基于多端縱聯方向保護算法的新型饋線自動化終端

吳納磊 張海粟 李英春 陳洪雨 陳 賀 安志國

（石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊 050222）

隨著國家經濟的發展及人民生活水平的逐步提高，社會對電網的安全及可靠性提出了更高的要求。國家電網公司為了提高整體供電質量，改變了以往的重輸電輕配電的觀念，加大了對配電網領域的投入力度，使整個配電行業迎來了自己的春天。提高供電質量，關鍵要解決的問題是如何能夠在局部故障的情況下，快速切除故障區，恢復非故障段供電。我們公司研發了一種新型饋線終端KE-7112，該終端能夠快速識別、隔離故障，恢復非故障段可靠供電的要求。以下對該終端模式的介紹。

1 配電自動化模式

1.1 光纖EPON 組網

近年隨著光纖通信領域的快速發展，及配電網領域對通信實時性要求的提高，配電網正在逐步實現光纖通信模式，這就給我們提供了很好的基礎條件。光纖通信的組網方式靈活，可以構架成星型、鏈型、樹狀、網狀、單纖網、雙纖網、環上多分支、多環相交、多環相切等各種拓撲結構的網絡。基于光纖通信的EPON 設備有如下特點：①成本低、帶寬高；②無源設備，可靠性高；③抗干擾性強、易于擴展；④組網靈活、方便管理。

變電站的OLT 的一個PON 接口引出一根光纖通過分光器到達ONU，每臺ONU 通過雙PON 接口分別連接來自兩個不同變電站OLT 的光纖實現以“手拉手”方式保護的拓撲結構。

1.2 多端縱聯保護實現故障判別隔離

圖1 光纖EPON 組網

圖2 手拉手結構

結合以上組網方式，各個FTU 對本段信息進行故障判別，并將結果上送給周圍設備，同時接收周 圍設備的故障信息，通過多端縱聯保護算法實現故障段判斷，去切除故障。多端縱聯保護算法，是我們充分利用矩陣原理，實現對多節點多信息的橫縱連接的一種快速識別及處理新型算法。試驗表明，該算法不受周圍設備的數量限制，能夠很好的實現輻射型網絡及多電源點網絡的故障識別，無孤島效應。

同時多端縱聯保護算法有很強的自愈功能。配電網線路的多變性及組網方式的靈活性，對二次設備保護算法提出了更高的要求，在網絡節點發生變化時，例如增加及減少，電源節點發生變化等情況發生時，該算法能夠適應外界情況的發生，而不需要對設備的程序進行升級。

2 新型終端的方案實施

2.1 數字化矩陣節點終端設備

由于多端縱聯保護算法是基于矩陣形成的一種算法，我們在實踐中首先解決了矩陣各節點的數字化問題，以及各節點與周圍節點關系的抽象處理。其次將整體矩陣進行數字化處理，讓各節點找到在矩陣中的相應位置，從而為節點功能進行相應定義。在實踐中只有矩陣陣列本身發生變化，而各節點功能隨著在矩陣位置的變化而變化，這就增加了算法的靈活性及適應性。終端設備的數字化為進一步搭建測試平臺提供了支撐。

2.2 測試平臺搭建

為了驗證在光纖EPON 模式下，應用新算法的可靠性，我們搭建了一個由20 臺新型饋線終端、20臺模擬斷路器及相應數量的ONU 和OLT 組建的測試平臺，該測試平臺能夠模擬單電源點及多電源點的復雜網架結構，同時利用ONLY 標準源進行故障情況模擬及故障斷開時間的測試。同時我們利用公司開發的系統軟件KE-7000 進行實時網絡監控。在試驗中，我們不斷完善多端縱聯保護算法，解決了饋線終端在網架中不同位置的處理方式不同的問題，及如何縮短故障處理時間的問題。

2.3 測試線路架構圖及處理分析

我們以一個城區網架為基礎，進行主站模擬網架，進行設備實時監控。同時，我們將網架中的復雜網絡抽象成為不同的節點圖，以此來進行事件分析處理。

圖3 主站模擬網架

1）單電源故障點拓撲

圖4

如圖4所示，故障發生在分段1 和分段2 之間，分段1 感受到故障電流，發出故障信息，同時收到相鄰分段5 和分段2 發出的未故障信息，經過自身綜合判斷后，分段1 開關動作。分段2 和分段5 綜合判斷后得出故障發生在前級，所以動作跳閘，隔離故障段。

單電源輻射型供電方式，網架簡單，新型饋線設備通過信息交互可以快速隔離故障。由于沒有聯絡點，所以不存在非故障段的恢復問題。

2）雙電源故障點拓撲

如圖5所示，故障發生在分段7 和分段9 之間，分段7 和分段8 感受到故障電流，發出故障信息，分段7 收到相鄰分段9 和聯絡開關發出的未故障信息，所以動作。分段8 發出故障信息，同時收到相鄰分段7 的故障信息，所以不動作。聯絡開關未感受到故障電流，所以發出未故障信息，同時收到相鄰分段7 的故障信息和分段9 的未故障信息，由于聯絡本就處于分位狀態，所以只產生閉鎖信號，不動作；分段9 未感受到故障電流，發出未故障信息，同時收到相鄰分段7 的故障信息和聯絡開關的未故障信息，所以動作。

圖5

雙電源互為備用，如果一端故障跳閘，另一個電源點本應該進行聯絡投入，進行電力轉供，但是由于故障發生在聯絡開關所處區域，故而聯絡開關已產生閉鎖信號，不再進行電力轉供。

3 結論

依托光纖通信，利用多端縱聯保護算法可以實現故障段的快速定位、隔離，實現非故障段的可靠供電。通過多組試驗結果表明，從故障發生，到故障切除，所需時間在55～65ms 之間。新型饋線終端KE-7112 的應用，大大縮短了故障段的切除時間，有效地提高了供電的可靠性。

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[2] 余兆榮.配電自動化[M].北京:中國電力出版社,2011.

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