（鄂尔多斯电业局达拉特供电分局 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000）
摘要：配电网允许式保护的应用可以通过实现配电线路多级保护间的选择性来有效减小故障停电区间、提高供电可靠性。本文提出一种基于角色识别的双向允许式配电网分段保护新方法，通过采用光纤通信技术实现相邻保护装置之间的双向信息交流，该方法可有效直接地隔离故障区段，减小故障影响，提高供电可靠性。通过实例分析验证了该算法的选择性与可靠性。
关键词：配电线路分段保护；FTU；允许式保护；双向通讯
由于配电网自动化技术，尤其是分布式智能控制技术和通讯技术的快速发展、成熟及应用，近年来电力系统配电线路的保护领域涌现出一大批新技术，例如差动保护、闭锁式保护、允许式保护等。这些技术从原理上为改善配电网的保护和提高配电网的供电可靠性提供了新的契机。本文针对时常发生改变的手拉手配电网线路拓扑结构和出线保护不参与线路分段保护的情况，通过分析线路上不同故障位置故障特征，提出一种基于功率方向识别的配电线路双向允许式保护新方法，并给出了故障判据和分段保护流程，最后利用典型故障情况进行了验证。
一、基于角色识别的双向允许式保护原理
为实现停电转供、提高供电可靠性，实际配电网多为“闭环设计、开环运行”的手拉手结构，如图1所示，整条线路由两端的A、B双电源分别供电。正常运行时，联络开关为断开状态，联络开关两侧的负荷由不同电源各自供电，区域1~区域6为A电源供电范围，区域7~区域9为B电源供电范围。当发生故障或者检修需要停电时，相应的断路器断开，联络开关LB闭合，完成负荷的转供。图1中，QF1、QF10为变电站内出线断路器，传统的出线保护（保护1、保护10）一般采用三段式电流保护，与线路上的分段保护之间没有通讯信道（无法发送跳闸请求询问信号、也无法接收跳闸允许信号），无法参与配电线路的多级分段保护。新建设的配电线路上多配置了分段开关，分段开关QF2~QF9采用断路器，均可配置相应的允许式保护装置。为实现保护装置之间的信息交换，相邻保护之间均铺设有独立的光纤通信通道，每10ms启动握手通信，在感受到过电流时相邻保护装置之间发送跳闸请求和跳闸允许信号，每套保护与相应电气开关直接相邻，传递动作信息。
图1 典型配电线路结构图
以图1（A）所示典型配电线路结构为例，分析基于功率方向识别的配电线路双向允许式保护新方法的工作原理。由该系统的静态网络拓扑结构可发现，分段保护装置n（n=3~8）前后均存在相邻的分段保护，由于主供电源的变化，两侧相邻保护均有可能成为电流的流入侧。实际运行中，无法确定联络开关LB的具体位置，而且并不是所有分段保护都能准确获取自身的功率方向，所以线路上的分段保护装置无法确定与主供电源向相对应的正方向。因此要适应于各种情况下的故障，保护装置在感受到过流时要向前后相邻两侧均发送跳闸请求询问信号。由于双向发送跳闸请求询问信号，中间保护n可同时最多接收到前后相邻两个保护发送的跳闸请求询问；出口保护2和出口保护9由于与出线断路器相邻，只能接收到单侧的跳闸请求询问，故需要给予特殊考虑。
二、保护判据及实现流程
1.保护判据
根据安装位置，将双向允许式保护装置的角色分为两类，与变电站的出线断路器相邻的为出口保护装置，其他的为线路保护装置，两类保护分别给出保护判据。
①对于出口保护装置，若感受到过电流且故障功率方向为正，时间T1内收到相邻保护装置返回的跳闸允许信号，则相应分段保护断路器动作；若感受到过电流且故障电流功率方向为负，则相应分段保护断路器直接动作；
②对于线路保护装置，感受到过电流，且时间T1内接收到任意相邻保护装置返回的跳闸允许信号，相应分段保护断路器动作；
③后备保护，若当t=T2时仍能检测到过电流，则变电站内出线断路器动作。
2.算法实现流程
根据前文分析的原理和给出的保护判据，基于功率角色的配电线路双向允许式保护装置的工作流程归纳如图2所示。
1.如图3中所示，当区域1发生短路故障，仅变电站内出线保护1能感受到过电流，其他保护感受不到过电流，保护装置不启动。区域1短路的最大短路电流可使出线断路器速动保护，最小短路电流可使出线断路器经过一个延时△t后跳闸。符合表1中第一行第一列的期望动作。
2.当区域3发生短路故障，出线保护1、出口保护2和线路保护3同时感受到过电流，其他保护感受不到过电流。
1）出口保护2感受到过电流，向相邻保护（保护3）发送跳闸请求询问信号；线路保护3感受到过电流，向前后相邻保护（保护2和保护4）发送跳闸请求询问信号。
2）保护3接收到保护2的跳闸请求询问，判断自身感受到过流，不做答复；保护2和保护4接收到保护3的跳闸请求询问，保护2判断自身感受到过流，不做答复，保护4未感受到过电流，向保护3返回跳闸允许信号。
3）保护3接收到保护4返回的跳闸允许信号，相应分段保护断路器动作，切除故障。过电流消失，出线保护1和出口保护2保护复归。
结束语
本文根据配电网保护的特点和日益提高的供电可靠性要求，提出一种基于角色识别的双向运行式保护新方法，该方法不需要变电站内出线保护装置收发跳闸允许信号、不需要所有分段保护都测量功率方向。且根据确定的静态配电线路网络拓扑结构制定保护判据，不需要主站参与识别配电线路的静态网络拓扑结构变化，仅各相邻分段保护间互相交换信息，可完成快速判断、切除短路故障。有效地解决了配电网的快速故障隔离和系统重构问题。
参考文献：
[1]丛伟，潘贞存，郑罡，等.配电线路继电保护系统中全线速切技术的应用[J].电力自动化设备，2009，29（4）：91-95.
[2]王艳松.电力工程[M].山东：中国石油大学出版社，2012.
论文作者:李昊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
标签：线路论文; 电流论文; 断路器论文; 保护装置论文; 故障论文; 到过论文; 双向论文; 《电力设备》2018年第13期论文;