FTU在配網(wǎng)接地保護中的應(yīng)用探究

王晶 劉志勇

摘要：配電自動化現(xiàn)場終端單元，也稱FTU，其在配電網(wǎng)的接地保護中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，比起傳統(tǒng)的比較零序的選線方法來說，F(xiàn)TU僅需對各種接地信息進行融合處理，即可仿真得到結(jié)果，實現(xiàn)配電自動化的要求。

關(guān)鍵詞：配電自動化;FTU;接地保護

我國中壓電網(wǎng)段一般采用的是中性點不接地的方式。這種接地方式在進行故障選線時十分困難。在發(fā)生單相接地故障時，一般會需要逐條的進行故障線路的判斷，耗時耗力，嚴重影響到供電的質(zhì)量及安全性。為了能夠有效的提高配電自動化的水平，不斷提高我國供電的質(zhì)量，滿足人們生活、經(jīng)濟的需求，國內(nèi)外都提出了一些故障選線的有效方法。主要包括采用零序電流的故障暫態(tài)分量故障選線、采用零序電流五次諧波分量故障選線等。這些選線方法，都比較集中于各條線路的零序測量相位或電流的大小，從而促使儀器的接線線路變得十分的復雜。所以本文將對保護方法進行詳細的介紹，并對存在的問題提出相應(yīng)的解決辦法。

1.FTU饋線自動化系統(tǒng)概述及其功能

所謂的 FTU 饋線自動化系統(tǒng)，在整個變電站的戶外饋線和出口斷路中安裝 FTU，同時在配電網(wǎng)絡(luò)中配電線路中也安裝 FTU，同時構(gòu)建較為完善的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并將其與配電網(wǎng)絡(luò)控制中心相連接，再加上電力系統(tǒng)中自動化處理軟件，共同構(gòu)成整個配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，F(xiàn)TU 饋線自動化系統(tǒng)能夠準確的獲取故障信息，然后自動將非故障區(qū)域和故障區(qū)域相隔離，從而保證非故障區(qū)域的正常供電，降低電力事故造成的損失。

FTU 饋線自動化系統(tǒng)主要功能包含如下幾個方面：（1）遙信，所謂的遙信功能為能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)中電力信號狀態(tài)、開關(guān)位置及配網(wǎng)饋線系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測控制。（2）遙測，遙測主要為饋線柱能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)中電壓及電流的實時檢測。（3）遙控，遙控主要指能夠?qū)崿F(xiàn)饋線柱上開關(guān)的分閘及合閘操作。（4）故障處理，這里所述故障處理包含了對于配網(wǎng)系統(tǒng)中故障的檢測、定位、隔離及無故障區(qū)域供電的恢復等。（5）負荷管理，負荷管理主要為能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)中負荷的重新優(yōu)化配置，當饋線系統(tǒng)出現(xiàn)超負荷運行時，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換。（6）記錄及統(tǒng)計功能，F(xiàn)TU饋線自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于配網(wǎng)系統(tǒng)中開關(guān)的動作次數(shù)、事故報告次數(shù)、供電可靠性統(tǒng)計、過流記錄及負荷記錄等。

2. FTU饋線自動化系統(tǒng)在配網(wǎng)中實施的具備的條件

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求

FTU 饋線自動化系統(tǒng)在配網(wǎng)實施過程中首先為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求，在 FTU 饋線自動化系統(tǒng)要推行配電網(wǎng)“手拉手”方式環(huán)網(wǎng)供電，優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為實現(xiàn) FTU 饋線自動化提供網(wǎng)架基礎(chǔ)，目前比較常見的是環(huán)狀網(wǎng)。

2.2對饋線開關(guān)的要求

對于饋線開關(guān)的選擇，需要選用安全可靠、壽命較長的開關(guān)，才能保證遠程操作的可靠性，并且可以減少對開關(guān)的維護次數(shù)，節(jié)約時間，提高工作效率。

2.3 ?FTU單元的要求

對于FTU單元的要求是相對嚴格的，需要FTU單元具有完善的功能，這樣才能滿足室內(nèi)外不同的環(huán)境，與監(jiān)控開關(guān)進行配套的使用。

2.4通信方式的要求

對于通信方式而言，饋線自動化通信的特點是多而分散，距離較短，信息量較小，對速率的要求也不是很高。高性能的通信方式直接關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)施能否正常的運行，是建設(shè)配電饋線自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵。通常選用的通信方式有光纖、衛(wèi)星通信、無線電通信等。

2.5配網(wǎng)主站系統(tǒng)的要求

配網(wǎng)主站是整個網(wǎng)絡(luò)的核心輻射點，要求主站軟件功能足夠的完善，數(shù)據(jù)儲存功能足夠的強大，硬件處理速度足夠的迅速，全面保障電網(wǎng)的正常運行。

3. FTU在配電網(wǎng)接地保護中的應(yīng)用分析

在配電自動化的進程當中，配電自動化現(xiàn)場終端單元（FTU）已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，F(xiàn)TU在相關(guān)配電網(wǎng)中可以直接定位故障的位置，并實時的將其傳輸?shù)娇刂浦行?，基于FTU的相關(guān)技術(shù)信息，可以將其應(yīng)用到線路接地保護繼電器當中，主要應(yīng)用包括以下幾個方面：

3.1零序過流繼電器

當配電自動化現(xiàn)場終端單元（FTU）應(yīng)用到零序過流繼電器時，無需零序電壓啟動循環(huán)測量零序電流，通過計算相應(yīng)的零序電流的有效值，即可以推算出相應(yīng)的線路是否存在過流的現(xiàn)象，如果電流大于相關(guān)規(guī)定的有效值時，即可以開啟零序過流繼電保護，零序過流繼電器只能在線路電容小的故障殘留的條件下使用，這種類型的繼電器一般不能夠應(yīng)用到經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)當中，這種類型的繼電器能夠?qū)Φ妥杩沟慕拥毓收线M行保護對高電阻條件下的電流故障的保護能力較差。

3.2零序電壓啟動繼電器

零序電壓啟動繼電器可以實時檢測前后一周時間內(nèi)進行的零序電壓變化量，從而進行接地故障的啟動判斷。當連續(xù)三個零序點之間的電壓變化量大于鑒定值時，就可以確定第一個突變點為故障的發(fā)生點。經(jīng)過一個工頻周期后，就可以進行零序電壓變化量的有效值計算，當計算數(shù)值大于15%額定相電壓時，就可以認為是配電網(wǎng)發(fā)生了接地故障，從而進行相應(yīng)的保護判斷。當計算數(shù)值的零序電壓恢復到大約小于10%額定相電壓時，就可以判定接地故障已經(jīng)被清除。

3.3接地電阻繼電器

在配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，故障的線路故障相對地的電阻顯著降低，等于故障電阻，而沒有故障線路的故障相對地電阻的電阻值不變，所以，通過測量饋線故障的相對地電阻就可以對線路進行接地保護。在測量過程當中，首先將零序電壓啟動后，當配電網(wǎng)的零序電壓的有效值小于50%的額定相電壓時?？梢愿鶕?jù)相電壓和三相電流的變化量來計算相應(yīng)線路的故障接地電阻情況，如果接地電阻小于保護定值就接通接地保護動作。接地電阻繼電器能夠適合對高電阻的接地故障進行檢測和電流保護，保護的精度較高但是接地保護當中對于抗弧光過渡電阻的保護能力較差。

3.4相電流差值繼電器

故障前后非故障線路任意兩項電渦流變化值的差值為零而故障線路的故障前后相電壓的變化量的差值等于故障點故障電流的大小，所以可以用FTU技術(shù)對相電流的差距進行測量，通過對相電流的差值進行測量之后如果任意兩相電流的變化量差值大于有效值的整定值，就采取接地保護動作。而在對象電流差值繼電器的設(shè)計過程當中應(yīng)該采用穩(wěn)態(tài)量進行保護，才能保證繼電器的抗干擾能力。

3.5零序能量繼電器

在配電網(wǎng)的接地線路發(fā)生接地故障時，故障線路的零序能量是由故障點流向系統(tǒng)的零序能量的總和而非故障線路的零序能量為該線路對地電容充放電能量，這個能量的流向是由系統(tǒng)流向線路平均值較小。所以在測量過程當中可以首先啟動零序電壓，然后測量配電網(wǎng)兩端的零序電壓的差值和零序電流的差值并進行相乘，通過計算一個周期的連續(xù)能量如果能量大于參考值，即可開通接地保護。這種類型的繼電器靈敏度較高可以精確的測量和對線路進行保護。

3.6負序電流變化量過流保護繼電器

在零序電壓啟動后，如果判斷出配電網(wǎng)有接地故障發(fā)生時，就會進行負序電流變化量保護，整定值需要選取其它線路中發(fā)生金屬性接地故障時，流過線路的負序電流中較大的數(shù)值，選取可靠的關(guān)系系數(shù)。

4.結(jié)束語

近年來，配電自動化現(xiàn)場終端單元已經(jīng)在配電網(wǎng)接地保護中起到了廣泛的應(yīng)用，本文對配電自動化現(xiàn)場終端單元的相關(guān)內(nèi)容進行了分析，對FTU在配電網(wǎng)接地保護中的應(yīng)用進行了分析。確定了配電自動化現(xiàn)場終端單元（FTU）在配電網(wǎng)接地保護中的作用，只有通過將配電自動化現(xiàn)場終端單元（FTU）組裝成繼電器單元，并將其合理的運用到配電網(wǎng)過程中，才能夠滿足配電自動化要求，使得相關(guān)類型的配電單元能夠達到我國配電自動化的要求。

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