配網智能分布式復合型重合器的研究及應用實現

引言：現在饋線自動化傳統產品主要有：重合器與電壓-時間型分段器配合饋線自動化，該類產品故障隔離時間過長，末段所有裝置均需重合，影響面大；重合器與重合器配合饋線自動化，該類產品受整定時間差限制，級聯層次較多時變電站出口保護整定時間過長；通信型配網自動化系統（FTU），該類產品對系統通信通道環境及計算機后臺監控系統依賴較高，系統可靠性較低；

針對上述問題，本文提出一種更貼近運行環境的智能分布式復合型饋線自動化系統設備，以提高配電系統故障隔離及優化靈活配置。

智能分布式復合型重合器，是指基于電流、電壓、時間配合工作原理的設備，支持但不依賴通信，可根據一次設備選擇而靈活配置，其正常工作和對事故的判斷處理是以電流、電壓、功率為基本判據，通過過流分閘，來壓重合以及重合后電壓的改變情況，來判斷并隔離故障區間。分段器有兩種工作方式：

1、控制器加裝在斷路器開關上。

這種方式中，以電流為判據的傳統重合器，和以電壓為判據的傳統分段器只是作一種簡單的復合，對檢測到的電流執行傳統電流重合器判據，對檢測到的電壓執行傳統的電壓分段器判據。在此以一環網結構的線路為例，簡單介紹其基本工作原理。圖1所示為目前配電自動化應用較為普遍的手拉手環網供電的線路結構，將線路劃分為幾個區段。

在采用了復合型重合器后，每臺開關都可按照電流重合器判斷邏輯，或按照電壓分段器判斷邏輯進行動作。假設在圖1c區發生了永久性故障，斷路器C將會因故障電流而開斷；斷路器C按設定的延時時間重合閘后，因事故未消失，斷路器C將再次掉閘，即相當于重合失敗，并且永久閉鎖；與此同時，c區間的前級斷路器D因感受到故障電壓而分閘并且閉鎖。環網點的聯絡開關在感覺到一端失去電壓后，將經過一定的延時時間自動投入，D斷路器處于半閉鎖狀態，右側來壓不重合，從而隔離了故障區間。使故障段后面的區域恢復供電。

此方式下，裝在C點的開關按照電流型重合器動作，而在D點的開關則自動按照分段器進行動作。最終結果是：故障隔離在c段，只有故障點到聯絡開關的d段受到一次停電的影響。

對于安裝傳統電壓分段器的線路，如果線路發生永久性故障，雖然最終會如圖1_（5）所示，將故障隔離在c段，但在隔離過程中，除故障點到聯絡開關的d段受到停電影響之外，故障點之前的a段和b段也都會受到影響而停電一次。

對于在全線多處安裝傳統電流重合器的線路，如果線路發生永久性故障，那么故障點對上一臺開關至到聯絡開關的一大段線路將會停電。若如圖1_（2）所示，c段線路發生故障，則c段和到聯絡開關的d段都會停電，并且故障點越靠前，停電面積越大。

對于非自動化設備，或僅在出口處安裝一臺傳統電流型重合器，如果線路發生永久性故障，那么線路將全線停電，或從線路出口到聯絡開關處全部停電。

由此可見，安裝電流電壓復合型重合器的線路故障隔離的范圍最小，并且受故障影響而一次停電的范圍也最小。

2、控制器配備負荷開關。

此時，開關單元以電壓分段器邏輯作為主要判據，而故障電流作為輔助判據。當系統處于雷電多發區時，傳統的純電壓分段器往往容易造成誤閉鎖，加入故障電流作為輔助判據則可有效避免該種情況發生。并且當設備使用在多分支網絡時，還可解決整定時間設置困難等問題。

在設備的實現方案上，為了兼容設備的高端應用，要求系統可實現四遙，即遙測、遙信、遙控、遙調功能。如操作的遠方控制，各種狀態的遠方監測、各種測量值及事件記錄的遠方顯示、各種定值的遠方調整。

本產品擬采用16位單片機作為核心主控芯片，AD采集模塊對電網的三相電壓、電流、零序電流、后備電池電源進行采集，產品能夠達到1%的測量精度。

操作面板采用液晶面板顯示，漢字操作菜單，采用簡單鍵盤進行整定值輸入。

通訊方面，采用RS485通訊總線，其抗干擾性好，可靠性高，通訊距離可達數公里。此外還預留1路RS232串口，可連接其它設備，如光端機、載波機或GPRS模塊，以滿足更遠、性能更高的通訊方式需求。

系統工作采用以電網供電為主、以蓄電池為后備。采用電源泵技術，即使電池電壓下降到50%時也可以進行可靠的分合閘切換。驅動板主要用于合分閘、電機的控制。機箱采用室外型防水機箱，配航空插頭。

系統采用時鐘芯片PCF8535和E2PROM芯片CAT24WC64，可記錄最近100條分合閘時間信息、故障記錄，故障信息可從液晶顯示面板上讀出，也可通過通訊接口連接到后臺讀出，以方便維護人員對設備的運行情況進行跟蹤處理。

此外，為滿足EMC的要求，系統須采用抗雷擊、抗電路涌浪、抗強電磁脈沖干擾的器件和技術。

參考文獻

[1]劉健，倪建立，鄧水輝.配電自動化系統[M].北京：中國水利電力出版社，2001.

[2]程福雁 李永偉 安 .最少拍環網控制系統 高壓電器 2004.10.

（作者單位：廣州市南電電力工程有限公司）