配電自動化開關設備的技術問題分析

曲丙政　高晶　李宏哲

摘 要：隨著電力網絡的發展，用電負荷的增長，出現了各種新型負載，用戶更加關注電能質量的問題，同時對節能減排也提出了更為嚴格的要求。“十一五”期間，國家電網投資5500億元用于配電網的建設和改造。合理分配電能，降低能耗、提高供電質量，延長電氣設備使用周期及獲得實時動態資料是提升國民經濟發展戰略的重大舉措之一。

關鍵詞：電力系統；配電；自動化

1 配電自動化系統

配電自動化系統通過運用技術手段和管理手段降低生產中的能源消耗、降低綜合能源成本；依靠主動性防御性的維護及服務，保證能源使用的高效可靠、平穩連續；監視并分析電能質量問題，降低故障風險；通過有效的診斷工具分析故障原因，縮短故障停電時間。

配電自動化系統的應用實現了配電企業在遠方以實時方式監視、協調和操作配電設備，其功能有以下方面：系統運行監視和控制、電能質量監視和控制、電能消耗統計和分析、功率因數監視和控制、 高精度電能計量、預防性電氣火災監視、報警和事件管理、報表管理、用戶管理。配電自動化系統具有良好的開放性，可方便的與其他系統和智能設備進行通訊。

配電自動化系統與配電管理系統可以說是一體的，從配電結構來分，包括變電站自動化和饋電線自動化，饋電線自動化又包括柱上饋電線自動化和電纜饋電線自動化。

2 饋線自動化

饋線自動化系統是對配電線路上的設備進行遠方實時監控、協調及控制的一個集成系統。饋線自動化是是配電網自動化的重要內容之一，也叫電線路自動化。饋線自動化經過了漫長的發展歷程，才逐漸的走向完善并被廣泛的應用。國外在八十年代就開發了故障檢測的重合器并隨著配電自動化的產生出現了故障集中處理技術，進而又被收集傳送到計算機進行處理。我國配電自動化起步晚，還處于發展階段，有很多需要完善的地方，但同時應開發出適合我國國情的配電自動化模式。

2.1 饋電自動化系統故障處理

2.1.1 無通信通道

通過重合器、分段器、重合分段器來實現故障的自動隔離和恢復非故障區的供電，技術相對落后。

2.1.2 有通信通道

這種情況下實現故障處理首先系統要無條件的迅速切除任何故障，然后將故障線路分離主電路。

2.2 故障分兩種

2.2.1 瞬時故障，主供側線路保護動作跳閘，線路失壓，故障點絕緣恢復，然后出線開關重合成功，恢復供電。

2.2.2 永久性故障：主供側線路保護動作跳閘，線路失壓，各分段開關與變電站及相鄰分段開關交換信息，明確并隔離故障，出線電流保護返回，恢復非故障線段的正常供電。

2.3 饋線自動化實現的功能有：（1）饋線運行狀態監測；（2）饋線控制；（3）饋線的故障定位、隔離和自動恢復供電。

柱上饋電線自動化通過與配電管理平臺的配合實現遙信、遙控、遙調、遙測實現了監視控制和數據采集。它能夠實現故障定位、隔離、自動恢復供電等功能。

3 柱上開關設備

柱上開關設備是指在戶外架空線路上裝設的具有控制、保護和隔離電源功能的開關設備，適用于城市郊區和農村電網，其參數通常較低。由于戶外運行，日曬雨淋，所以柱上開關的運行環境比較惡劣。柱上安裝，不宜配柜子，所以在斷路器外殼內配有電流互感器、控制器等。

3.1 柱上開關

主要包括斷路器、自動重合器、負荷開關、分段器和配電自動化開關。它占地面積小，成本低，結構簡單，操作方便，可實現分散控制和保護，加之新技術、新工藝的發展，柱上開關得到了廣泛的應用。

3.2 柱上斷路器

它是指在線路上能夠關合、承載、開斷運行回路的正常電流，能夠在規定的時間內關合、承載、開斷過載電流和短路電流的設備。

3.3 自動重合器

重合器在開斷故障電流的功能上與斷路器相似，尤其是在彈簧機構和永磁機構充分發展之后，兩者可以說基本相同。但重合器在保護和控制功能上比斷路器自動化程度高，可自動進行多次開斷和重合操作。

3.4 負荷開關

柱上負荷開關能關合、開斷和承載線路正常電流，并關合和承載規定的異常電流的設備。它可以單獨使用，作為主機控制、線路倒換和支路切換；也可以與熔斷器組合使用，作為變壓器。高壓電動機等設備的控制和保護。

3.5 分段器

分段器是一種能夠記憶通過電流的次數，并達到整定的次數后，在無電壓或無電流下自動分閘的開關設備，在開斷能力上與負荷開關相同。

4 柱上開關設備與配電自動化系統模式

4.1 電流模式：基于自動化開關設備相互配合，實現故障隔離。優點是建設費用低，不需要建設通訊通道和主站系統；缺點：僅在故障時起作用，正常運行時不能起監控作用，不能優化運行方式。

4.2 電壓模式：重合器與電壓-時間型分段器配合。

4.3 電壓電流型模式：重合器與電壓-電流型開關配合。

4.4 基于饋線遠方終端的饋線自動化系統：柱上開關設備配遠方終端，通過通道與集控中心相連，進行雙向通信，可以實現遙控、通信和遙測。

4.5 智能控制與智能電器

從提出智能控制以來，智能控制已經從二元論（人工智能和控制論）發展到四元論（人工智能，模糊集理論，運籌學和控制論），成果和理論都得到了不斷地發展和完善。

當微處理器和計算機引入電器設備時，智能電器便應運而生，一方面是電器設備具有了智能化的功能，另一方面是開關電器，包括智能化斷路器和智能化電機控制器與中央控制計算機實現了雙向通訊。

自動化控制領域中通常廣泛使用到軟啟動器、不間斷電源等，這些裝置會讓整個配電系統產生高次諧波，通過反應故障電流峰值的電子脫扣器，容易導致斷路器誤動作。但是如果使用了智能斷路器，它會準確的反映出負載電流的真實性和有效性，從而能消除高次諧波信號，避免了開關的誤動作。

智能電器單元實現了集中控制，提高了配電自動化的程度；使系統整體的運行、維護水平達到了及時精確，甚至是可邏輯分析的高度。同傳統的跟蹤指令相比，信息清晰，消除了冗余數據，便于對系統進行分析，同時也提高了工作的可操作性。

智能電器的技術有著深遠的發展前景，隨機靈活的應用同樣需要關注。

6 結束語

自動化系統功能的實現有四種方式：有線通訊、無線通訊、光纖通訊、和電力載波；配電自動化的概念及需求已超越原來重合器/分段器的配合要求，不僅可以用于輻射電網，也可用于環網，這種配合的概念也逐漸被智能柱上開關取而代之。

參考文獻

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