电流差值继电器

故障前后非故障线路任意两项电涡流变化值的差值为零而故障线路的故障前后相电压的变化量的差值等于故障点故障电流的大小，所以可以用FTU技术对相电流的差距进行测量，通过对相电流的差值进行测量之后如果任意两相电流的变化量差值大于有效值的整定值，就采取接地保护动作。而在对象电流差值继电器的设计过程当中应该采用稳态量进行保护，才能保证继电器的抗干扰能力。

3.5零序能量继电器

在配电网的接地线路发生接地故障时，故障线路的零序能量是由故障点流向系统的零序能量的总和而非故障线路的零序能量为该线路对地电容充放电能量，这个能量的流向是由系统流向线路平均值较小。所以在测量过程当中可以首先启动零序电压，然后测量配电网两端的零序电压的差值和零序电流的差值并进行相乘，通过计算一个周期的连续能量如果能量大于参考值，即可开通接地保护。这种类型的继电器灵敏度较高可以精确的测量和对线路进行保护。

3.6负序电流变化量过流保护继电器

在零序电压启动后，如果判断出配电网有接地故障发生时，就会进行负序电流变化量保护，整定值需要选取其它线路中发生金属性接地故障时，流过线路的负序电流中较大的数值，选取可靠的关系系数。

4.结束语

近年来，配电自动化现场终端单元已经在配电网接地保护中起到了广泛的應用，本文对配电自动化现场终端单元的相关内容进行了分析，对FTU在配电网接地保护中的应用进行了分析。确定了配电自动化现场终端单元（FTU）在配电网接地保护中的作用，只有通过将配电自动化现场终端单元（FTU）组装成继电器单元，并将其合理的运用到配电网过程中，才能够满足配电自动化要求，使得相关类型的配电单元能够达到我国配电自动化的要求。

参考文献

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