游政+陳雨晴

摘 要：近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和民眾生活水平的日益提高，人們對電力的需求幾乎涵蓋生活的方方面面，同時(shí)，人們對供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。而配網(wǎng)饋線自動化技術(shù)作為保障供電系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)手段及智能配電網(wǎng)自愈的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，在近年來的電力系統(tǒng)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。本文由饋線自動化系統(tǒng)的智能設(shè)備入手，對當(dāng)前主流的“就地控制方式”和“遠(yuǎn)方控制方式”進(jìn)行比較分析，對兩者的適用場合提出建議。

關(guān)鍵詞：饋線自動化；智能電網(wǎng)；控制

前言：無論國內(nèi)外，基于當(dāng)前對供電質(zhì)量的高要求，饋線自動化控制技術(shù)憑借其自身特點(diǎn)，成為了能充分提高配電網(wǎng)的可靠性的最直接的技術(shù)手段。經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)踐和發(fā)展，饋線自動化控制技術(shù)成為了配電自動化的重要組成部分，同時(shí)也是智能配電網(wǎng)自愈功能的基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)，不僅提高了供電可靠性，同時(shí)也使電網(wǎng)具備了多種靈活、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，擁有了一定自我評估、預(yù)防控制的能力。

1、饋線自動化的介紹

饋線自動化FA（Feeder Automation）是指變電站出線到用戶用電設(shè)備之間的饋電線路自動化，其內(nèi)容可以歸納為兩大方面：一是正常情況下的用戶檢測、資料測量和運(yùn)行優(yōu)化；二是事故狀態(tài)下的故障檢測、故障隔離、轉(zhuǎn)移和恢復(fù)供電控制。

正常情況下，遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況，并實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)行方式，從而達(dá)到充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備容量的目的；而在事故狀態(tài)下，能及時(shí)獲取故障信息，定位故障位置并自動判別其類型，隔離饋線故障區(qū)段以及對無故障區(qū)域的自動恢復(fù)供電，盡可能減少停電面積和時(shí)間，降低由各類電力故障帶來的損失。

2、智能化開關(guān)

2.1重合器

重合器（Recloser）是用于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能開關(guān)設(shè)備，主要功能為：檢測、識別故障電流，并在給定時(shí)間內(nèi)斷開故障電流，同時(shí)能進(jìn)行一定次數(shù)重合的控制開關(guān)。

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時(shí)，重合器在完成預(yù)定的操作順序后，若重合失敗，則自行閉鎖在分閘狀態(tài)，隔離故障區(qū)域；而在故障排除后，需要手動復(fù)位方能解除閉鎖狀態(tài)。而若電路故障為瞬時(shí)性故障時(shí)，重合器在循環(huán)的分、合閘的操作中，一旦重合成功，則自行終止后續(xù)的分、合閘動作，并且在一定延時(shí)后恢復(fù)初始狀態(tài)，為下一次的故障做好準(zhǔn)備。

值得一提的是，重合器的智能化體現(xiàn)在自身具有的故障電流檢測功能，操作順序控制及其執(zhí)行能力，無需外加的繼電保護(hù)裝置和操作電源，也不需要與外界通信，自身便可以完成上述功能。

2.2 分段器

分段器（Sectionalizer）也是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的智能化開關(guān)設(shè)備，是一種帶智能裝置的負(fù)荷開關(guān)，其主要功能為：在線路出現(xiàn)異常電流后動作，用以隔離故障區(qū)域，開斷負(fù)荷、關(guān)合短路，但不能用其開斷短路故障電流。

在實(shí)際應(yīng)用中，分段器必須與電源側(cè)前級主保護(hù)開關(guān)配合，通常與重合器或斷路器配合使用。當(dāng)線路出現(xiàn)永久性故障時(shí)，位于出線對的重合器或斷路器首先動作，切出故障，此時(shí)分段器將完成一次故障信號的計(jì)數(shù)。當(dāng)分段器的計(jì)數(shù)值達(dá)到規(guī)定次數(shù)后（具體次數(shù)由分段器所處的線路位置預(yù)先設(shè)定），在無電流的情況下自動分段，從而隔離故障區(qū)域，而非故障區(qū)域則由重合器或斷路器恢復(fù)送電。當(dāng)線路出現(xiàn)瞬時(shí)性故障時(shí)，分段器的計(jì)數(shù)器設(shè)有自動復(fù)位功能，其計(jì)數(shù)值在一定時(shí)間后自動復(fù)位，恢復(fù)初始狀態(tài)，為下一次故障的到來做好準(zhǔn)備。

3、就地控制方式和遠(yuǎn)方控制方式的比較分析

3.1基于重合器—分段器的就地控制方式

（1）定義

利用智能化的開關(guān)設(shè)備的相互配合來完成饋線自動化的目的，此處的智能化設(shè)備為前文所提及的自動重合器和分段器，實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)無故障區(qū)域的供電等功能，無遠(yuǎn)方通信及數(shù)據(jù)采集功能。常見的就地控制方式，根據(jù)檢測電氣物理量的不同，可細(xì)分為以下兩種：

電流型方案：采用重合器、過流脈沖型分段器、熔斷器相配合，以檢測饋線電流來控制和保護(hù)。

電壓型方案：采用重合器與電壓—時(shí)間型分段器配合，以檢測饋線電壓為依據(jù)進(jìn)行控制和保護(hù)。

（2） 特點(diǎn)以應(yīng)用場合

建設(shè)費(fèi)用低，故障隔離和恢復(fù)供電由智能化的設(shè)備配合完成，無通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及主站需求，適用于農(nóng)網(wǎng)及負(fù)荷密度小的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

（3）故障處理過程

重合器與電流型分段器配合方式，在隔離故障時(shí)，分段器要記錄一定次數(shù)以后才能分閘，而且重合器有多次跳合閘的過程，不利于開關(guān)本體，伴有較大的沖擊，可靠性不高。并且，最終切斷故障區(qū)域的需要相當(dāng)長的時(shí)間，這一現(xiàn)象在串聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)發(fā)生遠(yuǎn)方故障時(shí)更為明顯，很容易造成額外損失。

重合器與電壓型分配器配合時(shí)，若線路發(fā)生永久性故障，重合器固定為兩次跳合閘，具有較高的可靠性，但最終隔離時(shí)間很長，尤其是當(dāng)線路中串聯(lián)級數(shù)較多時(shí)，最末級的開關(guān)完成合閘動作的時(shí)間將達(dá)到數(shù)十秒，這將導(dǎo)致供電的不連續(xù)性。

綜上所述，基于重合器--分段器的就地控制方案，僅在故障時(shí)起作用，而正常運(yùn)行時(shí)無監(jiān)測作用，故不能優(yōu)化運(yùn)行方式；當(dāng)故障區(qū)段隔離后，在恢復(fù)健全區(qū)段供電，進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)，無法確保安全及確定最優(yōu)方案。

3.2基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)方控制方案

（1）定義

基于FTU（Feeder Terminal Unit）來實(shí)現(xiàn)饋線自動化，即，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)和遠(yuǎn)方通信通道，實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電的功能。具體設(shè)備包括FTU、通信通道、電壓電流傳感器、電源設(shè)備等。

（2） 特點(diǎn)以應(yīng)用場合

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要相配套的通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)設(shè)備，在線路發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)測終端需提取出故障，并將相應(yīng)的信息及時(shí)傳送到上級站，同時(shí)下發(fā)的命令也要迅速送達(dá)終端。適用于符合密度大、對供電可靠性要求高的區(qū)域。

（3）故障處理過程

基于配電自動主站系統(tǒng)，對故障的定位隔離等一系列的操作由計(jì)算機(jī)主導(dǎo)完成，定位迅速準(zhǔn)確，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)非故障區(qū)域的自動恢復(fù)供電。

在線路發(fā)生故障時(shí)，該控制方案能及時(shí)隔離故障區(qū)域，而當(dāng)線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，通過系統(tǒng)的監(jiān)測功能，可以優(yōu)化配電網(wǎng)的運(yùn)行方式，使電網(wǎng)運(yùn)行在安全經(jīng)濟(jì)的方式之下。適應(yīng)靈活的運(yùn)行方式，在恢復(fù)供電時(shí)，可以進(jìn)行安全性分析，并采取最佳措施。同時(shí)基于通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以與GIS/MIS等進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)全局信息化。

綜上所述：基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)方控制方案采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，避免饋線出線開關(guān)多次重合，準(zhǔn)確快速定位故障。完成故障識別、隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)直至恢復(fù)供電整個(gè)過程的時(shí)間小于1min。

結(jié)論：根據(jù)上文所述，隨著人們對電力的需求日益增長，同時(shí)對供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求，提高供電系統(tǒng)的可靠性是必然趨勢。針對不同用電區(qū)域的具體特點(diǎn)，靈活采取相適應(yīng)的饋線自動控制方案，完成對電網(wǎng)自身運(yùn)行狀態(tài)的評估，迅速發(fā)現(xiàn)故障、排除故障并消除故障影響，及時(shí)自我恢復(fù)，從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿足人們對于用電質(zhì)量的要求，同時(shí)也能促進(jìn)我國的電力事業(yè)向前發(fā)展。

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作者簡介：游政，男，籍貫：福建省龍巖市，1994年9月出生，本科在讀。

陳雨晴，女，籍貫：福建省龍巖市，1994年11月出生，本科在讀。