實現配電網饋線自動化的方式及應用研究

摘 要：針對配電自動化系統分層次發展的思路，探討了饋線自動化技術及其在配電網中的應用，介紹了一種新型的饋線自動化設備及其應用效果。

關鍵詞：配電網；饋線自動化；FTU終端

中圖分類號：TM文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0341-01

1 引言

隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，社會對電的需求越來越大，對供電可靠性、經濟性要求的不斷提高，加之國家為促進經濟發展、加大基礎建設投資產業政策的出臺，給配網自動化技術帶來前所未有的發展機遇，配電自動化的實現，將使供電更可靠、為用戶服務更全面、人員投入更節省、整個系統操作更有效。

2 配網自動化的發展方向和過程

配電系統及其設備的分布量大面廣，配電自動化系統涉及的費用大部分為可遙控操作的開關設備的費用，以及控制系統、數據采集系統和通訊系統的費用。就國情而言，目前還缺乏大規模實現中低壓配電網絡配電自動化的物質基礎，但配電自動化肯定是今后的發展方向。

為了實現配電自動化應充分考慮本地區社會經濟的發展水平，根據配網的實際情況及遠景規劃，在經濟能力能夠承受的范圍內運作，有目的地進行城網改造，分階段投資和分階段實施配電自動化，并使各配電自動化子系統最終有可能構成一個健全的配電自動化大系統。

3 實現饋線自動化方式的選擇

長期以來，由于我國10kV線路以架空線路為主，因此在配網改造的工作中，實現10kV架空線路的饋線自動化是首要任務。

當前國內外電網中常采用的饋線自動化系統有兩種: 一種是采用配電自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統; 另一種為基于饋線終端設備（FTU）的饋線自動化系統。

（1）基于饋線終端設備（FTU）的饋線自動化系統是以計算機和通信網絡為基礎的饋線終端設備（FTU）的饋線自動化系統。該系統所需的主要設備為FTU、通信網絡區域工作站、配電自動計算機系統。它的主要優點集中體現在: ①故障時隔離故障區域，正常時監控配網運行，可優化運行方式，實現安全經濟運行;②恢復健全區域供電時，可以采取安全和最佳措施; ③可以和GIS等聯網，實現全局信息化。該系統的主要缺點是結構復雜、建設費用高，同時還需要建設通信網絡。

（2）基于配電自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統關鍵設備為重合器和分段器。重合器是一種自具控制及保護功能的開關設備，它能按預定的開斷和重合順序自動開斷和重合操作，并在其后自動復位或閉鎖。分段器是一種與電源側前級開關配合，在失壓或無電流情況下自動分閘的開關設備。

對于電網架空配電線路，架空線路故障的80%是瞬間故障，采用重合器隔離瞬間故障，能大幅度提高供電可靠性；由于強電的危險性，線路發生故障時，希望現場問題就地解決，不宜擴大，減少人為復雜化；重合器的智能化程度高，使供電網絡能獨立運行，不依賴于通信系統、主站系統，同時可以統一規劃，分步實施；由于故障多發生在分支線低壓臺區，支線可以用智能分段器與干線重合器保護配合，重合閘是在發生瞬間故障后迅速排除故障并恢復供電的有效手段。

基于自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統的主要優點是結構簡單，建設費用低，不需要建設通信網絡，不存在電源提取問題。雖然存在著諸如: 僅在故障時起作用，正常運行時不能起監控作用，不能優化網絡運行方式；多次重合，對設備沖擊大等缺點。但它因較低的建設成本和方便的維護措施，卻能實現饋線的自動化，同時滿足網絡經濟性和供電的可靠性，不失為著眼于發展、立足長遠直接實現饋線自動化的最佳系統。

4 配網自動化系統類型的選擇

目前，國內在配網自動化系統的應用上大致分為兩大類型：一類是電壓型系統，一類是電流型系統。兩個系統各有優缺點。這里著重分析電壓型系統應用于配電網的基本出發點。

（1）從10kV配電網運行方式上來看，因為我國10kV系統目前多為中性點不接地系統，較適合采用電壓式設備，將其應用于10kV架空線的配電自動化系統較為合適；

（2） 從電力系統運行可靠性方面來看，電壓型系統的優點較為突出。

①從桿上設備的故障判斷方式來看，電壓型設備僅需根據配電線路的電源有無來進行判斷，而電流型設備用RTU則要求開關CT配合來判斷故障電流的位置和方向，RTU自身的故障判據需要根據分段區間的負荷變化來整定，這對負荷經常變化的配電網來說，是相當麻煩的；

②從桿上設備的維護來看，電壓型設備工作電源取自線路，不需要額外提供；而電流型設備RTU雖然也可用電源變壓器作為正常時的供電電源，但在線路故障時，必須依靠蓄電池供電，才能保證通信的正常進行。蓄電池需要定期維護檢查，這使得系統一次設備的免維護性大大降低；

③從線路的恢復供電方式來看，電壓型系統雖然由于采用逐級投入的方式，使開關動作次數增多，在縮短停電時間上不如電流型設備，但在實際應用時，因斷路器重合，分段開關逐級的投入，可以有效地避免線路因涌流而引起斷路器的誤動作。

5 電壓型饋線自動化系統的方案

架空配電系統用以電壓型饋線自動化為基礎的配電自動化系統可分為3個階段實現。

第一階段，架空線路用饋線自動化設施由同桿架設的桿上真空自動配電開關(PVS)、具有故障診斷功能的遠方終端單元(RTU)和電源變壓器(SPS)組成。

電源變壓器從線路兩側采集配電線路上的電壓，以作為開關電源和用于故障檢測判斷的檢測信號，利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關設備配合，共同完成故障區段的隔離、非故障區段的恢復供電，并且利用站內故障區段指示設備，通過計算站內斷路器合分閘時間，判斷出故障區段并通知運行人員檢修。

這一階段的特點是：無需通信系統，利用桿上設備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實現了饋線自動化的基本功能。

為了使配電自動化再上一個臺階，以提高供電可靠性、改進供電質量、實現優秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務、降低運行費用和運行人員勞動強度為目標，在完成了第一階段的基本功能后，實現以遙測、遙控自動化為紐帶的計算機管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發展。在此階段中，作為聯系桿上設備和站內全面計算機管理中間環節的遙測、遙控自動化階段，起到了承上啟下的重要作用。

6 應用實例和效果

我局在某供電所區域建成4條饋線自動化線路，安裝饋線自動化裝置21臺，可隔離饋線相間故障和單相接地，能自動隔離故障段，并且恢復非故障段的供電，實現了饋線自動化。自2005年12月開始運行至今，共發生26起瞬間短路故障，全部重合成功；已成功隔離永久性短路故障5起，永久性單相接地故障2起。饋線自動化的應用，能大大縮短發生故障時的停電時間和恢復送電的時間，迅速、準確地掌握事故狀況，鎖定故障區域，大大縮短故障查巡時間，并把故障影響的客戶數減至最少；通過自動故障區間隔離和非故障區間的供電恢復或負荷轉移，大大減少了因故障停電造成的電量損失，具有良好的經濟效益。

7 結束語

本文探討有關配電自動化的一些基本模式，還討論了實現配電自動化所需的基本技術條件，實現配電自動化所需的基本經濟評估的思路，此外，還提出了不依賴通信方式的饋線自動化的思路，并對應用效果進行了總結和評價。