配電網(wǎng)饋線組自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用分析

許明雷

[摘 要]饋線自動(dòng)化在工程領(lǐng)域又稱為配電線路自動(dòng)化，作為線路的核心要件之一，是實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)條件，同時(shí)又充當(dāng)配電自動(dòng)化監(jiān)控的角色。基于此，本文在分析饋線自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了饋線自動(dòng)化的控制方式及功能，進(jìn)而探討了饋線自動(dòng)化控制技術(shù)方式比較及應(yīng)用，最后分析了配電網(wǎng)饋線組自動(dòng)化應(yīng)用和發(fā)展情況。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)；配電網(wǎng)；饋線自動(dòng)化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.02.046

[中圖分類號(hào)]TM727 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2019）02-0-02

實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，能夠精準(zhǔn)地獲取遠(yuǎn)方饋線各分段對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，明確電壓與電流的具體狀況，同時(shí)還可以控制線路的合閘與分閘。當(dāng)線路出現(xiàn)故障后，能夠在極短時(shí)間內(nèi)識(shí)別故障類型并隔離該區(qū)段，確保非故障區(qū)域能夠正常供電。

1 饋線自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

縱觀國(guó)內(nèi)各大電網(wǎng)公司可知，其在10 kV架空線路網(wǎng)架領(lǐng)域，最為常見(jiàn)的當(dāng)屬單放射型以及“2-1”聯(lián)絡(luò)型兩種，可以發(fā)現(xiàn)二者的主干線路均配有若干分支，同時(shí)分支再次得以細(xì)分，這在很大程度上能夠提升線路的復(fù)雜度，同時(shí)任何一條分支出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致全條饋線出現(xiàn)停電現(xiàn)象，因此需要對(duì)饋線自動(dòng)化展開(kāi)進(jìn)一步研究，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)可以精準(zhǔn)地識(shí)別故障并將其從線路中隔離，從而將停電時(shí)間降低至數(shù)秒內(nèi)。總體來(lái)說(shuō)，當(dāng)下國(guó)內(nèi)饋線自動(dòng)化已經(jīng)取得一些進(jìn)展，在主站系統(tǒng)以及智能配電終端領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)較為成熟，然而故障的識(shí)別、定位以及隔離等方面依然擁有較大的進(jìn)步空間。實(shí)施饋線自動(dòng)化后，其主要目的便是提升故障的識(shí)別、定位以及隔離效率，盡可能縮小停電范圍，減少停電時(shí)間。

2 饋線自動(dòng)化的控制方式及功能

基于饋線自動(dòng)化方式，能夠提升線路的管控效率，獲悉遠(yuǎn)方饋線分段的具體參數(shù)，并完成分閘與合閘操作。當(dāng)發(fā)生故障后，能夠在第一時(shí)間識(shí)別并定位故障，從而在極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常供電。

（1）控制方式。控制方式具體可細(xì)分為兩種，即遠(yuǎn)方控制與就地控制，不同的可控設(shè)備將會(huì)帶來(lái)不同的控制方式。對(duì)于電動(dòng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)而言，其對(duì)應(yīng)的為遠(yuǎn)方控制方式，此時(shí)根據(jù)不同的情況的又可細(xì)化為集中式與分散式兩種；對(duì)于重合器以及分段器設(shè)備而言，其對(duì)應(yīng)的是就地控制方式。無(wú)論是上述哪種方式，都可以實(shí)現(xiàn)分閘與合閘操作。

（2）控制功能。運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控是最為核心的功能。在配電網(wǎng)中，當(dāng)線路出現(xiàn)永久性故障后，在開(kāi)關(guān)設(shè)備的輔助下能夠?qū)⒐收蠀^(qū)域及時(shí)隔離，對(duì)于環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的配電網(wǎng)而言可以起到負(fù)荷轉(zhuǎn)供的效果，并恢復(fù)正常供電。在完成故障設(shè)備的隔離作業(yè)后，若線路滿足相應(yīng)的約束條件，此時(shí)基于縮減停電范圍并確保用戶能夠正常用電，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，而該過(guò)程應(yīng)以自動(dòng)化方式展開(kāi)。若出現(xiàn)瞬時(shí)性故障，此時(shí)可以隨即開(kāi)展故障電流切斷作業(yè)，基于開(kāi)關(guān)自動(dòng)重合方式能夠維持線路的正常供電。

3 饋線自動(dòng)化控制技術(shù)方式比較及應(yīng)用

（1）就地式饋線自動(dòng)化。此方式對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，它對(duì)于通訊通道的依賴程度不高，僅憑重合器與分段器便可完成故障隔離，非故障區(qū)域的供電能夠在短時(shí)間恢復(fù)正常。在實(shí)際工程中，在重合器的基礎(chǔ)上輔助使用電壓—時(shí)間型分段器便可獲悉故障的具體位置。對(duì)于C類及以下供電區(qū)而言，此方式具有較強(qiáng)的可行性，集中體現(xiàn)在農(nóng)村以及城郊架空線路區(qū)域，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于此技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。

（2）智能分布式饋線自動(dòng)化。配電子站與終端相連，并進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交換工作，在配電子站的作用下能夠?qū)K端進(jìn)行控制，從而快速將故障隔離，維持線路正常供電。若通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，智能分布式控制系統(tǒng)依然可以正常工作。對(duì)于B類及以上供電區(qū)域而言，此方式具有更強(qiáng)的適用性，常見(jiàn)于敏感負(fù)荷電纜線路。目前，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用程度不高，依然處于實(shí)驗(yàn)與研究階段。

（3）集中式饋線自動(dòng)化。它密切依賴于通信以及主站集中控制方式，可以對(duì)配電網(wǎng)的各類數(shù)據(jù)展開(kāi)高精度采集，充分獲取配電終端的信息可以被主站，并明確配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，對(duì)故障加以識(shí)別并起到自動(dòng)隔離與恢復(fù)供電的效果。目前，該方式的主站系統(tǒng)以及終端方面已經(jīng)獲得了深度的發(fā)展，但考慮到遙控技術(shù)的安全性，該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景較少，對(duì)應(yīng)的故障自動(dòng)識(shí)別以及定位、隔離技術(shù)均有較大的進(jìn)步空間。

4 配電網(wǎng)饋線組自動(dòng)化應(yīng)用

4.1 配電網(wǎng)饋線組自動(dòng)化案例

本文圍繞實(shí)際配電自動(dòng)化工程展開(kāi)分析，該工程所涉及的區(qū)域內(nèi)共設(shè)有10 kV公用配電站1 500座，并配有145條線路，電纜化率達(dá)到96.57%，區(qū)域內(nèi)的聯(lián)絡(luò)率高達(dá)100%。該工程饋線可分為4個(gè)區(qū)段，當(dāng)下供電可靠率達(dá)到99.982%。

該區(qū)域采用的是4分段聯(lián)絡(luò)接線方式，如圖1所示。結(jié)合圖中信息進(jìn)行分析可知，#1為母線，共配有4個(gè)開(kāi)關(guān)，其中S1代表的是母線出口斷路器，剩余3個(gè)則為分段開(kāi)關(guān)。U1-U4分別代表各個(gè)分段設(shè)有的配電站個(gè)數(shù)，聯(lián)絡(luò)1-4指的是饋線的4個(gè)聯(lián)絡(luò)。

圖1 典型4分段4聯(lián)絡(luò)接線示意

通過(guò)此次饋線自動(dòng)化改造，旨在將區(qū)內(nèi)供電可考慮提升至99.9%的水平。由于區(qū)域內(nèi)電纜化率較高，同時(shí)考慮到資金等因素，最終將集中性饋線自動(dòng)化作為本次工程的主要方式。具體內(nèi)容有：①對(duì)配電自動(dòng)化主站進(jìn)行優(yōu)化配置；②對(duì)線路以及站點(diǎn)設(shè)備展開(kāi)全面升級(jí)；③進(jìn)行配電自動(dòng)化改造；④搭建用電通信網(wǎng)絡(luò)，提升信息整合質(zhì)量。基于效益性原則，在充分滿足本次供電可靠率改進(jìn)要求的同時(shí)，力求最大程度縮減停電時(shí)間。因此，對(duì)區(qū)內(nèi)的145條饋線進(jìn)行了全面改造，基于不同的配置方法對(duì)饋線進(jìn)行了優(yōu)化，具體如表1所示。

考慮到區(qū)內(nèi)大多采用地下電纜供電方式，因此在優(yōu)化配置時(shí)并未設(shè)置重合器方式。本次饋線自動(dòng)化配置共耗費(fèi)資金3.5億元，相較以往，停電時(shí)間投資成本減少了0.43 h/億元。

4.2 全自動(dòng)式配置方式

在確保供電可靠率達(dá)到99.9%的基礎(chǔ)上，最大限度縮減停電時(shí)間，依據(jù)上文所介紹的優(yōu)化方式，最終對(duì)區(qū)內(nèi)的145條饋線進(jìn)行了全自動(dòng)化配置，具體如表2所示。

4.3 分析

隨著改造投入資金不斷增多，將會(huì)逐步提升供電可靠性，但應(yīng)注意，當(dāng)可靠性達(dá)到某一極限水平后，隨著投資成本的增多，帶來(lái)的可靠性效果并非表現(xiàn)出完全的正比關(guān)系。在對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)時(shí)刻圍繞自動(dòng)化建設(shè)的準(zhǔn)則展開(kāi)，應(yīng)增強(qiáng)配電終端與通信系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，杜絕出現(xiàn)邊建、邊改現(xiàn)象。全自動(dòng)化方案有很多，饋線自動(dòng)化只是該體系內(nèi)的一種可行方案，在本項(xiàng)目中重點(diǎn)圍繞半自動(dòng)化配置方案展開(kāi)。

5 發(fā)展情況

目前，全國(guó)范圍內(nèi)都逐步加大了配電自動(dòng)化建設(shè)力度，各省網(wǎng)也已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)展了此方面的工作，尤其體現(xiàn)在城市核心區(qū)的改造工程中。在對(duì)城市核心區(qū)進(jìn)行改造時(shí)難度較大，該項(xiàng)工程需要改變固有的配電網(wǎng)設(shè)備，并重新進(jìn)行配置，因此存在施工困難、成本耗費(fèi)大的問(wèn)題。

在配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)過(guò)程中，需要充分分析城市的形式與特點(diǎn)，以內(nèi)部各區(qū)域的供電可靠性需求為準(zhǔn)則，充分考慮單位停電時(shí)間要求，從而制訂出科學(xué)、合理的優(yōu)化方案，增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性。部分地區(qū)對(duì)于可靠性的需求較低，因此以重合器式為佳，從而減少了通信網(wǎng)建設(shè)以及自動(dòng)化改造等方面的工程量。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文圍繞實(shí)例展開(kāi)分析，提出了饋線自動(dòng)化改造的具體方案，從而將區(qū)內(nèi)供電可靠率提升至新的水平，具有一定的參考意義，但依然存在很多不足，諸如工程外界因素、配電終端數(shù)量等都有待深入研究。

主要參考文獻(xiàn)

[1]李兆拓，楊波.智能分布式饋線自動(dòng)化系統(tǒng)在多聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電氣應(yīng)用，2018（1）.

[2]趙龍，黎海亮.饋線自動(dòng)化在鐵路配電網(wǎng)的工程實(shí)踐[J].城市道橋與防洪，2018（10）.

[3]王俊融，歐家祥.混合型分布式10 kV線路饋線自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析[J].法律方法，2011（11）.