摘要:随着智能分布式馈线自动化系统的应用范围不断扩大，对智能分布式馈线监控终端与继电保护装置的整定配合进行研究十分必要。本文结合配电网馈线的整定方案，对智能分布式馈线自动化装置参数设置进行研究。
关键词：馈线自动化；智能FTU；故障隔离；故障恢复
1智能馈线终端装置（FTU）的原理
1.1智能FTU介绍馈线终端装置简称FTU（FeederTerminalUnit），安装在10kV馈电线路上监控柱上开关，完成遥测、遥信、遥控以及故障检测功能，同时与配电主站进行通信，传送配电系统运行工况及各种监测控制所需信息，包括电能参数、开关位置、相间故障、接地故障以及故障时的参数，并执行配电自动化主站下发的命令，对配电设备调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电功能。主要包括监视功能、通信功能和自动化功能三个模块。
智能型FTU涵盖了上述的常规FTU功能，其中监视功能模块由数据采集、数据处理、遥信遥控、谐波分析和实时显示组成；自动功能模块具体为故障检测定位、故障隔离和恢复控制。同时，智能型FTU还设计了增强功能，是指同一控制区内的多个FTU，在通信系统的支持下，内部联网实现智能控制系统，增加了对配网结构的监控以及相应的处理策略。故障发生后，FTU系统与馈线继电保护相配合，不需要变电站配网子站和配电自动化主站系统参与，就可自治实现配网的故障隔离及重合、故障恢复功能。各智能型FTU单元在FTU系统中地位对等，并能实现即插即用功能，具有安装维护简单，便于推广使用的特点。
1.2智能FTU的工作模式设计为主控模式和普通模式。主控模式只在重合及重构过程中有效，其设置目是为了加快系统恢复的速度。FTU系统正常工作时，可动态选出一台FTU作为主控FTU，进行快速重合；如果没有主控FTU，系统仍然具备重合功能。主控模式的智能FTU在硬件上与普通模式的智能FTU相同，且在功能上每个智能FTU均具备主控模式和普通模式两种运行方式。根据运行投入的次序，自动选举出主控模式的智能FTU，其余的智能FTU为普通模式。在系统运行过程中，任何时刻最多只有一台FTU运行于主控模式。主控模式的FTU负责协调其他普通模式的FTU，共同完成相应的自动化功能。某些情况下，若原有的主控FTU退出运行，则按照一定的排序，有另外一台普通模式的FTU自动转变为主控模式，接替原有的主控FTU。
2配电网馈线继电保护装置的典型配置
目前智能分布式馈线自动化装置，主要应用于配电网馈线。配电网馈线继电保护装置的典型配置为:
(1)反时限过流保护；
(2)定时限过流保护；
(3)反时限零流保护；
(4)间歇性接地零流保护。
其中反时限过流保护和反时限零流保护采用I．E．C．A型曲线C1，间歇性接地零流保护动作逻辑为:当间歇性接地故障持续1个周波以上，且间隙性接地间隔时间不大于1000ms，累计故障满足整定动作时间时，间隙性接地保护出口跳闸。
3.基于智能FTU的配电网馈线保护与重构方案设计
配置智能FTU的配电线路在正常运行时，相邻FTU通过光纤网络相互交换开关位置、电流/电压等信息。当线路发生故障时，故障点电源侧配电终端将检测到故障信号，而负荷侧配电终端检测不到故障信号。故障点两侧配电终端通过对等通信在收到线路故障信号后，就地判断故障区段，进而完成故障区段有选择隔离。在故障隔离完毕后，智能FTU装置，通过点对点通信（主控模式或对等模式），实现通过邻近终端上报的故障信息来恢复非故障区段的供电。同时，它在运行过程中与变电站保留常规的馈线保护是完全独立的，没有信息交换，确保了两套系统互为备用。但是，它们在逻辑上需要相互的配合，由于需要FTU系统首先做出故障区间选择，因此馈线保护应在时间轮次上延后一级，作为智能FTU的后备保护。同理，原馈线保护的后备保护，如主变的过流保护，也需要顺延一级。智能FTU可适应配网中出现的多分段、多连接的供电途径的网格化发展趋势。
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4.智能分布式馈线监控终端与继电保护装置动作配合分析
结合兰陵县配电网馈线继电保护装置一般配置和智能分布式馈线监控终端参数，针对各种故障类型进行分析。
4.1反时限过流保护动作
(1)如果线路达到反时限过流可靠动作条件，线路电流超过1．2倍整定值即8．4A，出口保护应在7．7s(根据反时限动作曲线计算得到)内动作，跳开出口开关；(2)因为馈线监控终端相电流过流定值为6．3A，因此相应馈线监控终端能检测到过流；(3)开关站内的馈线自动化控制器检测到保护动作与开关跳闸后，启动分布式馈线自动化；结论:相电流参数设为90%×min(反时限过流整定，定时限过流整定)，可以确保智能分布式馈线监控终端与继电保护装置在反时限过流保护动作情况下正确配合。
4.2定时限过流保护动作
(1)如果线路达到定时限过流可靠动作条件，线路电流超过1．2倍整定值即60A，出口保护在0．5s动作，跳开出口开关；(2)因为馈线监控终端相电流过流定值为6．3A，因此相应馈线监控终端能检测到过流；(3)开关站内的馈线自动化控制器检测到保护动作与开关跳闸后，启动分布式馈线自动化.
(2)结论:相电流参数设为90%×min(反时限过流整定，定时限过流整定)，可以确保智能分布式馈线监控终端与继电保护装置在定时限过流保护动作情况下正确配合。
4.3反时限零流保护动作
(1)如果线路达到反时限零流可靠动作条件，线路零序电流超过1．2倍整定值即3．6A，出口保护应在3s内动作，跳开出口开关；(2)因为馈线监控终端相电流过流定值为2．7A，因此相应馈线监控终端也检测到过流；(3)开关站内的馈线自动化控制器检测到保护动作与开关跳闸后，启动分布式馈线自动化。
结论:零序电流设为90%×min(反时限零流整定，间歇性零流接地整定)，可以确保智能分布式馈线监控终端与继电保护装置在反时限零流保护动作情况下正确配合。
4.4间歇性接地零流保护动作
(1)如果线路达到间隙性接地零流可靠动作条件，线路零序电流超过1．2倍整定值即4．08A；并累计持续超过7s，出口保护动作，跳开出口开关；(2)因为馈线监控终端相电流过流定值为2．7A，因此相应馈线监控终端能检测到过流；(3)开关站内的馈线自动化控制器检测到保护动作与开关跳闸后，启动分布式馈线自动化；(4)虽然理论上从第1次过流到最后保护启动时间很长，但分布式馈线自动化记录故障以最后1次过流时间为准，而最后1次过流与保护动作间隔最多为7s，因此不影响分布式馈线自动化动作；(5)如果馈线监控终端检测到过流，而出口保护没有达到间隙性接地保护启动条件，出口保护不动作，分布式馈线自动化也不会启动。
结论:零序电流设为90%×min(反时限零流整定，间歇性零流接地整定)，可以确保智能分布式馈线监控终端与继电保护装置在间歇性接地零流保护动作情况下正确配合。
5.结论
本文的研究表明，智能型FTU不仅包含了传统FTU的功能，而且在自动化和智能化方面更加完善，可替代传统馈线自动化中主站和子站的基本功能。同时，通过智能FTU实现的配电网故障隔离与自愈技术，可以减少不必要的停电范围，实现了馈线保护的选择性要求；还能够有效提高分段开关重合与网络重构的成功率，加快了供电恢复速度。但是本文研究中没有考虑小电流接地等情况，后续工作仍需要从生产实际的角度，验证解决方案的适用性与有效性。
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论文作者:张富
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：馈线论文; 终端论文; 故障论文; 时限论文; 智能论文; 动作论文; 过流论文; 《电力设备》2018年第15期论文;