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汪小勇
[摘 要]本文提出了一种基于角色识别的双向允许式配电网分段保护新方法，当感受到故障电流的各FTU分别向前后相邻的FTU发送跳闸允许信号，并且判断出现故障的位置。如果中断了通讯，分段保护就不会启动，变电站内的出线保护作为后备保护。通过光纤技术对相邻的装置进行信息交流，这种方法可以直接对故障区域进行隔离，从而减少故障带来的影响，提高整体供电的可靠性。
[关键词]配电线路；双向允许式；允许式保护
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0281-02
引言
配电网的保护原理和输电网的原理相似，但是配电网的结构比较特殊，所以配电保护和输电网保护还是存在区别的。配电网与输电网相比，线路一般比较短，而且沿线有大量的负荷和分支线分布。一般配电网的主保护是变电站内出线断路器保护。如果在线路上配置了分段保护，那么出线保护和分段保护就要依靠时间等级差来配合。由于配电网自动化技术的发展，尤其是分布式智能控制技术和通讯技术的发展，近些年来，在电力系统的配电线路的保护领域产生了非常多的新技术，这些新技术为改善配电网的保护和提高配电网的可靠性做了很大的贡献。本文提出了一种全新的保护方法，这种方法基于通信通道，实现了配电网保护的速动性和选择性，并且有很高的性能，它就是双向允许式配电网分段保护法，这种通過通信方式来进行保护作用的方法已经试运行了，并且取得了非常不错的效果。
一、 传统光纤允许式保护方法及其适应性分析
传统的光纤允许式纵连保护的应用多为220KV及以上等级的输电线路，工作原理也比较简单，利用距离元件或者功率元件对线路故障的方向进行判断，并且向线路对侧发送允许信号[1]。但是其动作逻辑是只有在本测的距离元件或者功率元件对故障判断电流方向和规定的正方向是一样的时候，并且接收到的来自对端的跳闸允许信号时，它才会向相应的断路器发出跳闸指令。一般来说，母线指向线路的方向定义为正方向，当本测功率的方向为正时才可以向对端发送跳闸信号，并且本测的只能接受对侧的信号。
这种单相允许式保护方法只能在母线分段的输电线路中使用。
所有的保护装置都必须配备方向元件，并且要固定线路网络拓扑，每个保护只能向固定的对端发送信号。
典型的配电网分段保护结构如下图所示，因为配电线路较短，所以各个分段之间没有母线，并且在相互之间可以直接进行通讯。
曾经在文献中提出过一种可以用来判断故障电流方向的双向允许式过电流保护方法，其工作原理主要是县对电流的方向进行判断，FTU向故障电流流出的方向发送允许信号，而对于流入的方向不发送信号。这种方法要求各个FTU可以判断电流的方向，而且要在出线断路器和分段开关之间进行故障信息的交换，事实上，只是单向发送了运行信号。因为受到投资和现场安装等因素的影响，并不是每个分段的保护装置都能够安装PT或者其它的方向元件。即便是每个分段都安装了PT或者方向元件，由于施工水平的原因，也很难保证部件之间连接正确，能够正常使用。传统的允许式保护并不适用于配电线路的分段保护。
二、基于角色识别的双向允许式保护原理
在实际配电网的建设中，通常使用“闭环设计、开环运行”的结构，这种手拉手的结构可以帮助停电运转并且大大提高了供电性能的可靠性[2]，如下图1，在整条线路中，是由两端的A、B双电源同时进行供电。在线路运行正常的时候，联络开关处于断开的状态，并且处于联络开关两侧的负荷也是通过不同的电源来进行供电。如果发生了故障或者在检修时需要进行停电时，断路器就会断开，联络开关就会闭合，以此来完成负荷的转供。一般在新建设的配电线路上都可以设置分段开关，并可以相应的配置允许式保护装置。
三、保护判断依据以及实现流程
（一）保护判据
对于双向允许式保护装置的角色，根据安装位置的不同，大致可以分为两类，一类是和变电站的出线断路器相邻的出口保护装置，另一类就是保护其他线路的装置[3]。
对于第一种出口保护装置，当感应到电流通过的时候，并且故障的方向是正方向，那么就会收到从相邻保护装置中发送的跳闸允许信号，那么此时相应分段保护断路器开始工作；如果也感应到电流了，但是故障电流功率的方向是负的，那么相应的分段保护断路器直接进行操作，不用等待信号。
第二种对于其他线路的保护装置，在感应到电流时，并且接收到任意保护装置发出的跳闸信号，分段保护器就可以开始工作。
（二）算法实现的流程
双向线路允许式保护装置的工作流程如下图四所示。
如上图2中所示，算法流程主要在纯电缆线路或者架空线比较少的混合电路中适合使用。在那些架空线路或者以架空线路为主的混合线路中还要增加配置重合闸，如果重合闸没有成功启动，那么对于故障的处理也遵循图2的流程。
四、实例分析
当联络开关断开的时候，在区域1-6内是由电源A进行单独的供电。
如图五所示，在区域1内发生短路故障的时候，只有变电站的内出线保护1可以感应到电流，其他的保护装置感应不到，所以保护装置不会启动。当区域三内发生短路故障的时候，出现保护口1、2、3都会感应到过点流，其他的保护感受不到电流。
结论
随着经济水平的提高，我国对于电量的需求日益提高。本文根据我国配电网保护的结构特点，提出了一种基于角色识别的双向运行式保护新方法，这种方法不需要变电站的内出线保护装置发送信号，也不需要所有的分段装置来判断电流方向。只需在相邻的分段保护间进行信息交换即可，不仅可以快速对故障进行判断，还可以及时切断故障线路，有效解决了配电网的故障问题。
参考文献
[1] 贾廷波，李兵，郑楠等.配电线路双向允许式保护新方法[J].价值工程，2016，35（21）：107-111.
[2] 贾廷波，李兵.一种主站参与的配电线路双向允许式保护方法[J].商品与质量，2016，（37）：193.endprint
