10 kV配網線路饋線自動化技術選型研究

方 振

（廣東電網有限責任公司江門開平供電局，廣東江門529300）

1 配網自動化原理

配網作為電力系統中不可缺少的一環，是連接用戶和電網端的橋梁，配網是否可靠穩固將直接影響用戶的用電體驗。配電自動化是提高供電可靠性和供電質量、擴大供電能力、實現配網高效經濟運行的重要手段，也是實現智能電網的重要基礎之一，已得到越來越多電力科研人員和電力企業的重視[1]。

配網自動化以一次網架和設備為基礎，利用計算機及其網絡技術、通信技術、現代電子傳感技術，以配網自動化系統為核心，將配電網設備的實時、準實時和非實時數據進行信息整合和集成，實現對配電網正常運行及事故情況下的監測、保護及控制[2]，如圖1所示。

圖1 配網自動化一次示意圖

當前饋線自動化改造主要有兩種類型，分別是集中控制型及就地控制型。當前饋線自動化是基于分布在配網10 kV線路中的柱上開關自動化（FTU）及開關柜成套設備（DTU）來實現線路運行保護及控制的[3-4]。

線路開關可以分為負荷開關和斷路器兩種，傳統觀念中，斷路器是指能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能關合、在規定的時間內承載和開斷異常回路條件下的電流的開關裝置，負荷開關是介于斷路器和隔離開關之間的一種開關電器，具有簡單的滅弧裝置，能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。斷路器與負荷開關的主要區別在于一次結構的真空泡。在自動化成套設備里面，自動化開關成套設備中斷路器及負荷開關無明顯區別，主要是控制邏輯不同，當發生故障時，自動化斷路器具備主動分斷故障電流，并且能夠按照設定的邏輯功能實現一次/二次重合閘、重合閘閉鎖等邏輯功能；而自動化負荷開關不主動分斷短路電流，它具備失壓分閘、單側來電合閘、故障檢測閉鎖等邏輯功能，要與自動化斷路器配合才能實現饋線自動化功能。

2 饋線自動化技術路線

圖2 集中控制型示意圖

2.1 集中控制型

集中控制型技術是指通過配網自動化終端（FTU、DTU）采集到線路電流、電壓等電氣信號，經過光纖、4G、5G等無線通信技術將數據實時上傳至主站，然后自動化主站系統進行數據搜集、信息處理、智能分析，識別出線路故障點，篩選出最佳控制方式，并且通過光纖、無線通道將控制命令發至各終端，實現故障區域隔離和非故障區域恢復供電。集中控制型示意圖如圖2所示。

2.2 就地控制型

此種模式，在配電網發生故障時，可不依賴配電主站，僅通過現場配電終端、保護裝置或自動化開關裝置相互配合及自我決策，即可準確定位故障區域，快速自行隔離故障、恢復非故障區域供電，并將故障信號、開關動作情況、開關運行狀態等信息及時上報配電主站系統、調度、運維人員。當前，就地控制型主要包括時間級差型及電壓電流型[5]。

2.2.1 時間級差型

時間級差型技術路線要求線路自動化分段開關配置自動化成套斷路器開關，整定過流一、二段保護，一次重合閘、二次重合閘及重合閘閉鎖功能。保護邏輯是通過變電站帶電流保護的出口開關與分段斷路器或分支線路斷路器間的電流保護配合實現饋線自動化功能。

2.2.2 電壓電流型

電壓型方案用于架空線路的一次開關設備主要有帶控制器（FDR）的真空負荷開關，該類型開關具有失壓跳閘、來電自動合閘的功能，并能夠檢測是否為區內故障，若為區內故障，失壓后閉鎖開關，自動隔離故障段線路。需要與變電站出線斷路器開關配合才能實現饋線自動化功能。

2.3 智能分布式

線路上的各控制單元（FTU、DTU）之間通過光纖、無線通信技術進行互聯，各個單元采集到鄰近控制單位電氣量信息，然后自行判斷故障點位置，通過自身邏輯實現故障區域的自動隔離與非故障區域的自動復電邏輯功能。

3 饋線自動化技術路線分析對比

廣東電網公司開始進行配網自動化試點建設時間較早，先后多個地市局進行了配網自動化建設的探索，其中佛山、東莞采取的時間級差型，即線路都采用斷路器模式，中山、珠海則采用電壓時間型，即線路上所有開關采用自動化負荷開關模式。通過總結對比分析，各種技術路線主要存在表1、表2所示優缺點，表1為饋線自動化各類技術路線特點，表2為饋線自動化各類技術路線優缺點對比。

表1 饋線自動化各類技術路線特點

4 結語

綜上所述，饋線自動化技術路線選擇總原則：各電網公司在選擇饋線自動化技術路線時，一定要遵循“可靠、實用、經濟”的總原則，結合本身供電分區、網架特點、負荷發展預測選擇恰當的技術路線，進行饋線自動化改造之后務必要滿足提高供電可靠性、改善供電質量、提升配網管理水平的業務發展需求。配網一次規劃設計中應統籌考慮配電自動化建設，配網一次建設、改造應結合配電自動化終端部署同步進行。

（1）對于對供電可靠性要求極高、負荷密度極大的中心區域，毫無疑問建議采取集中控制型模式，線路分斷開關采用開關柜自動化成套斷路器，同時通信方式采用光纖通信方式。

表2 饋線自動化各類技術路線優缺點對比

（2）對于10 kV線路長度較短的架空線路、電纜線路和架空電纜混合線路（主干線不超過3分段），采用時間級差型就地饋線自動化方案，主干線、分支線采用柱上真空斷路器自動化成套設備，可以較快地切斷故障。

（3）對于特殊供電半徑較長的城郊或農村架空線路，出線斷路器定時限電流保護不能滿足靈敏度要求時，采用電壓電流型就地饋線自動化方案，變電站出線開關過流保護時間預留足夠的時限，同時用柱上真空斷路器自動化成套設備將主干線分成兩個大分段，每個小分段中采用電壓時間型，分支線采用柱上真空斷路器自動化成套設備。

（4）對于一般長度，分段超過3分段，且出線斷路器定時限電流保護滿足靈敏度要求的，宜采用電壓時間型，主干線采用柱上真空負荷開關自動化成套設備，分支線采用斷路器模式。