配電網饋線自動化技術及其應用

趙迎亞 崔惠

摘 要：隨著我國經濟技術的全面發展，民眾的生活水平得到了大力提升，電力資源作為一種與民眾日常生活和社會生產密切相關的現代能源，對供電穩定性提出了更高的要求。在信息技術和能源技術飛速發展的大背景下，電力傳輸技術經歷了一個飛速發展的過程，配電網饋線自動化技術就是其中的典型代表，給全社會提供了高質量的電力能源。該文在前人研究的基礎上對配電網饋線自動化技術進行了重點介紹，并著重分析了其在輸電工程中的應用，希望對我國電力系統的進一步發展有一定的指導意義。

關鍵詞：配電網饋線自動化技術 電力傳輸 能源 環網配電

中圖分類號：TM727.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（a）-0035-02

我國電力傳輸系統主要包括發電、輸電、配電和用電四個環節，其中配電環節是輸電與供電的轉換樞紐，在電力系統中起著關鍵的作用。電力輸運工程是關乎國計民生的重點工程，近年來在黨和政府的大力扶持下，中國電網總公司投入了大量的人力、物力、財力進行輸電技術的研究，取得了豐碩的成果，基本建成了覆蓋全國范圍內的自動配電技術，大大改善了傳統供電系統的弊端，為國民提供了高質量的電力供應。但是與其他輸電技術發達的國家的相比，我國的輸電系統還存在很問題，尤其是配電自動化技術還存在較大差距，因此，積極探索配電網饋線自動化技術在電力系統中的應用是電力工程師的重點研究課題。

1 配電網饋線自動化系統的基本構架

配電網饋線自動化技術是建立在自動化技術和現代通訊技術之上而發展起來的一門先進的配電技術，從結構上來說主要包括主站、FTU、負荷開關、高級應用配置以及配電網等系統組成.系統故障檢測、故障處理以及系統重建等都是基于主站系統來實現的。當系統的某一關鍵部位出現故障時，FTU系統會自動對故障部位進行檢測，并通過系統內部的數據傳輸線路將故障位置和故障信息上傳到主站系統中，主站系統內的計算機會根據故障位置的故障類型、負荷情況、運行方式等進行統一的計算與分析，尋找出最優的解決方案，在核實無誤后發出修復指令，指揮相應的修復系統進行相關工作。另外，在主系統之內還存在根據工作內容和工作方式而劃分的電力傳輸子系統，這些子系統不僅與主系統具備相同檢測、分析、診斷以及自動修復等功能，還可以在主站發生故障時，暫時頂替完成通訊、自動配電等功能，有效地降低了因設備故障而發生的停電事故。

2 配電網饋線自動化的技術特征

2.1 配電網饋線自動化的基本功能分析

饋線自動化技術簡稱FA，其基本功能就是在系統某一部位發生故障時可以利用物理開關的結構在幾秒或是幾十秒內切斷電源，最大限度地減小局部設備故障對系統整體產生的不利影響，并利用主站快速的分析能力和故障處理能力在幾分鐘內實現故障的計算、處理措施的選擇以及處理指令的發出等，理想狀態下可以在十幾分鐘之內實現恢復供電。配電網饋線自動化需要的投入資金比較大，容易受到網絡黑客的攻擊，造成整個自動系統的崩潰。為了應對這一問題，我國電力系統積極引進以太網和GPRS等先進技術，并建成了新型的FTU饋電自動系統，主要有光線以外網、無線、專線等工作模式，有效地控制了工程建設成本，降低了故障發生概率，具備優良的性能。

2.2 配電網饋線自動化系統工作模式

配電網饋線自動化的主要工作流程分為故障診斷與故障識別等兩個工作階段。故障處理是配電網饋線自動化系統最主要的功能，相較于傳統配電系統重合閘的工作形式相比，饋線自動化技術更具可靠性、靈活性與及時性，可以對線路故障、瞬時或永久故障等進行及時在線處理，有效地避免了電閘切斷電源給系統帶來的電流震蕩影響，降低了對電路系統的二次損壞。饋電系統故障自動檢測系統的工作流程分為3個階段：以配電終端為基礎進行故障檢測、子系統分析中心進行初步處理、主站系統收集數據進行集中處理。如果子站系統不能成功實現故障部位的隔離就會將相關信息送交主站系統進行計算、整體調度和集中處理。

饋線自動化系統中的FTU模塊負責對收集的故障信號進行集中計算與處理，可將電流的瞬時采樣值作為故障評判標準。如出現單相電的接地故障時，零線電位會出現與正常線路相反的情況，且正常線路的電壓值是故障電位的1.5倍以上，基于這些電路信息FTU系統就會自動識別這些電路特征，判定故障等級。但是從目前我國輸電網配電系統的工作情況來看，由于普遍采用中性點不接地等零序分量幅值小的模式，造成了故障診斷的準確性下降，因此可以通過增設開關操作序列提示等功能提升對接地故障的檢測準確性。

3 配電網饋線自動化技術在電力系統中的應用

3.1 FTU和DTU的故障處理

自動終端系統中重要的功能單元是FTU和DTU采集系統，分布在整個供電電路的各個部位，對固定位置的電壓、電流等進行實時采集，并將收集數據送入子系統的數據分析中心進行計算分析，及時發現電路中的故障，并對故障的性質、類型、破壞程度等上報主系統。簡而言之，饋線終端在故障檢測和解決的過程中扮演執行者和一線工作者的角色，是FA系統中的重要組成部分，對異常信號的敏感性識別和數據的實時傳輸是保證故障檢測效果的關鍵。

3.2 對于架空線路的故障處理

由于空間、地面情況等的影響，很多輸電線路無法再地表或是地下進行鋪設，傳統的架空線路的故障檢測都是在發生短路或是斷電以后由人工進行分區域的檢測，耗費大量人力物力的同時工作人員的安全難以保障。應用配電網饋線自動化系統可以很好地解決這些問題。在某段架空線路出現故障時，柱上的FTU檢測裝置通過與子站、主站等進行協同作用，共同實現故障的定位、故障類型和原因等的分析，并將檢測和分析結果呈報總控制室的值班人員，以便采取進一步的補救措施。其中，故障位置的檢測由FTU完成，而故障的分析、應以指令的發布以及供電恢復等由FTU系統、子站系統和主分析計算中心共同完成。

3.3 故障檢測過程中的時間分配

電力系統出現的故障一般分為兩種，即永久性故障和主干線路故障。當架空線路發生永久性故障時，變電系統會及時進行斷電保護并試行通電，對于故障分配的時間通常為3～5 s。當試行通電沒有成功，系統自動評定為主線路故障。配電網饋線自動化系統的子系統承擔著故障信息和開關閘等信息收集的主要工作系統，故障定位時間大約為1秒，若采用RTU技術進行轉發則需要3～5 s的時間。通過配電網饋線自動化系統進行故障檢測和修護等工作在幾分鐘之內就可以完成，大大加快了故障搶修效率，提升了工作質量，節省了大量的人力物力財力，促進了電力系統的全面發展。

4 結語

綜上所述，配電網饋線自動化技術是當今電力系統先進技術的典型代表，極大地提升了電力系統故障的修復速率和修復質量，將電力故障帶來的不利影響降到了最低點，為經濟發展和民眾生活水平的提升提供了技術支持。電力工程師應該立足于我國的電力系統建設現狀，針對配電網饋線自動化系統中存在的問題進行深入探究，運用科學的手段促進配電自動化技術的全面發展。

參考文獻

[1] 張健.配電網自動化技術在平谷地區的應用研究與方案設計[D].華北電力大學，2014.

[2] 林功平.配電網饋線自動化解決方案的技術策略[J].電力系統自動化，2001（7）：52-55.

[3] 葛樹國，沈家新.10kV配電網饋線自動化系統控制技術分析及應用[J].電網與清潔能源，2012（8）：29-34.

[4] 田斌，王全安，宋志華.配電線路自動化系統配置及其運行方式研究[J].中小企業管理與科技：上旬刊，2013（2）：307-308.

[5] 王文博，馮光，李珊珊，等.基于不同接線模式的饋線自動化實現方式[J].電力系統及其自動化學報，2013（6）：72-78.