如何在配電網自動化中實現饋線自動化

張天嬌 周良濤

1.國網西安供電公司 陜西 西安 710032；

2.國網西安市鄠邑區供電公司 陜西 西安 710300

引言

配電系統及其設備分布十分寬泛，配電自動化必將成為電力行業的主流方向。要實現配電自動化，需要考慮當地的經濟水平和配網情況，在經濟能力許可的情況下規劃運作，有計劃實施城網改造，分階段進入配電自動化建設，從而逐步建立一套配電自動化大系統。

1 配電網饋線自動化技術簡介

配電網饋線自動化，指的是饋電線路利用故障檢測、有效隔離，使配網盡快恢復正常的供電秩序。自動化處理，涵蓋了兩個部分[1]：①自動化開閉；②線路恢復。饋線自動化主站系統支持多種不同的通信技術，如無限、光纖、以太網等，以網絡為載體。這些方式與我國國情較為符合，對供電網今后的發展十分有益。如今，光纖以太網成為社會上使用頻次最高、最為高效的通信方式。主站系統需以太網絡為依托，建立三網合一系統，確保長距離、安全通信。

對饋線自動化主站系統而言，不論主、子站層又或是站端層，都要完全地獨立。即便有某些意外情況，供電系統很少會有過多的變化。子站層：面向站端設備來對數據進行傳輸，同時對非故障區予以自動診斷、自動恢復。假設主站不小心癱瘓，則子站層此時也會繼續工作，完成后續的通信任務。同時，對系統中的數據進行保存。主站系統應當建立專門的以太網分層體系，確保路由器、IP層路由二者可以分享數據。應用層上，根據交換功能對其他子站進行連接。

2 配電網饋線自動化的要求

2.1 故障檢測的精準性

饋線自動化的建設與實施，有助于精準檢測和定位配網系統隱藏的故障。究其根源，配電終端支持自動、智能檢測，以結果為導向來識別故障類型、程度。這就說明，檢測信號究竟是否科學，實質上也會對饋線自動化建設任務和實施方案產生影響。我們編制自動化方案時，應當設置專門的配電終端，保證檢測信號的精準性。要確保故障檢測、保護動作完全匹配，配電終端才能實時地捕獲各時段的故障信號，并先于饋線開關保護動作前。可見，判斷故障電流的具體幅值，檢測持續時間都是十分重要的事情。

2.2 故障隔離的快速性

一般來說，主、子配電站均可以接收配電終端傳遞出來的故障信息。利用各項措施，精準定位故障的各個區段，下達指令。根據遙控指令，對這些故障進行自動隔離。為完成上述動作，我們對配網饋線進行設置時，也要在底層預先留出隔離空間如果底層最終隔離失敗，則逐層往上。這樣的話，故障隔離才能更加精準、快速。

2.3 網絡重構的慎重性

饋線自動化的科學、安全性，關系到整個配電系統后期的運行質量。因此，對配電網饋線自動化建設時，需要慎重地考慮網絡重構。換言之，要仔細地檢查故障情況，確保隔離到位。同時，提供充足的備用電源。網絡重構時，不允許超出備用電源最大的容量；網絡優化時，需要盡量減小和控制系統的線損，力求最小化。

3 饋線自動化在配網管理中的作用

3.1 有利于減少系統的損害

饋線自動化系統的構建，有助于提高供電質量，動態監督電網線路上引起的電壓變化。通常，自動化技術能夠和無功補償電容器進行組合，促進分段投切。同時，對輸出電壓進行科學調節，以評估對變壓器帶來的影響。饋線自動化有較高的調節功能，能夠確認電壓合格率，滿足用戶群體的電壓需求，使服務水平得到大幅度提升。配網管理時，饋線自動化技術可以很好地對配網管理方面的問題進行解決，減小對網絡的損害。利用切入處理，達到管控之目的，保證管理效果。

3.2 有助于狀態檢修

配電網系統中，維護成本的支出比相對偏高，無法保證成本水平。依托饋線自動化技術，能夠全面地監督配電系統、設備在不同時段的運行狀態，編制科學的檢修方案，防止盲目。該過程中，需結合監督數據，進行針對性檢修。在保證工作效果的同時，幫助企業節省管理成本。另外在狀態維修期間，人工操作量也會相應地減少。

3.3 減少停電時間

配網管理中，饋線自動化技術本身支持自動隔離、智能化管理。在故障檢修中，有助于縮短停電范圍。在無故障區域，以盡快速度恢復供電，解決用電服務方面的問題。當配網出現故障后，饋線自動化系統也會立即對故障進行定位，采取針對性的隔離方案進行檢修。檢修結束后立即供電，根據眼前情形來對供電管理模式、內容做出創新，優化用電管理系統，促進科學管控。

4 實現饋線自動化的關鍵技術

4.1 饋線自動化測控終端技術

測控終端，可以對配電主站本身的壓力予以分擔，對配電網運行很有益處。該技術的顯著優勢：不論溫度是高還是低，基本都不會出現故障，能夠很好地應對外部環境。另外，測控終端技術能夠準確地識別、隔離故障信息，建立恢復方案，提升配網運行整體的自動化水平。

4.2 系統主站及通信技術

一直以來，通信技術均是阻礙配電自動化的必備要素。現如今，市面上有多種不同類型的光線設備，其價格持續在縮水。而光線通信，迅速成為配電自動化典型的應用。若是某個站點無法提供充足的電源，導致該環路上剩下的其他站點也無法安全地通信，則有必要使用太網無源光網絡技術。該技術是以光線傳輸為載體，利用無源光纖、點－點結構來對數據進行傳輸。針對因敷設原因導致光線覆蓋不到的地方，需要聯合使用通信載波技術。盡管這項技術存在偶然掉線的情況，但安裝步驟簡單，受外力的干擾小。因此，能夠適應配電自動化應用相關的標準，是理想的現代通信方式。

4.3 DMS技術

配電管理系統，有兩個核心的構成要件，一是開放式網絡基礎平臺，二是多個獨立的應用子系統。DMS具備豐富、齊全的功能，調度員利用該技術可以對配電網實施規范化管理，提高配網運行水平。如：SCADA、控制室管理、高級應用軟件。除上述外，DMS技術也可以智能地診斷系統在運行階段的某些故障，促進全面隔離，提高供電水平、質量。一個科學的配電管理系統，應當匯集多種不同的應用軟件和子系統，以發揮最佳的效益。

5 配網饋線自動化的優化對策

5.1 優化饋線自動化調試模式

投運前，要對饋線自動化技術做好調試。這是由于，集中型饋線自動化是一種連接高、局部結構密切相關的綜合系統，對對時、通訊均有嚴格的要求，能夠智能地完成調試，編制合理的方案。同時，人員、設備均需達到很高的水準。系統測試需耗費很久的時間，測試效率不高，這就對饋線自動化投入造成不利的影響。調試有如如下目標：一是查看配網終端功能，判斷故障感應、報送是否合理，報送，同時對遙控操作命令做出必要的響應，檢查終端、主站二者的通訊連接是否安全，主站網絡拓撲能不能滿足現場需求。現有模式下，建議將調試拆解為若干分支任務，并選擇針對性的調試方法[2]：①利用廠內調試，對設備功能進行檢查。②現場聯調，對通訊信道能否安全進行檢查；③上述步驟均是在正常操作下挖出，使配網主站邁入仿真模式，對配網主站進行綜合地測試。根據上述方法、策略，保證系統投運前進行測試，減少人力投入。

5.2 加強集中型饋線自動化與繼電保護的配合

和繼電保護一樣，饋線自動化有著同樣的保護功能。集中型饋線自動化，適合配網主線、干線，但線路存在若干不同的分支，其分布毫無規律率。想要全面覆蓋，對系統配置也會有較大的難度。但是，運維任務量同樣也會增長，擴大企業的成本。因此，有必要強化繼電保護配合，提高配網系統的安全系數。集中型饋線自動化，通常會考慮如下不同的優化策略：一是用于干線、主線，能夠將負荷開關投放于干線路徑上；二是斷路器投入到分界開關，能夠增加過流保護，且相比出線開關延時更少。假如分支線路存在故障，此時分支斷路器馬上會跳閘，不會影響主線、干線。如果主線、干線均存在故障，出線開關則必然會跳閘，以自動化方式對故障點進行隔離。

6 饋線自動化需解決的問題

6.1 無電源端斷故障判別

為在短期內盡快對故障線路進行供電恢復，有必要將雙端位置的斷路器予以提前斷開。假設饋線不能安全供電，其上游系統也會將電源補給和傳輸到故障區域。但是下游在供電方面沒有保障。假如上游斷路器提前動作，則下游電源也會立即被切斷。可見，無電源端故障判別很有必要，也是饋線自動化的關鍵。

為保護整個饋線通道，比較理想的舉措是引入電壓量。結合電流原理，優先保護故障點上游，而下游保護套用的是低電壓原理。遇到故障后，有電源端也會產生強烈的故障電壓[3]。相反，無電源故障端此時會減少原來的電壓。系統在具體運行階段，受電動機還有電壓負荷的干擾，個別斷路器會順勢跳閘。該情況下，在下游系統位置，非故障電壓也會意外地逆向上升，而不是降低。對于上述現象，有必要利用饋線到戶，也可以是拒動保護，來消除潛在的故障，適應配網饋線自動化的變化需求。

6.2 三相故障加速

配網饋線自動化中，三相故障加速相對常見。如：在故障點下游，幾乎看不見非故障相。對區段電壓進行檢測時，有時電壓、電流都不會有過多的變化。遇到三相故障后，當前通道也會完全實效，不再有任何保護效用，而三相斷路器動作，此時也做不到同步。饋線自動化時，三相故障加速也是要妥善處理的問題。

6.3 線路空載加速

線路空載加速，同樣也是配網饋線自動化中十分典型的故障。一旦饋線不對稱，無電源端也會縮短對低電壓的保護時間。相反，有電源端會根據健全相的現實情形，加強自我保護，盡快將故障予以切除。設備運行時，某些情況下故障可能沒有辦法徹底切除，這是導致線路空載加速的直接原因。對此，需待過流保護結束后適當地延時跳閘。配網饋線自動化中，我們要盡量避免這種情況。

6.4 保護裝置的供電

配電網饋線運行時，其保護裝置多數情況下是自饋線電源處完成取電。假如饋線失電，則該保護裝置同樣也得不到電源保護，斷路器不能自動跳開。正因為此，如何對保護裝置進行安全供電，這是饋線自動化建設中極為重要的事情。如今，國內已有多種不同的饋線自動化系統，利用分段器或是重合器動作，對饋線故障進行識別、切斷或是隔離，以確保非故障區繼續獲得供電。但該過程中，一旦斷路器動作太過頻繁，饋線也將承受巨大的短路沖擊，從而延長線路供電整體的恢復時間。針對基于通信網絡建立的饋線自動化系統，可能會有諸多不適應。為此，我們有必要采取針對性的解決措施，為保護裝置提供安全、持續的供電，促進配網饋線自動化。

7 結束語

伴隨電力技術的創新，未來配網饋線自動化也會邁入規范、智能化方向。尤其當人類研發出一次切除故障，非故障區段不停電這種新型的饋線自動化模式后，配網系統必將達到更高的運行水平。不過，配電網饋線自動化仍有各種波動性因素，企業要注重電力技術的持續創新，推動電力行業的長久發展。