智能配網中智能分布式FA的應用分析

孫 杰，劉順桂， 朱正國， 鄧 琨，歐灶軍

（1.深圳供電局有限公司 廣東 深圳 518001；2.深圳市康拓普信息技術有限公司 廣東 深圳 518034）

隨著我國經濟的發展，以及人們生活水平的提高，社會整體對電力資源的需求量越來越大，為了緩解人們日益增長的客觀需求，同時保證智能配網的安全性與有效性，必須要在充分明確電網運行中的薄弱之處的基礎上，對智能配網的整體運行方式加以進一步的優化，降低停電事故的發生率，并且在停電事故無法完全避免的情況下，將停電的范圍盡量縮小在可控的范圍之內，減少用戶與供電企業雙方的損失。FA，即是智能化分布式饋線自動化系統，是近年來我國大力發展的智能化配電系統，其最大的優點在于對主站與子站的依賴性小，獨立性好，適應力強等。通常情況下，智能分布式FA的應用范圍主要是10 kV的配電線路分段開關，具備著高度的智能化與自動化，可有效實現自愈與故障隔離。

1 基礎結構配置

智能分布式FA的主要基礎結構配置是以太網絡，這種結構配置的最大優點在于可以完全實現對等通信，擺脫了對母站與子站的支持，是智能分布式FA獨立性的技術基礎之一。事實上，所有的智能化分布式FA都必須要依賴于IP通信網絡，以太網可分為兩種主要的模式，一是工業以太網，二是EPON以太網，即是無源光網絡，前者的精確性不足，傳輸持續能力較差，因此智能分布式FA主要應用的都是EPON以太網，通信效果較為理想。結構配置圖如圖1所示。

2 物理實現原理

傳統的智能配網系統都需要在母站與子站的指令下進行運行，獨立性不足，對于故障的反應度也不夠靈敏。而智能分布式FA則是在終端直接通信的基礎上，實現了配網系統間的對等通信，擺脫了母站與子站的調度，對于供電故障的反應也更加靈敏，能夠快速實現隔離與自愈，對相關的數據加以整合上報。智能分布式FA與其他的配網系統模式有著明顯的區別，以EPON以太網為技術基礎，采集TTU與FTU的相關信息，在經過整合分析的環節后，與區域內的全部或是指定的控制終端進行對等通信，快速對故障區域進行隔離，并通過自愈功能幫助停電區域在最短的時間之內恢復供電。除此之外，智能分布式FA的物理實現原理還包括融合算法功能，使得參數的計算結果更加精確。EPON以太網實現原理示意圖如圖2所示。

圖1 結構配置Fig.1 A chart configuration

圖2 EPON以太網實現Fig.2 EPON ethernet

3 應用功能特征

智能分布式FA的應用功能較多，筆者僅以其較為顯著的維修簡便性為例進行論述。傳統的配電網改造工作，需要將各個配電環網全部停用，影響的區域非常廣，而智能分布式FA的維修則具有比較理想的獨立性。首先，在對配電網進行維護擴容的過程當中，可以以一套完整的維護擴容方案對區域內的全部配電環網進行操作，這也是智能分布式FA適應性強的的具體表現，省卻了大量的人工操作；其次，在對某一特定配電環網進行維護的時候，只需要將此環網停用即可，縮小影響區域范圍；最后，智能分布式FA的饋線分布層次分明，盡然有序，便于維護。

4 系統運行要求

智能分布式FA的系統運行要求主要立足于判斷功能、動作信號、通信功能、投退功能四個方面。其中判斷功能的運行要求為在故障發生時，需要進行條件預設，隔離與恢復同步進行，判斷機制完備；動作信號功能的運行要求為：需要擺脫母站與子站的制約，自行生成動作信號，以保護智能化分布式FA；通信功能的運行要求為：EPON以太網信號穩定暢通，并且需要配有智能化終端設備，以實現三遙信息交互；投退功能的運行要求為：需要在動作信號生成之后，對信號的準確性進行綜合判斷，確認信號正確之后進行投退。

5 智能配網中智能分布式FA的應用實例分析

5.1 開環配電網智能分布式FA

1）確認故障的發生位置

將開環配電網劃分為3個具體的區域，分別是（K8；-）、（S1；K1）、（K1；K2；K7），如圖 3 所示。 當開環配電網中的任何一個開關中的任何一相電流突破了智能化配網的設定負荷數值，整個開環配電網為了保護自身，就會自動關閉，造成停電故障。故障電流的發生區域一般有兩個，一是內部區域，二是外部區域。判斷的標準為：當配電區域只有一個控制端點顯示電流故障，那么就表明故障發生在內部區域。如果配電區域有一個以上，3個以下的控制端點顯示電流故障，那么就表明故障發生在外部區域。

圖3 配電網智能分布式Fig.3 Distributed intelligent distribution network

2）對故障區域進行隔離處理

在開環配電網當中，如果故障發生在內部區域，那么智能分布式FA會自動執行跳閘指令，阻礙故障電流的蔓延速度與范圍，將停電事故的發生范圍控制在合理的范圍之內，需要注意的是閉合開關的拒分信息在故障電流經過的前后可能會出現錯誤，此時需要相關的工作人員加以進行區分，保證盡快恢復供電。如果故障發生在外部區域，那么就要通過短暫延時時間加以判別，制定處理方案，非聯絡開關具有較大的脆弱性，當外部故障發生時，非聯絡開關往往是首先遭到損害的。因此需要將相鄰開關的故障信息加以收集整合，從而判斷故障的具體發生位置位于外部區域的哪個端點，原則上維持控制總控制閉合開關的原狀，針對特定區域的配網進行斷電維護，需要注意盡量縮短維護的時間，降低供電企業與用戶雙方的損失。

3）恢復故障區域的正常供電

一般而言，智能配網中的聯絡開關，在無故障的情況下應該是長期保持分閘狀態的，同時帶有可感知電流。當聯絡開關的左側發生功能故障，在較短的時間內就會蔓延及其右側，造成全面停電。在此情況下，需要通過智能分布式FA的自愈功能，爭取在最短的時間內對故障區域進行恢復供電處理，自愈的方法主要為DA集中式自愈。當聯絡開關的左側發生功能故障，造成失壓現象，那么就應該經過預先設定的時間進行延時處理，此時完好的電流開關會自動傳輸跳閘完成的信號至控制終端，通常情況下，很短時間之內聯絡開關就會恢復正常，供電自然也就恢復了。如果在進行上述的操作之后，仍然無法恢復故障區域的正常供電，可視為智能分布式FA的自愈功能失效，此時需要進行人工恢復處理。

5.2 開環配電網智能分布式FA的后備保護

通常情況下，開環配電網智能分布式FA的后備保護主要指的是通信故障方面的后備保護。通信是整個智能配網中智能分布式FA的核心技術環節，因此對通信技術的要求也特別高，當通信部分中斷的時候，通信功能便會受到很大的限制，此時需要將通信部分中斷的相關信息通過另一部分完好的通信環節傳輸至配電母站，參與檢修，以求在最短的時間內恢復通信正常。而當通信完全中斷的時候，聯絡開關的所有線路都會失效，就連最基本的通信功能都會蕩然無存，鑒于此，開環配電網智能分布式FA的后備保護是非常有必要的。后備保護具體操作為：當通信中斷的時候，首先，對中斷的性質進行判別，區分是部分中斷還是完全中斷，如果只是單一子站的通信無法正常進行，那么可以判定是部分中斷，如果全部子站的通信無法正常進行，那么可以判定是完全中斷。其次，當通信故障發生在本開關區域內部，可直接采用跳閘隔離處理，防止通信故障蔓延，而如果通信故障發生在本開關區域外部，則需要聯合EPON以太網加以處理，延時聯絡開關，切斷送電路徑，防止在通信故障的情況下，依舊向電網傳輸電力，對智能電網造成進一步的損壞，導致電力資源的浪費，擴大智能分布式FA的后備保護范圍與效果。

6 結束語

目前，我國的智能配網中智能分布式FA得到了廣泛的應用，實際的應用效果也比較理想，起到了保證供電正常，縮小故障發生范圍，加快恢復供電的作用。然而，由于我國的能配網中智能分布式FA起步較晚，整體水平尚處于較低的位置之上，實際的運行也受到了諸多的限制，比如：在智能分布式FA與出口斷路器的時間要求方面，理論上的最佳狀態是0.2~0.4 s，而我國的實際情況則是0.5~0.8 s，存在著明顯的差距，因此必須要進一步提高我國智能配網中智能分布式FA的整體應用水平。主要立足于自愈功能、通信功能、對故障區域的供電恢復功能等方面，合理預設條件，避免連帶性事故的發生，提升智能電網的安全性能。

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