中山配電網饋線自動化裝置缺陷分析

摘 要：文章介紹了饋線自動化裝置（Distribution Automation 簡稱 DA）的工作原理，DA裝置為調度員快速處理配網事故提供了有力的保障。但是隨著時間的推移，DA裝置陸續暴露出一些問題，其中饋線終端單元（Feeder Terminal Unit簡稱FTU）故障發生次數較多，認為蓄電池壽命是FTU故障的主要原因，建議定期更換蓄電池，保證裝置正常工作。

關鍵詞：饋線自動化裝置；電壓互感器；故障類型

1 引言

饋線自動化裝置（Distribution Automation 簡稱DA）就是通過簡單的動作邏輯實現10kv配網線路上開關自動隔離故障和快速轉電功能。裝有DA的線路開關之間不需要通信功能，能夠獨立工作，可靠性高。無論是短路故障或者接地故障，都能夠自動隔離故障點，為中山局調度員快速處理事故提供了有力的保障。這些裝有DA的線路開關在投入期間，有時候會出現無法隔離故障的情況，本文針對這些情況，進行深入分析。

2 DA裝置工作原理

裝有DA的線路開關由開關、正向PT、反向PT、饋線終端單元（Feeder Terminal Unit簡稱FTU）組成。它能夠實現以下六種功能：

圖1 裝有DA的線路開關簡圖（注：定義箭頭方向是正方向）

2.1 延時合閘

若開關一側有壓，延時T1后，合上開關。一條線路上，第一個裝有DA的開關的T1設為40s（從正方向算起），其余開關的T1設為7s。

2.2 一側有壓T1時間內失壓分閘閉鎖合閘

若開關一側有壓，在時間T1內又再次失壓，開關保持在分閘且閉鎖合閘。

2.3 受電合閘后T2時間內失壓跳閘閉鎖合閘

若開關受電合閘后，在時間T2（一般為5s）內又再次失壓，開關跳閘且閉鎖合閘。

2.4 瞬時低電壓跳閘閉鎖合閘

若開關兩側低于額定電壓的30%，時間持續T3（一般為150ms）以上，開關跳閘且閉鎖合閘（條件不成立時自動解鎖）。

2.5 兩側有電壓分閘閉鎖合閘

若開關一側有壓，在時間T1內，感受到另一側仍有電壓，開關保持在分閘且閉鎖合閘（條件不成立時自動解鎖）。

2.6 單相接地故障閉鎖合閘

若開關受電合閘后，在時間T1內，若零序電壓3U0超過定值，開關跳閘且閉鎖合閘。

從圖2看出，當M點發生短路故障時候，站內開關C1跳閘，此時分段開關K1、K2、K3兩側瞬時低電壓自動跳開，5s后C1重合，K1延時合閘，C1感受到故障電流再次跳開，此時K1因受電合閘后T2時間內失壓跳閘閉鎖合閘，而K2因一側有壓T1時間內失壓分閘閉鎖合閘，此時K1、K2已經把故障隔離，手動合上C1和聯絡開關就能夠把非故障段的線路恢復供電，達到快速隔離故障和快速復電的目的，接地故障也是類似的邏輯和處理。

圖2 10kv線路環網（注：聯絡開關退出DA功能且在分閘位置）

3 DA缺陷分析

3.1 PT故障

若K1的+PT故障，相當于開關K1兩側失去電壓，此時K1分閘，K2、K3也會隨之分閘，但是站內開關C1仍然保持在合閘位置。只有用戶報障或者調度員發現線路的遙測值異常，才有可能發現這類情況。如此類推，距離線路越遠的開關自動分閘，負荷損失越小，這種情況就越難發現，目前仍沒有出現過這類情況。

3.2 FTU故障

FTU是用來定時控制開關分合閘和上傳遙信信號的裝置，它需要從PT內取得工作電源。通過PT取下來的電通過整流器變換成直流，然后浮充蓄電池，并維持FTU的正常工作。如果站內開關分閘或者PT故障，FTU就只能靠蓄電池來維持工作，蓄電池的壽命和電量是有限的，蓄電池如果故障，相當于FTU已經無法工作了。隨著時間的推理，這些線路開關陸續出現如下幾種情況：

如圖2所示，當故障點在M點的時候，站內開關C1跳閘，此時K1、K2、K3應該會兩側瞬時低電壓自動跳開，但是此時K1的FTU由于蓄電池故障導致無法正常工作，K1并沒有分閘，5s后C1重合，由于K1保持在合閘位置，C1會因為再次合于故障點由重合閘后加速跳開不再重合。中山供電局有規定：裝有DA的線路上，如果線路重合后1s內跳開，要供電分局派兩組人分別到第一個裝有DA的開關和聯絡開關處，檢查第一個開關在分閘位置后，馬上進行轉電，達到快速轉電的目的。但是如果K1在第一次C1跳閘時候沒有分閘但是C1第二次跳閘的時候卻分閘了。如果此時合上聯絡開關，就必定會擴大事故的范圍。

如圖2所示，當故障點在M點的時候，站內開關C1跳閘，此時K1、K2、K3兩側瞬時低電壓自動跳開后，5s后C1重合，但是此時K1的FTU由于蓄電池故障導致無法正常工作，K1并沒有合閘，C1合閘后線路送電正常，此時無法判斷線路是否發生了故障。只有讓供電分局的人員全線查找故障點。這種情況和沒有安裝DA的線路的處理是一樣的，工作效率沒有多大變化。

如圖2所示，當故障點在M點的時候，站內開關C1跳閘，此時K1、K2、K3兩側瞬時低電壓自動跳開后，5s后C1重合，K1延時40s合于故障點，C1再次跳閘，由于FTU故障，無法閉鎖合閘，如此循環，導致站內開關不斷重合。

3.3 故障類型特殊

對于短路故障或者接地故障，裝有DA的線路開關都能夠準確地隔離故障，但是前提是故障類型已經完全確定。對于故障點每次都是受電后一段時間X后再短路跳閘這類情況，線路開關是無法隔離的。如圖2所示，當故障點在M點的時候，站內開關C1跳閘，此時K1、K2、K3兩側瞬時低電壓自動跳開后，5s后C1重合，K1合閘后，故障點受電一段時間X（X>T2）后才演變成短路故障，則K1會跳閘，但是不會閉鎖合閘，如此循環，直到故障點變成永久性故障之前站內開關都會不斷重合。這類情況通常會發生在公用電纜分接箱內。

4 結束語

裝有DA的線路開關無論是短路故障或者接地故障，都能夠自動隔離故障點，可靠性高，但是隨著時間的流逝，這些裝置逐漸暴露出如上文所述的問題，特別是蓄電池的問題，它的壽命直接影響FTU的正常工作，導致開關無法隔離故障。這類情況在事故中占的比例將會越來越多。我們能夠做的就是對裝置進行定期的維護，每隔一段時間更換電池。還有就是對裝置的通信模塊進行升級，保證遙信數據能夠及時上送到調度端，保證調度員能夠及時掌握這些裝置的情況。

參考文獻

[1]楊涌新.饋線自動化裝置故障動作分析及其在調度運行中的應用[J].沿海企業與技術，2009，08（1）：34-35.

作者簡介：張曉宇（1982，12-），男，漢族，廣東中山，助理工程師，本科。