基于网络式保护的馈线自动化技术分析

杨荣霞 郑日迅 胡健坤 冯鸿怀

摘要：配网自动化是智能电网发展的必然要求，也是未来智能化电网发展的必然趋势，作为配电自动化的重要构成部分，馈线自动化运行状况直接影响到整个配电网自动化系统的运行效果，所以从智能电网发展的角度出发必须要寻求更加有效的馈线自动化技术，从不同的角度入手推动技术创新发展。本文以此为出发点，首先对配电网馈线自动化技术做了简单介绍，在此基础上以网络式保护技术为突破口，重点分析了基于网络式的馈线自动化技术。

关键词：网络式保护;馈线自动化;技术模式

近些年来，我国电力体制改革不断深入，尤其是从“十二五”开始，电力系统规划发展为智能化电网建设提供了更多的机会，馈线自动化技术作为配电网智能化建设的重要部分，承担的主要是配电网运行管理、故障解除、非障碍区域供电恢复等功能，而从经济发展和城市化建设的角度来看，快速恢复供电是目前配电网自动化技术建设的重要方向，也是馈线自动化技术实现的核心环节，目前我国城市配网线路供电距离都较短，在较短的线路中如果存在较多的分段开关，则开关控制器保护定值配合必然会成为较大的困扰，而网络式保护技术借助对等式通信网络和光纤通道，可以保证线路开关器按照自身采集故障状态有针对性的实时保护动作，能够有效地解决配电网线路开关键的选择性矛盾和快速性问题，在较短的时间内更加准确迅速的实现故障隔离，保证供电稳定。

1.配电网馈线自动化技术

所谓馈线自动化指的是实时监控配电线路运行状况，一旦发生线路故障，及时迅速的定位和隔离故障区域，恢复非故障区域供电，如图1所示：

下图显示的馈线自动化故障处理流程：

馈线自动化技术比较典型的模式由两种，一种是就地式，另一种是集中式。

就地式馈线自动化是借助智能设备本身的逻辑功能，在不依赖通信技术的基础上独立的诊断、定位、隔离故障，并恢复区域供电，这种模式在构建通信之后可以介入配电自动化主站系统;集中式馈线自动化的构成主要包括监控终端、通信网络和控制主站三个方面，一旦线路发生故障，控制主站会依据终端设备传输的信息准确定位故障区域，然后通过手动或者系统自动的方式隔离故障点，恢复费故障区域的供电。

2.网络式保护技术

2.1通信模式选择

馈线自动化系统实现就地故障处理必须配合对应的通信通道，同时为了实现信息数据的快速传输，还需配合高速稳定的光纤网络负责通信传输，网络式保护技术中的数据传输有主从式和对等式通信两种模式。

主从式模式指的是网络中只存在一个主机，其余的设备均为从机，主机能够将信息同时传输给其他的从机设备，而从机设备的数据信息只能传输给主机，必能在从机间相互传输。

对等式模式指的是网络中存在的开关控制器都是主机，所有开关控制器都是平等关系，信息数据的传输只能在相邻主机间进行。这种模式下，系统可以依据供电网络中开关的具体位置来设定对应功能，进而更快速的查找和处理故障。

一般情况下由于配电线路中存在较多的级联开关，一旦发生线路故障，故障电流会同时经过多个开关设备，故而不同的控制器必须同事的上报故障信息，同时考虑到二次设备可能存在的运行故障，为了更加方便容错处理，通常会采取对等式通信模式。

2.2线路开环模式

配电系统在开环运行状态下，系统网络拓扑机构呈现树状分布，所以故障电流通路通常会指的是故障位置到电源点的路径，一旦系统出现单一的线路故障，则故障区域必然会定位到系统所有收集到故障电流开关的最后一台开关以及下一台没有采集到故障信息的开关之间。如果采用对等式通信网络馈线保护技术，故障判断依据是开关本身以及相邻的开关设备出现故障，只有相邻的开关电源侧会采集到故障电流，下游的其他开关无法采集到故障电流。如果是光纤环网，则必须对不同环节的开关做出不同的定义。

2.3线路闭环模式

根据基尔霍夫电流定律可以得出，供电网络在闭环运行状态下，一个开关或者区域节点流出以及流入的电流是对等的。对于闭环线路中某一个开关以及相邻的开关所构成的供电区域，一旦存在大电流从另外的开关流出到这个供电区域，则势必会有另外一个大电流从另一个开关中流出该供电区域，所以如若闭环线路中没有大电流从另一个开关流出，则可以破安定该区域存在线路故障，按照这个故障寻找原则，可以有效地判断闭环状态下开关的运行状态。

3.网络保护式的饋线自动化技术

3.1网络保护式馈线自动化技术原理

配电网馈线自动化技术有多种模式类型，如上面提到的集中控制型、就地控制型，还有分布式智能控制模式，这些模式用于配电网保护都能够大幅度的降低系统停电时间，但是从长远来看，这三种模式类型都存在一个共性弊端，即短时停电问题，尤其是对于供电质量要求非常灵敏的负荷，例如半导体集成电路制造企业、承办重要体育赛事的体育场、承担重要作用的通讯设备等，既是以秒为单位的短时间停电也会造成巨大的损失，而网络保护式的馈线自动化技术模式可以有效的避免短时停电。

网络保护式的馈线自动化系统主要适用于闭环运行的配电环网，整个电缆环网馈线两侧的电源都来自于同一条母线，所以馈线两侧电源只会出现相同的电压相位，同时也不会引起潮流问题。环网柜进线开关必须具备及时切除故障电流的功能，只有具备了切除故障电流功能，在配电网线路出现故障的时候，才能够直接的跳过故障区域两侧的开关设备，及时的切除线路故障，并且由于两侧电源来自于同一条母线，所以在切除故障的过程中，其他的费故障区域不会受到供电故障点的影响，而通过这个模式流程则可以实现零停电时间，既能够及时的修复故障，也避免出现短时停电现象。

3.2网络保护式馈线自动化技术实现

网络保护式馈线自动化模式下需要任意选择一个环网柜出现和其他的变电站实现连接，而这个环网柜在处理故障过程中也可以作为网络保护式馈线自动化系统的备用电源。

实际上从技术原理和流程来看，这种馈线自动化系统和分布式智能控制系统有很多相似之处，因为馈线借助以太网交互故障信息，保护功能的实现并不像纵联保护，在线路两侧开关间设置专门的通信通道来构成单元保护。

网络保护式馈线自动化模式下，相邻两个电源出口断路器配备需要配备时限速断保护装置，这个装置也可以作为网络保护的后备保障，如果以太网一个点出现永久性接地故障，则相邻的两个配网自动化终端之间会交换故障电流流出方向，并且检测结果，根据检测结果及时定位故障。如果非故障区域电流是穿越性的，电流方向保持一致，并且该区域的电流是从两侧流入的，则会出现相反的电流方向。如果故障发生区域出现开关使用的是断路器，并且配电自动化终端检测到出现中出现过电流现象，则会及时地向断路器发出跳闸指令，出线断路器通过跳闸来及时切除线路故障，如若使用的是负荷开关，则故障切除由进线断路器完成，之后跳开出线负荷开关隔离障碍区域，最后合上进线开关恢复环网柜区域供电。

4.结论

综上所述，作为配电网馈线自动化模式的一种，网络式保护技术不论是原理还是技术效果都有加大的优越性，既能够及时的发现线路故障，又可以避免线路出现短时停电，相较于其他的馈线自动化模式而言，可以避免多次重合闸，减少故障排除过程对电气设备的冲击危害，甚至不需要将故障信息传送给主站进行决策，相信这种技术作为性对先进的配网自动化故障处理手段，在配网自动化以及电网智能化建设中一定会发挥巨大的作用。

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