四.饋線系統(tǒng)保護基本原理

4.1 基本原理

饋線系統(tǒng)保護實現(xiàn)的前提條件如下：

1)快速通信;

2)控制對象是斷路器;

3)終端是保護裝置，而非TTU。

在高壓線路保護中，高頻保護、電流差動保護都是依靠快速通信實現(xiàn)的主保護，饋線系統(tǒng)保護是在多于兩個裝置之間通信的基礎上實現(xiàn)的區(qū)域性保護?；驹砣缦拢?/p>

所示典型系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用斷路器作為分段開關，如圖A、B、C、D、E、F。對于變電站M，手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應于C至F之間的部分。N側的饋線系統(tǒng)保護則控制開關A、B、C、D的保護單元UR1至UR7組成。

當線路故障F1發(fā)生在BC區(qū)段，開關A、B處將流過故障電流，開關C處無故障電流。但出現(xiàn)低電壓。此時系統(tǒng)保護將執(zhí)行步驟：

Step1：保護起動，UR1、UR2、UR3分別起動;

Step2：保護計算故障區(qū)段信息;

Step3：相鄰保護之間通信;

Step4：UR2、UR3動作切除故障;

Step5：UR2重合。如重合成功，轉至Step9;

Step6：UR2重合于故障，再跳開;

Step7：UR3在△T內未測得電壓恢復，通知UR4合閘;

Step8：UR4合閘，恢復CD段供電，轉至Step10;

Step9：UR3在△T時間內測得電壓恢復，UR3重合;

Step10：故障隔離，恢復供電結束。

4.2 故障區(qū)段信息

定義故障區(qū)段信息如下：

邏輯1：表示保護單元測量到故障電流，

邏輯0：表示保護單元未測量到故障電流，但測量到低電壓。

當故障發(fā)生后，系統(tǒng)保護各單元向相鄰保護單元交換故障區(qū)段，對于一個保護單元，當本身的故障區(qū)段信息與收到的故障區(qū)段信息的異或為1時，出口跳閘。

為了確保故障區(qū)段信息識別的正確性，在進行邏輯1的判斷時，可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。

4.3 系統(tǒng)保護動作速度及其后備保護

為了確保饋線保護的可靠性，在饋線的首端UR1處設限時電流保護，建議整定時間內0.2秒，即要求饋線系統(tǒng)保護在200ms內完成故障隔離。

在保護動作時間上，系統(tǒng)保護能夠在20ms內識別出故障區(qū)段信息，并起動通信。光纖通信速度很快，考慮到重發(fā)多幀信息，相鄰保護單元之間的通信應在30ms內完成。斷路器動作時間為40ms~100ms。這樣，只要通信環(huán)節(jié)理想即可實現(xiàn)快速保護。

4.4 饋線系統(tǒng)保護的應用前景

饋線系統(tǒng)保護在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現(xiàn)的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護利用通信實現(xiàn)了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復故障一次性完成，具有以下優(yōu)點：

(1)快速處理故障，不需多次重合;

(2)快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質量;

(3)直接將故障隔離在故障區(qū)段，不影響非故障區(qū)段;

(4)功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。

四.系統(tǒng)保護展望

繼電保護的發(fā)展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時，也具有很強的通信能力。通信技術，尤其是快速通信技術的發(fā)展和普及，也推動了繼電保護的發(fā)展。系統(tǒng)保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區(qū)域行廣義保護。

電流保護、距離保護及主設備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護則是利用快速的通信網(wǎng)絡實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作如果由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護裝置共同構成協(xié)同保護則很可能將繼電保護的應用范圍提高到一個新的層次。這種協(xié)同保護不僅可以改進保護間的配合，共同實現(xiàn)性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng)，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(tài)過程分析等應用領域。目前，在輸電網(wǎng)中已經出現(xiàn)了基于GPS的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網(wǎng)，伴隨賊配電自動化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護有可能率先得到應用。

五.結論

建立在快速通信基礎上的系統(tǒng)保護是繼電保護的發(fā)展方向之一。隨著配電網(wǎng)改造的深入及配電網(wǎng)自動化技術的發(fā)展，系統(tǒng)保護技術可能在配電網(wǎng)中率先得以應用。本文討論了配電網(wǎng)饋線保護的發(fā)展過程，提出了建立在配電自動化和光纖通信基礎之上的饋線系統(tǒng)保護新原理。這種新原理能夠進一步提高供電可靠性。同時，系統(tǒng)保護分布式的功能也將提高配電自動化的主站及子站的性能，是一種極具前途的饋線自動化新原理。

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