配电网保护的探讨

配电网保护的探讨

摘要文章介绍配电网保护现状以及配电自动化的现状与发展，探讨了分布式发电对配电网保护的影响。

关键词配电网；保护；馈线自动化

1配电网保护现状

考虑到经济和技术方面的原因，我国配电系统中线路主要采用速断和过流保护方式，变压器主要采用熔断器保护方式。速断保护线路全长，瞬时动作切除故障，过流保护作为线路的后备保护，延时0.5 s~1 s动作。考虑到电网80 %~90 %的故障为瞬时性故障，采用重合闸装置以快速恢复瞬时性故障，提高供电可靠性。这种保护配置存在的问题有以下几点：

1）保护级数太多，整定难以配合。

2）电流保护实现配电网保护的前提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掉，并不考虑对非故障区域的恢复供电。这对保证供电可靠性非常不利。

3）线路过电流保护与熔断器保护难以配合。

4）依靠时间级差实现保护的选择性，会导致故障的切除时间过长而影响设备寿命和恢复供电时间。

5）线路较长时，难以保证末端故障时保护的灵敏度。

2配电自动化的现状与发展

配电自动化的重点是馈线自动化，因此国外的配电自动化也往往称为馈线自动化。按照国际电气电子工程协会的定义，馈线自动化系统是对配电线路上的设备进行远方监视、调整控制的集成系统。其内容可归结为两个方面：正常情况下的状态检测、数据测量和进行优化及调压；事故状态下的故障检测、故障隔离、负荷转移和恢复供电。

馈线自动化的主要意义之一在于提高供电可靠性，即当配电网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段，快速隔离故障区段，及时恢复对非故障区域用户的供电，缩短停电时间，减小停电面积。

1）基于就地自动化开关设备的馈线自动化该阶段是基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化阶段。主要设备是重合器和分段器，配合方式有重合器和分段器、重合器和熔断器、重合器和重合器等。

该模式不需要建设通信系统和计算机系统，通过自动化开关设备互相配合实现故障隔离和健全区域恢复供电；具有结构简单，建设费用低的优点，对提高供电可靠性具有一定的作用，相对于传统的电流保护有较大优势，是一种简单经济的方案，但也存在很多不足，如：①恢复健全区域供电时，无法确定和采取最优重构方案；②隔离故障时需经过多次重合，对设备的冲击大且恢复供电时间长；

③调整运行方式后，需到现场修改定值；④仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，不能优化运行方式；⑤依靠主变电所出线重合器的动作实施对整条馈线的保护，若重合器的动作失灵，则可能扩大事故范围或扩大停电范围。

2）基于集中监控的馈线自动化。该阶段是基于通信网络、馈线终端单元（FTU）和后台计算机网络的馈线自动化阶段。发生故障时FTU向控制站发送故障前和故障时信息，控制站根据FTU信息和配电网拓扑结构，经过计算机系统的分析计算进行正确的故障定位并确定最优故障恢复方案，发出命令遥控相应的开关动作，实施故障隔离和恢复非故障区域供电。馈线保护功能由以下3部分组成：①集中式的配电主站或子站遥控FTU，实现故障隔离；②集中式的配电主站或子站遥控FTU，实现向非故障区域的恢复供电；③电流保护切除故障。

这种基于通信的馈线自动化方案以集中控制为核心，综合了电流保护、FTU 遥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。该系统是目前馈线自动化的主流发展方向，它的另一个优势在于可以在其基础上扩展形成集配电网数据采集和监控系统、配电地理信息系统、需求侧管理系统、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作票管理等一体化的配电综合自动化系统。该馈线自动化方式的主要优点为：①具有智能化和信息化特征，故障时快速自动实现故障定位和隔离，并采取安全和最优方案恢复对非故障区域供电；②正常时监控配电网运行，优化运行方式，实现安全经济运行，并且通过远方修改和召唤功能灵活修改定值，可适应配电网运行方式的改变。其主要不足为：①需要FTU、通信网络、远方控制站等，建设费用高；②对配电网通信的依赖性较强，当通信系统或控制中心发生故障时，会导致整个控制系统瘫痪；③自动化系统结构复杂；④存在FTU工作电源的提取问题。

我国的配电自动化始于20世纪90年代，起步较晚，但发展较快。目前，我国馈线自动化模式大部分还是采用基于自动化开关设备。随着配电网自动化的推行，基于主站遥控FTU的模式已开始成为主流，随着通信技术的飞速发展，这种模式必将在我国得以广泛的推行。

3分布式发电对配电网保护的影响

由于可以提高供电可靠性，实现节能和环保双赢等原因，分布式电源将在电能生产中占有越来越大的比重。分布式电源的引入，使得传统配电网的运行和管理变得更加复杂，分布式电源对配电网的影响及其协调方案的研究是分布式发电技术最重要的研究方向之一。

具体到继电保护方面，分布式电源引入特别是在将大量渗透到配电网的趋势下，必然会打破传统配电网的辐射形结构，使得配电网的运行模式发生根本性的变革，如意大利已经出现了配电网闭环运行的实例，这无疑会给配电网的保护带来新的问题和挑战。因此，研究面向分布式电源的配电网保护新原理对于保证配电网引入分布式电源以后的安全可靠运行具有重要的意义。

传统的配电网保护基于配电网的辐射形结构而设计，即便是自动化开关设备方式下的馈线自动化模式在环状配电网的应用中，也仅能处理环网开环运行的情况；基于集中监控和系统保护的馈线自动化模式从原理上能处理环网闭环运行的情况，但在实用化过程中还存在种种问题，而且，分布式电源给配电网保护带来的问题还不仅于此，如以下几点。

1）分布式电源并入配电系统运行时，由于配电系统运行方式变化、故障后网络重构等原因，可能会出现一个或若干个分布式电源孤岛运行的情况，这给配电网保护带来了两个问题：①孤岛检测保护如何准确有效地检测到孤岛；②孤岛内的保护如何协调配合来保证孤岛的安全稳定运行。这些问题的解决一方面要依靠配电网保护和通信设备的更新与进步，另一方面则需要积极探索新的保护原理和技术来适应分布式电源引入配电网的需求。

2）使得配网故障电流方向和故障电流水平发生变化，而分布式电源故障特性千差万别，且往往存在运行和出力不恒定的特点，准确可靠地捕捉故障电流实现故障定位具有很大的难度，这些都必然给配网保护的配置和整定带来问题，分布式电源对不同阶段下的馈线自动化方式会构成怎样的影响，怎样协调保护来保证分布式电源的引入以及面向分布式电源的配电网保护新原理的探讨已成为一个全新的重要研究课题。

4结束语

随着我国经济的进一步发展，配电网保护的问题将越来越受到人们的关注。也将有更多更好的方法来解决这一问题。同时也希望本文的一些观点和方向能给广大的电力工作者有所启示。

参

考文献

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