張冠釗

（廣東電網有限責任公司 東莞西北供電局，廣東 東莞 523000）

0 引 言

在國民經濟發(fā)展和電力資源需求日益增加的背景下，供電可靠性和供電穩(wěn)定性成為人們重點關注的問題。配網運行可靠性與配網結構合理性、科學性相關，還間接受到配網自動化程度的影響。饋線自動化技術是配網線路中的重要技術之一，該技術在配網中的合理應用能夠有效實現(xiàn)配網中故障隔離和非故障區(qū)域正常供電。對10 kV配網饋線技術而言，饋線自動化系統(tǒng)構建成為必然發(fā)展趨勢。

1 饋線自動化技術概述

1.1 饋線自動化技術內涵

饋線自動化（Feeder Automation，F(xiàn)A）充分利用自動化技術、控制設備、智能設備等實現(xiàn)對配電網線路的實時監(jiān)控和自動化操作。借助饋線自動化技術能夠實現(xiàn)對運行數據、運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、數據分析，對潛在故障進行預測，對既有故障進行分析，從而實現(xiàn)故障自動化處理。

1.2 饋線自動化技術功能

饋線自動化主要應用于用戶用電設備和變電站之間。正常情況下，饋線自動化技術能夠實現(xiàn)線路、設備和用戶情況的實時監(jiān)控，同時在參數采集和深度解析基礎上實現(xiàn)配網運行優(yōu)化。在配網出現(xiàn)故障或存在潛在故障的情況下，饋線自動化系統(tǒng)能夠對故障或潛在故障進行監(jiān)測分析，若發(fā)現(xiàn)故障則進行隔離，從而保障非故障區(qū)域正常供電。饋線自動化技術通過變電站中斷路器運轉和出線配合調節(jié)，最終實現(xiàn)運行狀況分析和故障隔離，保障配網故障情況和正常情況下的穩(wěn)定供電[1]。

2 饋線自動化技術對比與分析

目前，饋線自動化系統(tǒng)中，就地分布式-重合器方式、集中與就地智能配合式、主站集中式-半自動方式是3種最常用的技術方式，技術原理和優(yōu)缺點對比如表1所示。

2.1 就地分布式-重合器方式

就地分布式-重合器方式的饋線自動化技術主要依靠線路器開關的邏輯配合（重合器）實現(xiàn)故障定位隔離，同時還能夠依靠其實現(xiàn)非故障區(qū)域供電恢復?？刂破髂軌驅﹄妷哼M行檢測，重合器和分段器相互配合。在出現(xiàn)故障時，重合器分閘且分段器跳閘，之后重合器會進行合閘嘗試，分段器在重合器合閘后按照時限順序自動延時合閘[2]。分段器在合閘期間，如果遇到故障點則重合器會再次進行分閘，故障點電源側的分段器也會出現(xiàn)失壓閉鎖跳閘，以此實現(xiàn)故障隔離。重合器在此基礎上進行二次合閘，以保障非故障區(qū)域的正常供電恢復。該方式能夠快速實現(xiàn)故障隔離，成本低且技術成熟，但斷路器頻繁開關動作會沖擊電網，需要整定網絡支持。

表1 饋線自動化技術對比

2.2 主站集中式-半自動方式

借助多樣化通信方法實現(xiàn)故障端信息、數據采集，利用網絡拓撲結構對故障信息進行整合和分析，實現(xiàn)故障定位和深度解讀，引入遠程控制技術實現(xiàn)故障隔離控制和非故障區(qū)域供電恢復。該方式下饋線自動化功能實現(xiàn)對通信技術水平要求較高，若通信技術較差不能及時、準確定位故障，在故障分析中將會出現(xiàn)問題。尤其是互聯(lián)網背景下，惡意程序、病毒等危險因素的存在對通信技術提出了更高的要求[3]。

2.3 集中與就地智能配合式

集中與就地智能配合式充分結合了集中式和就地智能式的優(yōu)點，能夠迅速完成故障定位、故障隔離、故障處理以及供電恢復。作為饋線自動化發(fā)展的新趨勢，該種模式在工業(yè)園區(qū)和智能小區(qū)中具有應用優(yōu)勢，有效實現(xiàn)了故障快速隔離。

3 饋線自動化技術應用及故障處理流程

故障定位及處理是饋線自動化系統(tǒng)最主要的功能，結合各種技術對配網的運行狀態(tài)和運行信息進行實時統(tǒng)計、識別和分析，發(fā)現(xiàn)故障或潛在故障后進行迅速隔離，通過負荷轉供實現(xiàn)對非故障區(qū)的正常供電。目前,常用的10 kV配網饋線自動化系統(tǒng)往往將配網分為在線、仿真以及離線3種運行狀態(tài)，同時能夠提供故障定位、故障識別、故障報警、故障處理以及歷史故障查詢等功能。在發(fā)現(xiàn)故障和故障處理時能夠人工選擇，也可以根據系統(tǒng)信息進行全自動處理。此外，系統(tǒng)還能夠和用戶進行交互，確定最優(yōu)故障恢復策略[4]。饋線自動化故障處理基本流程如圖1所示。

圖1 饋線自動化故障處理流程

配電終端進行配網運行狀態(tài)實時監(jiān)控和實時采集，同時將采集的信息上傳到饋線自動化系統(tǒng)中。饋線自動化系統(tǒng)對終端上傳的信息進行分析，借助網絡拓撲結構確定故障信號，并定位故障位置，對故障信息深入分析，確定故障處理方法。如果符合數據庫中調度規(guī)程的操作處理方案，則提供給調度員進行選擇。調度員根據選擇的方案進行開關、刀閘、重合器、分段器的就地分合操作或遠程操控。同時，系統(tǒng)根據故障信息自動確定處置方案，根據既定方案進行啟動條件設定，并在工作人員分析方案合理性之后執(zhí)行，最終實現(xiàn)故障處理和故障隔離。

4 10 kV配網饋線自動化系統(tǒng)設計與應用

4.1 系統(tǒng)總體架構

基于饋線自動化技術和10 kV配網系統(tǒng)的實際需求構建了如圖2所示的10 kV饋線自動化系統(tǒng)架構，主要由變電站出現(xiàn)開關、配網主站、分段開關以及饋線終端構成。

分段開關應用于配網不同區(qū)段的分割、故障定位以及故障分離，其合理應用能夠縮小故障停電范圍。為降低成本，設計了具備遠程控制功能但不配備保護裝置的分段開關。為保障故障的快速切除，變電站出線開關配備了保護裝置。饋線終端（Feeder Terminal Unit，F(xiàn)TU）主要用于系統(tǒng)中所有分段開關故障過電流等相關電信號的采集，并且還能將所有的采集信息傳回配網主站。此外，饋線終端也是饋線自動化控制策略的執(zhí)行單位，用于分段開關的閉合或斷開控制。配網主站是整個饋線自動化系統(tǒng)的核心組成，能夠接收饋線終端中采集的過電流等相關電信號信息，同時對故障信息進行分析，給出相應控制策略。通信網絡主要用于饋線終端、配網主站以及聯(lián)絡開關和分段開關之間的信息互通，目前饋線自動化系統(tǒng)中主要采用的是運營商無線數據專網。

圖2 10 kV配網饋線自動化系統(tǒng)架構

4.2 工作原理及具體應用

以圖2系統(tǒng)中k點短路故障為例，對10 kV饋線自動化系統(tǒng)的工作原理進行分析。在k點發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)中CX1出線開關會做出響應并執(zhí)行跳閘動作，同時還會執(zhí)行重合閘。若能夠成功執(zhí)行重合閘操作，則確定為瞬時性故障，饋線自動化系統(tǒng)能夠恢復正常供電。如果CX1重合閘動作失敗，則斷定系統(tǒng)中的故障為永久性故障，饋線自動化系統(tǒng)會運行啟動。由于CX1進行了兩次合閘，則FTU1饋線終端會檢測到兩次故障過電流，但FTU2饋線終端并不會檢測到響應故障過電流，從而確故障處于FTU2和FTU1之間。通過上述過程能夠實現(xiàn)故障定位，同時結合配網主站能夠遠程遙控FD1和FD2斷開，實現(xiàn)FTU2和FTU1之間故障的隔離，同時能夠對聯(lián)絡開關FD3和出線開關CX1進行遠程遙控閉合，實現(xiàn)非故障區(qū)段的正常供電[5,6]。

此外，本設計中還為分支線路開關配備了保護裝置，能夠確定配網故障期間的第一時間動作，盡可能縮小故障停電范圍。為確保饋線自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，引入完全對應的圖-庫-模設計，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)單線圖和饋線自動化系統(tǒng)現(xiàn)場設備安裝位置的匹配對應、網絡拓撲建模和自動化系統(tǒng)單線圖之間的匹配對應、數據庫設置參數和終端IP地址之間的匹配對應。

5 結 論

隨著自動化技術在配網系統(tǒng)中的推廣和應用，我國配網自動化水平日益提高。饋線自動化系統(tǒng)對提升配網運行穩(wěn)定性具有重要作用，通過對相關技術進行研究和分析，在此基礎上構建了10 kV配網饋線自動化系統(tǒng)，為配網自動化故障定位、故障處理、故障隔離以及供電恢復提供切實有效的解決方案。