1.浙江省临海供电局 2.国网南京自动化研究院 1.周天雷 2.夏燕东 邹永正 丁孝华
摘要：该文列举目前在国内配电自动化系统应用的几种基于保护原理的配电自动化模式：常规线路保护、面保护、快速光纤纵差保护，比较分析这些模式的优缺点及其在配电自动化系统中的适应场合。综合应用了面保护及电流型配电自动化的特点，提出一种基于快速光纤通讯集中处理保护的配电自动化方案，试验及应用证明此方案不需要配电站出口断路器跳闸，大大缩短了非故障线路的停电时间，并且动作准确可靠。
关键词： 配电自动化模式；故障检测；故障隔离
中国分类号：TM734 文献标识码：B 文章编号：1003-0867(2007)09-00-03
配电自动化系统的开发建设，在我国供电企业中已有近10年的历史。由最初的就地控制（重合器、重合分段器、重合闸 + 自动配电开关）的配电自动化，发展为有通信及主站集中监控和故障处理（配电SCADA + FA）的DA、基于GIS的离线配电管理DMS、实时DA与基于GIS 的配电管理相集成的DA/DMS 等。配电自动化系统的完善和发展，在促进企业安全生产、优质供电、管理进步、客户服务等方面，取得了较好的效果。
配电自动化作为配电自动化系统的组成部分，是提高配电网供电的可靠性的重要手段，随着配网自动化系统在国内经过了多年的发展研究，目前形成了多种不同的模式，如电压型、电流型、重合型、混合型、保护型等自动化方案。
1 快速保护型配电自动化模式
1.1 国内应用的几种基于保护原理的配电自动化模式
目前在国内应用的几种基于保护原理的配电自动化模式：常规线路保护、面保护、快速光纤纵差保护。在这些模式中，当电网故障后，变电站出口断路器保护仅作为配电系统的后备保护，一般不需要跳闸及重合闸，而都是通过故障点处的FTU来隔离故障区域。
常规线路保护模式。常规线路保护模式的配电自动化只能适用于辐射型配电网，故障检测靠各FTU保护跳闸整定时限的不同来实现，线路末端开关保护跳闸时间整定为0 s，往电源侧逐级增加，由于负荷侧开关跳闸时间短，在线路故障时相应开关首先跳闸，隔离故障实现配电自动化。这种方式要求变电站出口断路器保护动作整定时限必须长于下一级开关的整定时限，因此具有明显的优缺点。
优点：故障切除快，不需要变电站出口断路器跳闸；系统不需要通信，投资少，结构简单，可靠性高；通过重合闸，可以排除配电网的瞬时性故障。
缺点：只能适用于发散型配电网；一般需要将变电站出口保护动作时间整定到0.3 s，只能适用于有限分段的配电网。当配电网分段较多时，将因为出口断路器保护动作整定时限太长失去意义。
面保护模式。面保护模式的配电自动化系统，各FTU之间互相通信，并行处理。当线路发生故障时，按照预先整定的线路联络关系，采集到故障信息的FTU将自动快速搜索本线路其他终端情况，在综合分析后判断本装置是否应该由出口隔离故障。面保护模式下，各FTU的动作情况均由自己判断决定。
优点：故障切除快，不需要变电站出口断路器跳闸；故障检测时综合分析线路运行情况，故障选择性好，动作准确性高；不需要子站或主站，投资少。
缺点：各配电终端均需具有故障采集、故障判别、故障分析定位功能，终端设备投资大；所有FTU之间均需要互相快速通信，对通信的依赖性太高；各FTU均需要预先整定全线路的联络关系。
快速光纤纵差保护模式。快速光纤纵差保护模式的配电自动化系统，在配电网任意点发生故障时，按照预先整定的线路联络关系，通过相邻两端FTU的互相通信，比较两端开关故障电流状态，从而快速判断故障区域并实现故障隔离和恢复的。快速光纤纵差保护模式，各FTU的动作情况仍均由自己判断决定。
优点：故障切除快，不需要变电站出口断路器跳闸；不需要子站或主站，投资少。
缺点：故障检测时只分析相邻FTU情况，在某FTU出现误信号时会引起误动作，故障判断准确性相对较低；相邻FTU之间需要相互通信，依赖高速可靠的光纤通信网络；故障后有多个重构方案的配电网不适用。各FTU需要预先整定线路相邻开关的联络关系。
1.2 快速保护型配电自动化
快速保护型配电自动化，是在综合面保护及电流型配电自动化特点的基础上，提出的一种基于快速光纤通讯集中处理保护的配电自动化方案，它具有面保护的所有优点，并且能有效避免终端设备的高投入。
快速保护型配电自动化工作原理：快速保护型配电自动化以某一台FTU为主终端，通过光纤建立高速保护通讯通道。在线路正常运行时，主FTU通过预先整定的线路联络关系，采集线路上各从FTU的开关状态，形成当前网络拓扑结构及故障处理策略表；当线路发生故障，各FTU将其有无检测到故障电流信号通过保护通道快速上传至主FTU。主FTU按照接收的故障信息从故障策略表中提取动作策略，对真实故障按照“切除故障侧开关—重合故障侧开关—跳故障侧开关—跳故障点另侧开关—合联络开关”的顺序隔离故障及恢复线路非故障区域供电，重合过程主要是排除电网的瞬时故障。
快速保护型配电自动化实现过程：
图1 开环运行的手拉手环网
如图1所示开环运行的手拉手环网，CB1、CB2为变电站出口断路器，F1、F2、F3、F5为线路分段开关，F4为联络开关。选择F1处FTU为主终端，整定线路开关连接关系：F1、F5为电源侧开关，F1~F5依次相连接；整定重合闸时间。
线路正常运行时，F1将自动采集所有FTU信息，形成线路实际运行的拓扑结构，并给出所有可能故障的处理策略表，如表1所示；
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