（国网浙江平阳县供电有限责任公司 浙江温州 325401）
摘要：本文总结了配电网中现有的几种馈线保护模式，分析对比了各自的优缺点，简要说明了重合器、分段器的功能和特点，并分别以辐射网和环网中10kV馈线为例分析、验证了基于重合器、分段器馈线保护的优越性。
关键词：重合器；分段器；配电网；保护
1.配电网馈线保护模式
1.1传统的电流保护
传统的电流保护是指安装在变电站内的10馈线保护中的电流保护，主要包括定时限三段式过电流保护。这类保护整定方便、配合灵活、价格便宜。传统电流保护存在如下不足：
（1）当配电线路较长时，末端的故障电流有可能等于甚至小于首端的负荷电流，使电流保护的动作电流整定发生困难，动作电流整定过小，有可能躲不开正常的负荷电流，使得电流保护误动作；动作电流整定过大，当线路末端故障时，可能已经超出电流保护的保护范围，电流保护将拒动，最终导致末端设备烧毁。
（2）馈线上发生故障时，传统电流保护将整条线路切掉，而故障隔离和非故障区段的恢复供电依靠人工完成，因此时间较长，不利于提高供电可靠性。
1.2基于重合器的馈线保护
基于重合器、分段器的馈线保护实现方法主要是通过利用智能化开关设备（如重合器、分段器等），通过它们之间的相互配合，实现故障的就地自动隔离和恢复供电。该方式的自动化水平较高，无需通信就可实现控制功能，成本较低。缺点是开关设备需要增加电子控制器，记录开关合、分动作的次数，才能完成故障的隔离和恢复供电。
1.3基于FTU的馈线保护
在配电网自动化系统中，各开关上装设了馈线终端单元（FTU），在故障发生时，各FTU记录故障前及故障时的重要信息，如最大故障电流和故障前的负荷电流、最大故障功率等，并将信息传至控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段、恢复健全区段供电。但该方案对配电网通信的依赖性强，当通信系统发生故障或控制中心故障，则不可避免地导致整个控制系统瘫痪，失去故障隔离、恢复供电的功能。
2.基于重合器、分段器的馈线保护
由于重合器、分段器用于配电网络，可有选择地、有效地消除瞬时性故障，使其不致发展成永久性故障，又可切除永久性故障，故而能够极大地提高供电可靠性。
2.1基于重合器与分段器的馈线保护实现方法
2.1.1辐射网中重合器与分段器保护实现方法
根据配电网系统的运行经验统计，线路上的瞬时性故障约占总故障的2/3，而永久性故障又大多数发生在分支线上。针对这两个特点，图1的馈线保护方案是最优化方案。装在电源出口的重合器R设定为3次重合功能的重合器，其动作电流设定，等于或小于该馈线系统的最小故障电流，即最远分支线在系统最大方式下的两相短路故障电流。无论是主干线，还是分支线的短路故障，电流超过设定的动作电流，重合器均开断。装在分支线端的FD1、FD2、FD3为电流型分段器，具有短路电流冲击次数记忆功能，其最小冲击电流记忆值，可设定为小于重合器的动作电流。
图1中II段分支线的d1点故障时，若是瞬时故障，则重合器R动作：经过t1时间分闸，然后延时t2时间再合闸，此时分段器FD2仅记忆短路电流冲击1次，未动作，馈线恢复供电。若d1点故障是永久故障，则重合器R在第一次合闸后，由于故障仍然存在，所以又一次经过t3时间分闸，这时分段器FD2记忆短路电路冲击为2次，已达到整定的记忆次数，所以在无电流的情况下，延时0.5S自动分段，II段分支线的故障被成功隔离，此时重合器R又经过t5时间（包括机构储能时间6—10S）第二次重合，从而恢复除故障线路II段分支线外的全线供电。
图1中主干线的末端d2点故障时，若是瞬时故障，则重合器R动作：经过t1时间分闸，然后延时t2时间再合闸，此时分段器FD3仅记忆短路电流冲击1次，未动作，馈线恢复供电。若d2点故障是永久故障，则重合器R在第一次合闸后，分段器FD3记忆短路电路冲击为2次，在无电流的情况下，延时0.5S自动分段，主干线末端的故障被快速隔离，重合器R在第二次重合后，恢复非故障段全线供电。
2.1.2环网中重合器与分段器保护实现方法
随着配电自动化及电力市场的迅速发展，环网式网络结构已成为近几年来发展的主要趋势。以图2为例，正常运行时联络重合器不接通，两个变电所的主干线建立起相互备用的联络关系。图2的环网保护模式适用于在配网自动化改造中只建立简单的通讯系统，资金投入不多的地区。在通讯系统比较发达的地区，建议使用基于FTU的环网保护模式。
S1、S2—变电站；R1、R2—分段重合器；R3、R4—中间重合器；
R5—联络重合器；FD1、FD2—分段器。
图2基于重合器与分段器的环网保护实现方法
图2中两条10kV馈线分别引自两个不同的变电站S1和S2，通过联络重合器R5组成手拉手环网结构，正常情况下的运行方式是开环运行，即R5是常开的状态，当特殊情况下，联络重合器R5会自动重合，实现闭环运行，自动恢复故障线路供电。针对环网的特殊性及复杂性，需采用适应环网运行的具备相应功能的重合器。
重合器配置PCD2000和环网控制模块LCM，有3种应用模式分别为分段重合器模式、中间重合器模式和联络重合器模式。
3种重合器开关保护整定值参考如表1所示。
故障分析：
（1）d1点故障
如果是瞬时故障，由于重合器R3比R1的动作时限短，所以重合器R3将先动作并瞬间跳闸，然后经过2S重合器R3合闸，从而恢复全线供电；如果是永久性故障，在重合器R3第一次分闸时，分段器FD1、FD2分别记忆为短路电流冲击1次，由于未达到分段器的设定记忆次数，所以分段器FD1、FD2均不分闸，当重合器R3第一次重合后，分段器FD1、FD2分别记忆为短路电流冲击2次，由于未达到分段器FD1的设定记忆次数，所以分段器FD1不动作，而分段器FD2显然已经达到设定的记忆次数，所以分段器FD2将动作跳闸隔离故障点，2S后重合器R3合闸，恢复非故障段全线供电。
（2）d2点故障
若是瞬时故障，则变电站内线路保护（速断或过流）动作，跳开变电站内开关，经重合闸动作恢复线路供电；若是永久性故障，则变电站内线路保护（速断或过流）动作，跳开相应线路开关，然后重合闸动作，重合不成功，变电站内线路开关分闸闭锁，R1主保护第一整定值失压保护启动，延时3S后R1分闸且闭锁，故障段隔离。变电站内线路开关分闸闭锁的同时，重合器R3保持在合闸位置，R3的主保护第一整定值失压保护启动延时，5S后将保护整定值切换至后备保护第二整定值，R5的主保护第一整定值失压保护启动，延时6s后合闸并将保护整定值切换至后备保护第二整定值，并合闸。于是②、③、⑦、⑧段恢复送电。
3.结论
通过重合器、分段器相互配合实现的配网馈线保护是一种行之有效的保护模式，尤其是在通讯网络不发达的广大农村配电网中尤为适用，既节省了投资，又能真正实现“故障定位、故障隔离，恢复非故障段供电”，对进一步提高供电可靠性具有重要意义。
作者简介
张杨（1980.09.16）男 学历：东北电力大学电力系统及其自动化专业硕士 研究方向：电力系统及其自动化
论文作者:张杨
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/11
标签：故障论文; 电流论文; 动作论文; 馈线论文; 记忆论文; 线路论文; 站内论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;