基于“就地型饋線自動化+保護級差”的10 kV架空線路保護模式

郭乃暢

（國網冀北唐山遷西縣供電公司，唐山 遷西064300）

隨著近年來配電自動化專業的不斷深入發展，配電網自動化設備覆蓋率的不斷提高，如何將配電自動化各項應用價值發揮最大化，有效提升對配網精益化運維的有效支撐已成為當前運維人員值得深入研究的問題。就地型饋線自動化技術作為配電自動化的高級應用，在線路故障跳閘時如何將其與傳統的10 kV線路開關保護跳閘模式相配合，既達到設備資源的合理利用，又能最大限度發揮其應用功能，是一個當前值得探討的課題。

1 現狀分析

當前大部分變電站10 kV出線站內保護以速斷和過流保護配置為主，其中速斷保護動作時間整定以0 s居多，部分為0.3 s或0.5 s。特別是多數35 kV變電站由于投運時間較長，主變抗短路能力較差，10 kV出線速斷保護動作時間以0 s為主。而當線路發生短路故障時，線路開關保護定值主要靠動作時間與變電站保護相配合，在變電站跳閘之前保護動作切除故障。但當變電站速斷保護動作時間整定為0 s時就意味著站內開關與線路開關會同時跳閘，導致故障范圍擴大，即使變電站配置了一次重合閘，也會不同程度的擴大停電范圍且造成無法躲避瞬時故障。

就國網冀北電力公司來說，特別是目前縣級供電公司配電自動化設備光纖覆蓋率較低，絕大多數配電自動化終端通信方式以無線公網為主，當前無線公網通信方式禁止使用遙控功能，即使線路開關均配置了FTU，當線路跳閘也無法第一時間根據主站定位功能遙控合閘恢復非故障區域供電，仍然需要通知運維人員到現場手動操作。

2 存在問題

傳統單純的重合器式就地型饋線自動化應用模式受不同線路結構及運行方式影響，須及時對FTU參數進行調整，且所有開關均按此模式進行配置的話改造和運維工作量極大。而單純的集中型饋線自動化模式受終端通信方式和級差配合空間制約，容易造成越級跳閘且無線公網通信部分地區尚未開通主站遙控功能，不能第一時間恢復非故障區域供電。2種方案均存在短板，迫切需要一種既簡單可靠又能最大限度縮小故障停電范圍的解決方案。

3 技術方案

本文提出一種利用就地型饋線自動化技術與集中型開關保護跳閘模式相配合的10 kV線路保護配置模式。通過利用電壓時間型開關來電延時合閘，失壓分閘的動作特性，與變電站10 kV出線電流保護級差相配合，實現資源合理利用并最大限度縮小故障停電范圍。下面針對變電站10 kV出口有級差配合空間和無級差配合空間2種情況分別進行說明。

3.1 變電站配置瞬時電流速斷保護且無級差配合

針對此類情況主干線路前中段線路分段開關按照電壓時間型饋線自動化模式進行配置，尾端及大分支線路按照集中型（即保護跳閘）模式進行配置，整體設計方案如圖1所示。

圖1 線路結構示意圖

當任意區段發生短路故障時，按照集中型饋線自動化保護配置模式由于無級差配合空間會導致故障點與變電站之間所有開關保護跳閘，變電站重合成功后也會造成線路全部停電，配電自動化主站根據保護動作情況判斷出故障點后，通知運維人員到達現場手動完成非故障區段送電。

本技術方案FS1、FS2、FS3三臺主干線路分段開關按照電壓時間型饋線自動化模式進行配置，即線路失電分閘，來電延時合閘。主干線路尾端分段開關FS4及QS1、QS2兩臺分支線路開關按照集中型饋線自動化模式進行配置。當主干線路a、b、c任一區段發生短路故障時，變電站跳閘一次重合后FS1-FS3開關會依次自動延時合閘，故障臨界開關合于故障后閉鎖合閘，從而將故障點進行隔離，變電站二次重合后（變電站未配置二次重合閘時可以通過延長站外首開關FS1的X時間躲避站內一次重合閘復歸時間達到二次重合效果）恢復非故障區段供電。

當線路尾端d區段發生故障時，由于變電站速斷保護范圍一般為線路總長的80%，線路尾端不在變電站速斷保護范圍內，而變電站過流保護動作延時一般為0.7～1 s，按照0.3 s的10 kV線路標準級差與FS4開關可以進行配合，d區段發生故障開關FS4可以在變電站跳閘之前直接將故障切除，不影響其他非故障區段供電。

當分支線路發生短路故障時（即e、f區段），變電站及分支開關QS1或QS2保護動作跳閘，變電站一次重合后主干線路FS1—FS3依次延時合閘送出，只有故障分支停電，不影響線路其他用戶供電。

3.2 變電站配置瞬時電流速斷保護且有級差配合

一般在有級差配合的情況下站內速斷保護動作時間為0.3 s或0.5 s。以0.5 s為例，按照0.3 s的保護級差線路最多可以設置兩級保護。同樣以單幅射線路圖1為例，按照傳統保護配合方式，站外首開關FS1，及分段開關FS2、分支開關QS1可以與變電站進行配合，a、b、e區段發生短路故障臨界開關直接跳閘切除故障不會導致故障范圍擴大，而當其他區段發生故障時依然會導致越級跳閘擴大事故范圍。

針對此類情況，本技術方案提出由于站外首開關與站內開關保護范圍重疊且位置接近，站外首開關按照電壓時間型饋線自動化模式進行配，其他開關按照集中型（保護跳閘）模式進行配置，其中主干線路尾端分段開關安裝在線路全長的80%以外部分。由于將站外首開關設置成了電壓時間型模式，由此可以多出一級保護級差進行配合，FS2、FS3可以在時間上與站內速斷保護進行配合，FS4由于安裝在線路尾端不在站內速斷保護范圍內也可以與站內過流保護進行配合。由此主干線路發生故障時均可由故障臨界開關直接切除，分支線路開關依據安裝位置也可在一定程度上與站內保護進行配合，從而最大限度縮小故障范圍。

4 效果分析

解決了線路故障越級跳閘這一難題，線路跳閘時成功將停電范圍降至最小，有效提高供電可靠性。利用就地型饋線自動化開關逐級延時自動重合第一時間有效規避了線路瞬時故障，減輕基層人員運維壓力。有效降低了線路跳閘供電所巡線難度，可以直接根據配電自動化主站的故障定位信息直達故障點進行處理，有效提升搶修效率。通過將就地型饋線自動化模式與保護級差配合模式相結合，最大限度發揮其應用價值，提升電網供電可靠性。