相关论文：
-
-
全球能源互联网
第8卷 第3期 2025年05月；页码：386-397
一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案
A Full-process Medium-voltage Distribution Line Protection Scheme Based on Local Information
- 1.国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福建省 福州市 350007
- 2.福建省高供电可靠性配电技术企业重点实验室，福建省 福州市 350007
- 3.北京市清源继保科技有限公司，北京市 海淀区 100026
- ZHANG Zhenyu1,2, CAI Zhiping1, XIA Yu3*, LUO Xiang1, ZHANG Mei3, WEN Biao3 （1. State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd., Electric Power Research Institute, Fuzhou 350007, Fujian Province, China
- 2. Fujian Key Laboratory of High Power Supply Reliability Distribution Technology, Fuzhou 350007, Fujian Province, China
- 3. Beijing Qingyuan Relay Protection Technology Company, Haidian District, Beijing 100026, China）
关键词
Keywords
摘 要
Abstract
提出了一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案。该保护方案通过就地电气信号的时间与空间双维特征，在传统方案利用由故障引发的一次扰动信号特征基础上，进一步利用故障后一侧断路器断开所引起的二次扰动信号特征，在不依赖通信的情况下，基于故障线路一侧断路器跳闸后对侧断路器处的工频电气量变化特征，实现配电线路短路故障快速、有选择性地从两端隔离。更进一步地，保护方案通过对瞬时故障和永久性故障的判断，优化了对联络开关的控制，对于永久性故障不合闸，从而降低传统就地自动化方案中故障自愈过程对配电系统的冲击。同时，由于方案实现故障从两端隔离，为未故障区段恢复供电创建了基础。基于一侧失压延时合闸功能，保护方案实现对非故障区段的恢复供电。该保护方案可达到线路短路故障不越级到变电站出线开关跳闸；可不依赖通信和主站，对于永久性故障与瞬时性故障，优化地实现故障区域快速自动隔离、非故障区域快速自动恢复供电，有效提高了供电可靠性。
In this paper, a full-process medium-voltage distribution line protection scheme based on local information is proposed. Under the condition of not relying on communication,the new protection scheme utilizes spatio-temporal dualdimensional signatures and achieves rapid and selective isolation of short-circuit faults from both ends of the fault based on the power frequency electrical quantity characteristics of the circuit breaker on one side of the fault line after the circuit breaker on the other side trips, differentiating from traditional protection schemes that only utilize disturbance signal signatures caused by faults. Furthermore, the protection scheme optimizes the control of the tie switch by distinguishing between transient and permanent faults, ensuring that the switch does not reclose in case of permanent faults, thereby reducing the impact on the distribution system during the fault self-healing process in traditional automation schemes. At the same time, faults are isolated from both ends, this protection scheme also creates a basis for the restoration of power supply to the un-faulted sections. Through the analysis of the spatiotemporal characteristics of the local electrical signal, the protection scheme can achieve short-circuit fault isolation without substation outgoing switch tripping; It does not rely on communication and master station, and achieves automatic fault isolation and automatic restoration of power supply in un-faulted areas for both permanent and transient faults. Furthermore, the protection scheme further optimizes the control of the contact switch by judging transient faults and permanent faults.
0 引言
配电网线路故障会导致配电网系统的重大损害。故障快速精准隔离是配电线路自动化技术的核心要求，对保护配电设备资产、提升用电质量以及保持新能源发电设施接入等起到关键作用。为了加速故障处理的效率，提高供电质量，配电自动化（FA）系统广泛部署在配电网系统中，使得供电公司能够通过远程或本地控制信号实时操作配电系统，减少客户停电时间[1-6]。
配电自动化系统架构目前主要有3种不同类型，包括集中式配电自动化系统、多主体配电自动化系统和就地馈线自动化系统。在集中式配电自动化系统中，中央控制系统和远程终端单元通信并遥控开关设备以隔离故障。在多主体配电自动化系统中，保护性主体需要与其邻居进行P2P通信，以识别故障位置并对故障进行响应。与基于通信的配电自动化系统不同，就地馈线自动化系统利用本地逻辑控制设备隔离故障，不需要通信网络的支撑。逻辑控制设备可以监测本地电流和电压，并在定时器的控制下响应预设的控制逻辑[7-9]。当持续故障发生时，可以通过几次尝试操作自动隔离故障。
集中式配电自动化系统和多主体配电自动化系统需要依赖通信。而配电网的通信系统目前不是完全可靠的。负荷侧的开关断开需要配线保护装置信息传输到主站集中研判后再传回保护装置，以实现故障的完全隔离以及故障恢复的时间增长[10-12]。如果故障发生在变电站出口到首台分段开关之间，由于目前的信息管理机制等问题，只能依靠变电站保护出口动作切除整条线路来隔离故障，无法自动隔离故障区域并完成非故障区域的供电[13]。现有的典型就地式自动化方案通过过电流级差以及开关试合等方式实现故障区段定位，不能直接从两端隔离故障并且开关试合会对系统造成额外冲击，降低配电设备的寿命[14]。针对此情况，本文提出了一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案，可达到线路短路故障不越级到变电站出线开关跳闸；可不依赖通信和主站，低成本的实现故障自动隔离和非故障区域自动恢复供电。更进一步地，保护方案基于瞬时来电残压闭锁功能，判断瞬时故障和永久性故障，进一步的优化对联络开关的控制，降低系统恢复对配电网系统的冲击[8,15-17]。
1 基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案
1.1 现有技术方案
配电系统的目标是实现持续的供电[18-20]。在不同的情况下，配电网运行的目标依次为：优化经济运行；避免故障发生；故障后失去尽少负荷；整线停电，如图1所示。
图1 配电线路保护目标图
Fig. 1 Distribution line protection target diagram
为了更好实现配电网持续经济供电的目标，目前主要有3种不同类型的配电自动化方案，包括集中式配电自动化系统、多主体配电自动化系统和就地馈线自动化系统。各方案的特点如表1所示。
表1 配电自动化方案比较表
Table 1 Comparison table of distribution automation schemes
方案类型 通信 故障隔离时间故障恢复时间因试合造成冲击集中式自动化方案 依赖 约10 s 约1 min 否多主体自动化方案 依赖 百ms级 s级 否就地式自动化方案 不依赖 s级 min级 是
集中式自动化方案基于配电线路各保护装置上送的故障信息，综合判断故障位置，并进一步隔离与自愈。全流程故障处置时间在几十s至1 min。智能分布式自动化方案通过装置与装置间的通信，自动快速实现配电网的故障切除和供电恢复，故障隔离时间百ms级，故障恢复时间s级。集中式与智能分布式自动化方案均需依赖通信[8,21-23]。受制于地理位置、成本等因素，配电网保护终端可能不具备通信条件。同时，由于天气、设备故障等因素，即使具备通信条件的保护终端，通信通道也不是一直可用的。恶劣天气下，通信通道发生故障的概率更大，故障发生的概率也更大。因此，依赖通信的保护方案存在失效的可能，特别是恶劣天气条件等故障更容易发生的情况下保护方案的可靠性会降低。
现有的典型就地式自动化方案通过过电流级差以及开关试合等方式实现故障区段定位，故障隔离与恢复时间均在min级。但此方案对于永久性故障的开关试合会造成配电设备寿命和供电质量降低。
1.2 新保护方案技术条件
针对1.1节中的情况，本文提出一种采取基于无通道保护技术的分布式就地处置方案，以提升配电线路故障隔离的快速性与精准性，并快速恢复未故障区域供电。本技术方案可达到如下目标[24-26]：
1）线路短路故障不越级到变电站出线开关跳闸；
2）可不依赖通信和主站，实现故障自动隔离、非故障区域自动恢复供电。
变电站10 kV出线开关退出瞬时速断保护，采用的保护方式包括：过流保护，延时0.3/0.5/0.7 s；重合闸，重合次数及延时时间可设。
馈线开关采用一二次融合断路器型开关设备，电子式传感器，符合国网相关标准规范，满足带电作业要求。配电终端采用就地智能型设备，具备国网2021年6月《12千伏一二次融合柱上断路器及配电自动化终端（FTU）标准化设计方案（2021版）》一二次融合配电开关终端保护功能[27]以及无通道保护功能。
1.3 保护逻辑与动作方案
本技术方案在配电线路出现故障的情况下，可实现故障隔离的快速性与精准性，并满足未故障区段快速恢复供电的需求，从而提高供电可靠性[28-29]。对于发生在变电站出口到首台分段开关之间的故障，通过在首个分段开关配置无通道保护中的低电压加速保护元件，无需站内保护装置与首个分段开关保护装置之间通信，主站也无需接收站内保护装置与首个分段开关保护装置的故障信息，即可实现故障区段的精准隔离。同时，通过在联络开关处配置延时失压分闸以及过电流[30]，保护方案可以实现对未故障区段的自动恢复供电，并适用于未从两端隔离故障的场景，如线路末端故障，从而实现对所有场景下的联络开关自动投入的适用性。
更进一步地，联络开关的投入可通过对永久性故障与瞬时性故障的判断进一步优化。通过联络开关处保护与重合闸延时配合，并通过电压量检测分段开关重合，判断联络开关来电后是否再次失电；若是，则为永久性故障，联络开关瞬时来电残压闭锁[31]。通过进一步优化联络开关动作，可避免故障对相邻线路的影响，并减少联络开关动作次数以提升寿命。
由于故障检测灵敏度差异以及设备故障等因素，可能出现短路故障电源侧跳闸，负荷侧未跳闸的情况。此情况下，联络开关投入过流0 s速断。如果相邻线路末端同时跳闸，由于联络开关也跳闸，则故障切除，重合闸后相邻线路恢复正常运行。同样的，联络开关的投入可通过永久性故障与瞬时性故障的判断来进一步优化，从而避免故障对相邻线路的影响，并减少联络开关动作次数以提升寿命。对于其他线路拓扑，方案同样适用。
1.3.1 保护逻辑
故障发生后，电源侧感受到电流增大，负荷侧感受到电压降低。过电流保护动作后，基于配电线路既是能源载体，也是信息载体的原理，保护方案通过监测配电线路健全相在对应时间窗口的电流变化，达到对端动作的目标。在配电线路里面，由于开关动作是三相一起动作的，健全相的电流变化使得对端动作能够被感知，从而加速本端动作，实现相继速动和故障区段的快速精准隔离，如图2所示。如果在特定时间窗口内，健全相被切除，说明故障在区段内，从而加速动作隔离故障。基于电气信号的时空特性，保护方案可实现短路故障的快速精准隔离[32-33]。
图2 无通道保护原理图
Fig. 2 Schematic diagram of channelless protection
本方案中的无通道保护由过电流保护和加速低电压保护组成。过电流元件保护定值单和逻辑框图分别如表2和图3所示。
表2 三相不对称定时限过流保护定值单
Table 2 Three-phase asymmetrical time-limited overcurrent protection values
定值 定值范围 步长无通道保护退投 投/退正向过流定值 0.05 In～20.00 In 0.01 In反向过流定值 0.05 In～20.00 In 0.01 In正向延时定值 0.00 s～9.99 s 0.01 s反向延时定值 0.00 s～9.99 s 0.01 s
图3 过电流保护逻辑框图
Fig. 3 Logic block diagram of overcurrent protection
加速低电压保护定值单和逻辑框图分别如表3和图4所示。
表3 ADUV保护定值单
Table 3 ADUV protection values
定值 定值范围 步长无通道保护退投 投/退正向控制字 投/退反向控制字 投/退电压突变量定值 0.5～120 V 0.01 V正向时间定值 0.00 s～9.99 s 0.01 s反向时间定值 0.00 s～9.99 s 0.01 s加速时刻定值 0.00 s～9.99 s 0.01 s加速时间窗 0.00 s～9.99 s 0.01 s
图4 加速低电压保护逻辑框图
Fig. 4 Logic block diagram for accelerated low-voltage protection
本文以如图5所示的三分段两联络的配电线路为例说明保护方案。CB为变电站出线开关，过流保护延时0.3 s，馈线开关DS1速断延时为0.2 s，开关DS2配为0.1 s，末端开关DS3速断延时配为0 s。联络开关LS1一侧失压合闸延时为40 s，联络开关LS2一侧失压合闸延时为80 s。
图5 配电线路示例拓扑
Fig. 5 Distribution line example topology
1.3.2 相间短路故障处理方案
若在线路出线区段发生短路故障，CB过电流跳闸，DS1低电压加速相继跳闸，如图6所示。
图6 CB与DS1间故障
Fig. 6 Fault between CB and DS1
对于瞬时性故障，CB重合，故障消失，DS1随后重合，系统恢复正常。
对于永久性故障，CB重合后加速跳闸，DS1不重合。LS1因一侧失电而40 s重合，恢复未故障区段供电。LS2恢复两端有压，不重合。
若在DS1和DS2区段发生短路故障，DS1先过电流跳闸，DS2和DS4低电压加速相继跳闸，如图7所示。
图7 DS1与DS2间故障
Fig. 7 Fault between DS1 and DS2
对于瞬时性故障，DS1重合，故障消失，DS2、DS4随后重合，系统恢复正常。对于永久性故障，DS1重合后加速跳闸，DS2、DS4不重合。LS1因一侧失电而40 s合闸，LS2因一侧失电而80 s合闸，恢复未故障区段供电。
若在DS2和DS3区段发生短路故障，DS2先过电流跳闸，DS3和DS7低电压加速相继跳闸，如图8所示。
图8 DS2与DS3间故障
Fig. 8 Fault between DS2 and DS3
对于瞬时性故障，DS2重合，故障消失，DS3、DS7随后重合，系统恢复正常。对于永久性故障，DS2重合后加速跳闸，DS3、DS7不重合。LS1因一侧失电而合闸，恢复未故障区段供电。
若在线路末端区段发生短路故障，DS3过电流跳闸，如图9所示。
图9 DS3与LS1间故障
Fig. 9 Fault between DS3 and LS1
对于瞬时性故障，DS3重合，故障消失，系统恢复正常。对于永久性故障，DS3重合后加速跳闸，LS1由于瞬时来电残压闭锁，故障从电源侧隔离。
1.3.3 三相故障与单相接地处理方案
本节以DS1与DS2之间线路故障为例，其他区段故障可以采用类似方式处理。对于瞬时性故障，DS1跳闸后重合，故障消失，系统恢复正常，如图10所示。
图10 三相故障与单相接地故障处置
Fig. 10 Three-phase fault and single-phase grounding fault handling
对于永久性故障，DS1重合后加速跳闸，故障从电源侧隔离。联络开关LS1瞬时来电残压闭锁，避免故障对系统的再次冲击。
对于单相接地故障，开关DS1检测到是正向故障，单相接地保护延时告警[16]。
2 保护方案验证
在现场搭建真实设备或在实验室建立真实的电力测试系统等传统测试方法虽然能够保证测试的准确性，但存在造价昂贵、效率低和有潜在危险的缺点[34]。电磁暂态程序现已成为分析电力系统中电磁暂态的常用工具，用于在各种情况下生成电信号，例如故障条件下保护终端的电压和电流信号，以测试和改进保护装置[35-36]。本文在PSCAD软件环境中仿真所提出的保护方案，全面检验自愈终端及其组成的自愈控制系统的动作情况及其执行策略对所在系统的影响，从而验证以及进一步改善新提出的保护原则[37-38]。
本文所提的基于PSCAD的保护方案验证方法的基本构架图如图11所示。该测试平台包含配电网仿真部分和保护终端仿真两部分。
图11 基于PSCAD的保护方案验证方法的构架图
Fig. 11 Architectural diagram of the PSCAD based protection scheme verification method
2.1 系统模型
以华中某市配电线路参数为基础，建立图12所示模型。
图12 配电网建模
Fig. 12 Distribution network model
2.1.1 电源
电源电压10 kV，中性点不接地。
2.1.2 线路负荷
该线路最大电流值为157.29 A，最小电流值为73.34 A，平均电流值为110.22 A。设置当前模型线路首端电流大约为110 A，仿真中负荷均为恒阻抗模型。
2.1.3 线路
根据典型配电线路的参数表，一共设置了4种型号的线路，线路参数如表4所示。
表4 线路型号表
Table 4 Line model table
线路型号 正序阻抗Ω/km正序电纳μS/km零序阻抗Ω/km零序电纳μS/km①YJV22-8.7/15-3*300 0.062 7+j0.338 2 3.395 9 0.212 7+j1.183 8 2.425 6②LGJ-185 0.147 1+j0.429 9 2.921 7 0.514 4+j1.388 5 1.885 0③JKLYJ-10-240 0.128 9+j0.413 3 2.754 9 0.278 9+j1.446 6 1.967 8④电缆线路 0.27 +j0.080 1 106.50 2.7+j0.320 2 87.96
干线分段、线路型号及长度分别如表5所示。
表5 干线分段、线路型号与长度表
Table 5 Table of trunk segments, line models and lengths
起始点 终端点 线路型号 长度/km 801802①0.5 802804①0.5 804808②0.58 808812④0.8 812814①0.36 814816②2.75 816826②1 826828③2.7 828832①0.56 832834③1.5 834840③1.5 840842③0.8合计 13.55
表6 方向过电流模块引脚表
Table 6 Custom directional overcurrent protection module pin table
引脚定义 信号描述I1_x 输入三相电流U1_x 输入三相电压Flag 输出跳闸信号
2.1.4 相邻线路
当前相邻线路均设置为无分支线，负荷为集中在线路末端的恒阻抗负荷。
2.1.5 保护装置安装位置
在线路上基于线路长度基本均匀的原则，设置了3台保护装置，分别位于802、812和826点处。
2.2 保护仿真
2.2.1 方向过电流（Over-current）保护
在PSCAD中自定义了方向过电流保护模块。
其输入为保护测量点的三相电流、电压，输出为对应断路器的跳闸信号Flag。需要输入的定值如表7所示。
表7 方向过电流保护模块定值
Table 7 Custom directional overcurrent protection module
定值名称 数值负序电流门槛值 0.2 A负序电压门槛值 1 V过流定值 0.8 kA电流不平衡系数 0.3延时 5 s
判断故障方向中，需要输入的定值分别为负序电压和负序电流门槛值；判断过流中，需要输入的定值分别为过流定值（单位：kA）、电流不平衡系数、延时（延时/仿真步长）。
2.2.2 加速低电压保护
在PSCAD中自定义了加速低电压保护模块，封装后的模块引脚功能如表8所示。
表8 加速低电压保护模块引脚表
Table 8 Acceleration low voltage protection module pin table
引脚 信号描述I1 输入三相电流信号U1 输入三相电压信号Flag_ADUV1 输出跳闸信号
其输入为线路出口测量点的三相电流I1、电压U1，输出为对应断路器的跳闸信号Flag_ADUV1。需要输入的定值如表9所示。
表9 加速低电压保护模块定值
Table 9 Acceleration low voltage protection module setting
定值名称 数值相电压变化量 0.7 kV电压突变系数 0.036加速低电压时间窗左 3.6 s加速低电压时间窗右 4.4 s
加速低电压保护需设置的定值分别为相电压变化量，电压突变系数，加速低电压时间窗口。
3 测试效果验证
本测试利用PSCAD搭建典型配电网的仿真环境，对可能出现的故障情况进行仿真，以分析本文提出的基于就地信息的全流程中压配电网线路保护方案及其系统的动作行为和配合关系，验证配置保护和自愈控制系统的可靠性和正确性。
3.1 保护装置整定
保护装置整定值如表10和表11所示。对于每个开关，如果对应的保护装置基础元件或者加速元件为真，则跳闸。
表10 线路保护定值单
Table 10 Line protection table
项目 装置R1 装置R2 装置R3无通道保护控制字 投入 投入 投入低电压保护控制字 退出 投入 投入正向加速控制字 投入 投入 退出三相短路3OC控制字 投入 投入 投入正向保护延时 0.2 s 0.1 s 0 s加速时间窗左侧 0.66 s 0.26 s 0.16 s加速时间窗右侧 0.74 s 0.34 s 0.24 s电流不平衡系数 0.3 0.3 0.3电流突变量定值 0.1 kA 0.1 kA NULL正常负荷电流 0.036 kA 0.036 kA 0.036 kA电压突变量比值 0.7 0.7负序电压门槛值 0.1 kV 0.1 kV 0.1 kV负序电流门槛值 0.024 kA 0.024 kA 0.024 kA正序电压门槛值 0.1 kV 0.1 kV 0.1 kV正序电流门槛值 0.024 kA 0.024 kA 0.024 kA正向过流定值 0.6 kA 0.6 kA 0.6 kA三相短路3OC定值 4.5 kA 2 kA 1.3 kA三相短路3OC延时 0.6 s 0.4 s 0.2 s
表11 站内保护定值单
Table 11 In-station protection value table
项目 装置S1 装置S2Ⅰ段 6 kA 5 kAⅡ段 4.2 kA 4.2 kAⅢ段 0.6 kA 0.6 kAⅠ段延时 0 s 0 sⅡ段延时 0.6 s 0.3 sⅢ段延时 1 s 0.8 s
3.2 测试结果分析
本节以如下4个故障场景为例，分析与验证本文所提出的保护方案。
3.2.1 故障位置1（永久性故障，AB两相短路）
故障场景1情况下，断路器动作情况、站内保护装置和保护装置1处的电压电流分别如图13—图15所示。
图13 故障场景1时断路器动作情况
Fig. 13 Circuit breaker operation in fault scenario 1
图14 故障场景1时站内保护装置处电压电流图
Fig. 14 Voltage and current diagram of the protection device in the station in fault scenario 1
图15 故障场景1时保护装置1处电压电流图
Fig. 15 Voltage and current diagram at protection device 1 in fault scenario 1
由图可见，位置1发生故障时，站内保护S1在0.8 s动作，保护装置1在0.9 s动作，从两端隔离故障。站内保护S1在1 s后启动重合闸功能。由于故障位置1是永久性故障，站内保护S1重合闸后加速跳闸并闭锁。联络开关S3一侧失压3 s后合闸，恢复未故障区段供电。
3.2.2 故障位置2（瞬时性故障，AB两相短路）
故障场景2情况下，断路器动作情况、保护装置1和保护装置2处的电压电流分别如图16—图18所示。
图16 故障场景2时断路器动作情况
Fig. 16 Circuit breaker operation in fault scenario 2
图17 故障场景2时保护装置1处电压电流图
Fig. 17 Voltage and current diagram at protection device 1 in fault scenario 2
图18 故障场景2时站内保护装置2处电压电流图
Fig. 18 Voltage and current diagram at protection device 2 in fault scenario 2
由图可见，位置2发生故障时，保护装置1在1.1 s动作，从电源端隔离故障。保护装置2在1.17 s动作，从负荷端隔离故障。保护装置1在1 s后重合闸成功，保护装置2检测到正常电压2 s后重合闸成功。联络开关不动作，系统恢复正常运行。
3.2.3 故障位置3（永久性故障，BC两相短路）
故障场景3情况下，断路器动作情况、保护装置3压电流如图19—图20所示。
图19 故障场景3断路器动作情况
Fig. 19 Circuit breaker operation in fault scenario 3
图20 故障场景3时站内保护装置3处电压电流图
Fig. 20 Voltage and current diagram at protection device 3 in fault scenario 3
由图可见，位置3发生永久性故障时，保护装置3在0.89 s动作，从电源端隔离故障。保护装置3在1 s后重合闸。由于故障为永久性，重合闸失败。保护装置3合闸后加速跳闸。联络开关S3检测到短时残压后闭锁。故障区段隔离，非故障区段恢复正常运行。
3.2.4 故障位置4（永久性故障，AB两相短路）
故障场景4情况下，断路器动作情况如图21所示。
图21 故障场景4断路器动作情况
Fig. 21 Circuit breaker operation in fault scenario 4
由图可见，位置4发生永久性故障时，相邻线路站内保护动作并隔离故障。由于故障为永久性，站内保护1 s后重合闸失败并加速跳闸。保护装置1、2和3不受故障影响。联络开关S3检测到短时残压后闭锁，不合闸。故障区段隔离，非故障区段恢复正常运行。
4 结语
随着电气化深入，经济与日常活动对高可靠电力供应的需求越来越强。本文在现有配电线路主流故障处置方法的基础上，提出了一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案，并在实际配电线路仿真的基础上，开展保护方案的仿真与测试，得到如下结论。
1）针对配电线路故障以及通信故障易于在恶劣天气发生的特点，本文利用配电线路电气信号的时空特征，提出了基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案。保护方案可达到的效果包括：线路短路故障不越级到变电站出线开关跳闸；可不依赖通信和主站，实现故障自动隔离、非故障区域自动恢复供电。
2）基于电磁暂态仿真软件PSCAD和实际配电线路参数，本文建立了配电线路以及保护方案的仿真模型并在不同的故障场景下验证保护方案的效果。测试结果验证了所提出的基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案的有效性、快速性和准确性。对于各故障场景，被测配电线路故障处置方案能够按照正确的隔离自愈策略执行，在不依赖通信的情况下实现故障隔离与自愈。对于故障区段，方案快速从电源端和负荷端隔离故障，且隔离速度在ms级。对于非故障区段，供电恢复为s级，非故障区域供电快速恢复。
3）现代生活对可靠电力供应的需求越来越强。本文所提出的保护方案对于现有的主流保护方案是一个有力补充，是现代配电网保护控制发展的一个重要方向。
综上所述，本文认为针对智能分布式自愈控制系统功能测试和入网检测相关技术的研究提升具有重要意义，本文所提的测试技术方法可提供有一定的参考价值，未来可进一步建立更加复杂网架结构的配电网模型或者计入新能源并网接入对配电网保护控制的影响，进行一些更加深入的研究和有益的探索。
参考文献
-
[1]
张保会，尹项根. 电力系统继电保护[M]. 北京： 中国电力出版社，2005. [百度学术]
-
[2]
舒逊，游春，罗琳，等. 基于配电网一次侧故障的就地式FA测试技术研究[J]. 电工技术， 2023（9）： 78-81.SHU Xun, YOU Chun, LUO Lin, et al. Research on local FA test technology based on primary side failure of distribution network[J]. Electric Engineering, 2023(9): 78-81(in Chinese). [百度学术]
-
[3]
李志，余绍峰，彭佳盛，等. 考虑开关设备和馈线自动化模式的配电网弹性评估方法[J]. 电力建设，2024，45(1)：83-91.LI Zhi, YU Shaofeng, PENG Jiasheng, et al. Method for evaluating distribution network resilience considering switchgear and feeder automation modes[J]. Electric Power Construction, 2024, 45(1): 83-91 (in Chinese). [百度学术]
-
[4]
王振浩，罗剑潇，成龙，等. 面向台风天气下主动配电网韧性提升的改进分级减载策略[J]. 电力系统保护与控制，2023，51(22)：34-48.WANG Zhenhao, LUO Jianxiao, CHENG Long, et al.Improved graded load reduction strategy for resilience enhancement of an active distribution network in a typhoon[J].Power System Protection and Control, 2023, 51(22): 34-48(in Chinese). [百度学术]
-
[5]
王庆杰，尚磊，陈双印，等. 分布式光伏电站接入配电网继电保护整定优化[J]. 电网与清洁能源，2024，40(4)：84-91.WANG Qingjie, SHANG Lei, CHEN Shuangyin, et al.Optimization of relay protection settings for distributed photovoltaic power stations connected to distribution networks[J]. Power System and Clean Energy, 2024, 40(4): 84-91 (in Chinese). [百度学术]
-
[6]
黄强，李宽，丁敬明，等. 含分布式光伏接入的有源配电网故障区段定位新方法[J]. 山东电力技术，2023，50(11)：68-74.HUANG Qiang, LI Kuan, DING Jingming, et al. A novel fault section location method of active distribution network with the integration of distributed photovoltaic[J]. Shandong Electric Power, 2023, 50(11): 68-74 (in Chinese). [百度学术]
-
[7]
佘伊伦，汪文达. 基于主站与就地协同度的配电主站自愈方法设计[J]. 电气自动化，2022，44(6)：40-42.SHE Yilun， WANG Wenda. Design of self-healing method for distribution master station based on the degree of synergy between master station and locality[J]. Electrical Automation，2022, 44(6): 40-42 (in Chinese). [百度学术]
-
[8]
刘康先. 提升供电可靠性的智能配电网全域自愈技术研究[J]. 电工技术，2022(9)：63-65.LIU Kangxian. Research on the whole-area self-healing technology of smart distribution network to improve power supply reliability[J]. Electric Engineering, 2022(9): 63-65 (in Chinese). [百度学术]
-
[9]
谭振鹏，欧阳卫年，李高明，等. 基于主站集中式与就地分布式的配电网自愈控制研究[J]. 微型电脑应用，2024，40(6)：136-139.TAN Zhenpeng, OUYANG Weinian, LI Gaoming, et al.Research on self-healing control of distribution network based on centralized master station and local distribution[J].Microcomputer Applications, 2024, 40(6): 136-139(in Chinese). [百度学术]
-
[10]
董旭柱. 智能配电网自愈控制技术的内涵及其应用[J]. 南方电网技术，2013，7(3)：1-6.DONG Xuzhu. Introduction of self-healing control technology in smart distribution systems and its application[J]. Southern Power System Technology, 2013, 7(3): 1-6 (in Chinese). [百度学术]
-
[11]
王珏莹，张振宇，吴涵，等. 基于RTLAB的配电网智能分布式自愈控制系统测试技术[J]. 供用电，2023，40(9)：16-26.WANG Jueying, ZHANG Zhenyu, WU Han, et al. Detection technology of intelligent distributed self-healing control system in distribution networks based on RTLAB[J]. Distribution &Utilization, 2023, 40(9): 16-26(in Chinese). [百度学术]
-
[12]
于同伟，李籽良. 一种基于广泛互联的分布式多层级保护控制体系[J]. 东北电力技术，2020，41(9)：8-12.YU Tongwei, LI Ziliang. A distributed multi level protection and control system oriented to power grid[J]. Northeast Electric Power Technology, 2020, 41(9): 8-12(in Chinese). [百度学术]
-
[13]
肖小兵，徐长宝，温彦军，等. 一种非交互式条件下的配电线路首段故障处理方法：CN106374444B[P]. 2019-07-19. [百度学术]
-
[14]
刘健，张志华，张小庆. 配电网故障处理若干问题探讨[J].电力系统保护与控制，2017，45(20)：1-6.LIU Jian, ZHANG Zhihua, ZHANG Xiaoqing. Investigation on fault processing for electric power distribution networks[J].Power System Protection and Control, 2017, 45(20): 1-6 (in Chinese). [百度学术]
-
[15]
黄泽华，李锰，刘裕涵，等. 智能配电网自愈控制方案研究[J]. 电工技术学报，2014，29(增刊1)：492-496.HUANG Zehua, LI Meng, LIU Yuhan, et al. Research of smart distribution network self-healing scheme[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014, 29(S1): 492-496 (in Chinese). [百度学术]
-
[16]
梁耀贤，郝正航，陈卓，等. 就地型馈线自动化反向闭锁逻辑改进策略[J]. 电网与清洁能源， 2023， 39(3)： 1-8.LIANG Yaoxian， HAO Zhenghang， CHEN Zhuo， et al. An improvement strategy for in-place feeder automation reverse blocking logic[J]. Power System and Clean Energy， 2023，39(3)： 1-8(in Chinese). [百度学术]
-
[17]
张贝贝， 苗曦云，李小荣. 计及配电网开关死区故障的馈线自动化技术研究[J]. 电世界，2024，65(1)：1-5.ZHANG Beibei, MIAO Xiyun, LI Xiaorong. Research of feedback automation technology considering the network switch dead-zone fault[J]. Electrical World, 2024, 65(1): 1-5(in Chinese). [百度学术]
-
[18]
王争冕. 考虑分布式电源接入的有源配电网降损及重构研究[D]. 西安：西安理工大学，2023.WANG Zhengmian. Research on loss reduction and reconfiguration of active distribution network considering distributed power supply access[D]. Xi’an: Xi’an University of Technology, 2023 (in Chinese). [百度学术]
-
[19]
马启鹏. 新型配电系统分层协同运行控制技术研究[D]. 贵阳：贵州大学，2023. [百度学术]
-
[20]
安宇，史晓超，李平，等. 基于自愈控制建模的分布式电源优化研究[J]. 供用电，2024，41(3)： 88-95.AN Yu, SHI Xiaochao, LI Ping, et al. Optimization research on distributed power supply based on self-healing control modeling[J]. Distribution & Utilization, 2024, 41(3): 88-95 (in Chinese). [百度学术]
-
[21]
朱校汲，翟明岳，卢文冰. 基于软件定义网络的5G电力通信网业务编排自主决策方法[J]. 全球能源互联网，2023，6(3)：289-296.ZHU Xiaoji, ZHAI Mingyue, LU Wenbing. Service orchestration autonomous decision-making method for 5G power communication network based on software defined network[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2023,6(3): 289-296(in Chinese). [百度学术]
-
[22]
杨小莲，卞蓓蕾，张烨华，等. 新型配电系统智能终端分布式控制通信方案[J]. 全球能源互联网，2022，5(3)：282-289.YANG Xiaolian, BIAN Beilei, ZHANG Yehua, et al.Intelligent terminal distributed control communication solutions for new power distribution system[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2022, 5(3): 282-289 (in Chinese). [百度学术]
-
[23]
周永荣， 王思皓，马兆兴，等. 基于故障距离的微电网系统线路保护方法分析[J]. 智慧电力，2024，52(5)：67-73.ZHOU Yongrong, WANG Sihao, MA Zhaoxing, et al. Line protection method analysis for microgrid system based on fault distance[J]. Smart Power, 2024, 52(5): 67-73(in Chinese). [百度学术]
-
[24]
张梅，董新洲，薄志谦，等. 实用化的配电线路无通道保护方案[J]. 电力系统自动化，2005，29(12)：68-72.ZHANG Mei, DONG Xinzhou, BO Zhiqian, et al. Practical non-communication protection for distribution feeders[J].Automation of Electric Power Systems, 2005, 29(12): 68-72 (in Chinese). [百度学术]
-
[25]
彭华. 全线相继速动微机距离保护装置研究[D]. 武汉：华中工学院，1988. [百度学术]
-
[26]
夏雨，张梅，施慎行，等. 一种基于就地化信息的配电线路保护方案：CN118487241A[P]. 2024-08-13. [百度学术]
-
[27]
国家电网公司. 12千伏一二次融合柱上断路器及配电自动化终端(FTU)标准化设计方案(2021版). [S]，2021. [百度学术]
-
[28]
ZHANG M, DONG X Z, BO Z Q, et al. Evaluation of an accelerated overcurrent protection for single circuit breaker distribution feeder[C]//2005 IEEE/PES Transmission &Distribution Conference & Exposition: Asia and Pacific.August 18-18, 2005, Dalian. IEEE, 2005: 1-5. [百度学术]
-
[29]
刘健，张志华，张小庆，等. 继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J]. 电力系统保护与控制，2011，39(16)：53-57.LIU Jian, ZHANG Zhihua, ZHANG Xiaoqing, et al. Relay protection and distribution automation based fault allocation and restoration for distribution systems[J]. Power System Protection and Control, 2011, 39(16): 53-57(in Chinese). [百度学术]
-
[30]
殷帅强，赵绍锋，李一鏊. 适用于城市中心区域10 kV配网的配电差动保护及自愈装置的研究[J]. 自动化应用，2023(7)：222-225.YIN Shuaiqiang, ZHAO Shaofeng, LI Yiao. Distribution differential protection for 10 kV distribution network in urban central area research on and self-healing device[J]. Automation Application, 2023(7): 222-225(in Chinese). [百度学术]
-
[31]
贺家李，李永丽，董新洲，等. 电力系统继电保护原理[M].5版. 北京：中国电力出版社，2018. [百度学术]
-
[32]
甘忠，董新洲，薄志谦. 输电线路自适应无通道保护（二）：构成方案与仿真试验[J]. 电力系统自动化，2002，26(8)：29-32.GAN Zhong, DONG Xinzhou, BO Zhiqian. Adaptive noncommunication protection for transmission lines part Two：scheme and simulation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2002, 26(8): 29-32 (in Chinese). [百度学术]
-
[33]
甘忠，董新洲，薄志谦. 输电线路自适应无通道保护（一）故障分析与保护原理[J]. 电力系统自动化，2002，26(7)：33-37.GAN Zhong, DONG Xinzhou, BO Zhiqian. Adaptive noncommunication protection for transmission lines part One：fault analysis and protection principle[J]. Automation of Electric Power Systems, 2002, 26(7): 33-37(in Chinese). [百度学术]
-
[34]
LIU H T, HE L J, LI Y L, et al. An automatic fault section identification method based on distributed traveling wave sensors[J]. Energy Reports, 2022, 8: 356-362. [百度学术]
-
[35]
王渝红，周奕辰，高仕林，等. 非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法[J/OL]. 电力系统自动化，2024：1-14. (2024-06-21). http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.asp x?filename=DLXT20240619002&dbname=CJFD&dbcode=CJ FQ.WANG Yuhong, ZHOU Yichen, GAO Shilin, et al. Fast electromagnetic transient equivalent modeling method for nonisolated DC transformer[J/OL]. China Industrial Economics，2024: 1-14. (2024-06-21). http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=DLXT20240619002&dbname=CJFD&d bcode=CJFQ (in Chinese). [百度学术]
-
[36]
江艺宝，于佳乐，赵浩然，等. 新型电力系统电磁暂态并行仿真关键技术及展望[J]. 高电压技术，2024，50(7)：3145-3160.JIANG Yibao, YU Jiale, ZHAO Haoran, et al. Key technologies and prospects for electromagnetic transient parallel simulation in new power systems[J]. High Voltage Engineering, 2024, 50(7): 3145-3160 (in Chinese). [百度学术]
-
[37]
LIU H, WANG H G, ZHU S J, et al. A simulation-based method for distribution line localized protection device development[C]//2023 IEEE International Conference on Advanced Power System Automation and Protection (APAP).October 8-12, 2023. Xuchang, China. IEEE, 2023. [百度学术]
-
[38]
DING J J, ZHANG F, XIA Y, et al. An innovative protection method for power collector lines in wind farms[C]//2023 IEEE 4th China International Youth Conference on Electrical Engineering (CIYCEE). December 8-10, 2023. Chengdu,China. IEEE, 2023. [百度学术]
基金项目
国网福建省电力有限公司科技项目（52130423004J）。
Science and Technology Project of State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd. (52130423004J).
作者简介
-
张振宇
-
蔡智萍
-
夏雨