10kV配電網饋線自動化系統控制技術分析

臧立帥

摘要：饋線自動化系統是10kV配電網的重要組成部分，在正常的運行條件下，通過遠程監控電網饋線的電壓、限流情況以及聯絡開關和饋線分段開關的運行狀態，實現饋線開關的分閘和合閘操作，自動隔離電網故障線線路，獲取故障信息，保障配電網非故障饋線區域的供電。因此要根據10kV配電網的運行特點，進一步完善和優化饋線自動化系統的控制技術，確保10kV配電網安全、穩定的運行。本文分析了饋線自動化系統的控制方式和控制功能，闡述了10kV配電網饋線自動化系統的控制技術。

關鍵詞：10kV配電網;饋線自動化;控制方式;控制技術

配電控制系統自動化大致分為配電管理自動化、變電站配電自動化、配電線路的自動化、面向用戶管理的自動化和配電通信的自動化等，其中配電線路的自動化即為饋線自動化，在電力電網配電過程中起著重要的作用。饋線自動化控制能夠實時監控配電線路中各個供電開關的狀態，得到線路正常運行過程中的電壓電流，實現整個配電線路的自動控制和供電。因此結合 10kV 配電的基本情況分析饋線自動化的應用具有重要的意義。

1. 10kV配電網饋線自動化的控制方式及控制功能

1.1饋線自動化系統的控制方式

饋線自動化的控制方式分為遠方控制和就地控制，這與配電網中可控設備（ 主要是開關設備） 的功能有關。如果開關設備是電動負荷開關，并有通信設備，那就可以實現遠方控制分閘或合閘; 如果開關設備是重合器、分段器、重合分段器，它們的分閘或合閘是由這些設備被設定的自身功能所控制，這稱為就地控制。遠方控制又可分為集中式和分散式兩類。所謂集中式，是指由 SCADA 系統根據從 FTU 獲得的信息，經過判斷作出控制，亦稱為主從式; 分散式是指 FTU 向饋線中相關的開關控制設備發出信息，各控制器根據收到的信息綜合判斷后實施對所控開關設備的控制。

1.2饋線自動化系統的控制功能

1.2.1運行狀態監控

10kV配電網饋線自動化系統的運行狀態監控是指實時監控配電網各支路和主干線的電能量、功率因數、無功功率、有功功率、電流、電壓等電氣參數，監測配電網線路聯絡開關、分段開關的操作狀態。遙控聯絡開關和分段開關的動作，實現遙控、遙測和遙信的功能。

1.2.2故障定位和故障恢復

在10kV配電網運行過程中，一旦發生永久性運行故障，按照開關設備的順序，快速隔離故障線路，在開關運行或者環網運行的10kV配電網線路中實現負荷轉移供電，快速恢復供電，將故障設備線路隔離后，為了控制和減少停電范圍，保障非故障線路的供電質量，可以適當調整網絡機構，實現配電網重構。如果發生瞬時性運行故障，饋線自動化系統可以自動切斷故障電流，聯絡開關自動重合，從而恢復饋線供電。

2.10kV配電網饋線自動化系統的控制技術分析

2.1重合器方式的就地式饋線自動化控制技術

重合器的饋線自動化主要有這兩種實現途徑：重合器與電壓—時間型和重合器與過流脈沖計數型，通過與分段器的配合實現對線路故障位置的確定和隔離。重合器與電壓—時間型配合分段器方式的饋線自動化一般采用的方式為電壓—延時，在沒有故障的情況下，分段點的開關應該是合閘的。

當線路中有故障發生或是因為停電而造成線路出現失壓現象時，開關就會變為分閘狀態，當首次重合后，線路將分段投入，等到達發生故障的線路段后會再次發生跳閘，從而將故障電壓傳遞給故障線路段周圍的開關，使其在受到感應后及時進行閉鎖。

站內斷電器第二次合閘后，故障段將通過閉鎖被隔離，線路的非故障段恢復正常供電。位于聯絡點位置的開關在其兩端的電壓均為正常狀態時始終處于開閘狀態，但若有一側的電源出于某種原因表現出失壓現象，開關就會做出相應的反應，隨即延時并開始進入對故障的辨識狀態。延時時間到后，開關會重新投入運行，并啟動備用電源，使并未發生故障的正常線路段恢復正常供電狀態;而如果聯絡開關兩端的電源在同一時間內發生失壓，該開關就會閉鎖。

2.2集中式饋線自動化控制技術

饋線配電終端、配電子站和配電主站是配電網自動化系統的三個關鍵環節。集中式饋線自動化控制主要由配電主站實現對饋線故障的監測控制，配電主站作為整個10kV配電網的控制中心，主要依靠完善的通信系統，實現對配電網饋線線路的數據采集、監測和控制。集中式饋線自動化控制技術基于地理信息系統，集PAS、GIS和SCADA為一體，實現全方位、自動化的配電維護、管理、監控和保護的運行管理系統，綜合重合閘、RTU遙控和電力保護等功能，快速切除線路故障。集中式饋線自動化控制技術在應用的過程中，主要由配電主站集中負責轉移故障負荷、定位線路故障、分析故障網絡拓撲結構和識別故障類型，再由通信系統逐步完成。

2.3基于子站監控式的饋線自動化技術

配電子站通常位于變電站或配網分控制中心，其功能涵蓋通信處理和就地監控，與變電站綜合自動化一樣，配電子站在子站層能夠獨立實現對饋線的信息采集與控制。在饋線故障處理中，故障識別、故障隔離功能可以由配電子站完成。這種控制方式實現了主站中緊急控制部分功能的下放，增強了子站的控制功能，減弱了饋線故障處理對主站的依賴，是目前比較流行的控制方式。該控制模式需要協調解決故障隔離與故障負荷轉移的關系。主站能夠基于配電網全局的拓撲信息給出全局最優的故障負荷轉移方案，其優化目標函數的約束條件包括開關的操作次數、負荷轉移的合理行、重構網絡的合理行、網損等因素。一般情況主站在故障發生后進行負荷轉移的分析，為調度給出最優恢復策略，由調度確認后實現負荷轉移。實際上只有在復雜的大型配電網中發生大范圍故障時，才會出現較大的負荷需要轉移，自動化系統將通過復雜的拓撲分析給出一系列順序執行的轉移負荷方案。然而通常情況下，饋線故障的恢復供電措施都很簡單，只需考慮聯絡開關投人備用電源是否能夠完成負荷轉移。對于這種單一操作可以考慮通過配電子站來完成。理想的方案是由主站在正常運行狀態進行故障預想. 在線生成控制策略，并下載到配電子站中，即對于哪些故障可以由配電子站直接進行故障負荷的轉移，主站作為該項任務的后備。

2.4就地智能分布式饋線自動化控制

配電線路中能夠直接反應線路運行狀態的參數是電壓和電流，因此通常在配電線路監視過程中取電壓和電流作為判斷線路是否出現故障的依據，形成了就地智能分布式饋線自動化控制技術。該技術能夠根據線路是否存在過電流或者欠電壓等情況對電網進行重新構設，并且應用證明聯絡開關裝置和線路的分段數目對于系統控制參數的選擇沒有直接影響，因此進行配電線路控制過程中不需考慮聯絡開關。當配電線路采用智能負荷開關的時候，線路各段的控制開關會在事先設定好的功能下相互協調工作，自發的對運行過程中的故障進行隔離和重構，如若配電線路中采用的是斷路器，則與之相連的斷路器等的開關功能可以自由控制，對出現的故障快速響應處理，對故障進行切斷或隔離，保證正常線路的供電需求。

3.結語

近年來，隨著人們生活水平的提高，對配電網供電的質量提出了更高的要求。配電網在電力系統中占據重要地位，是連接輸電和用電的樞紐，其技術直接影響著電網運行的穩定性。饋線自動化技術是配電網運行的基礎，其應用目的是當饋線中發生故障時及時對故障段的位置進行確定并實行有效隔離，使非故障線路段恢復供電，盡可能地減小故障所造成的影響。相關工作部門要加強對10 kV配電網饋線自動化系統控制技術的重視與應用，促進電網的正常運行與供電質量的不斷提高。

參考文獻

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