農電系統縣級城市配電自動化模式分析①

張芝雨

(許昌職業技術學院 河南許昌 461000)

0 引言

中國地理面積比較廣，各個城市用電量非常大，對電力行業提出更高的要求。除此之外，縣級城市用電量也非常多，在全國用電量中占比40%。盡管用電量比較大，但是農電系統供電可靠性相對而言較低，僅達到了93%。為了提升農電系統可靠性，需要應用自動化配電模式。因為縣級城市配電網結構多采用輻射供電，環網供電開環運行環路整體來說較少，除此之外，饋線的支線數量比較多，配變容量不足。為了將這些問題解決，需要選擇合適的農電系統縣級城市配電自動化模式。

1 農電系統縣級城市配電自動化結構

合適的系統模式直接關系到縣級城市供電質量，同時與配電自動化技術規劃的經濟性、可靠性等聯系非常密切，由此可以確定配電自動化自動模式中最為核心的便是系統總模式。配電自動化系統有諸多層次，分別對各個層次進行管控[1]。管控過程中可以總結配電自動化自動模式的作用：(1)配電自動化系統運行過程中一旦面臨突發性問題，可以及時將其解決；(2)各個層次結構模式之間帶有獨立性，若其中一個層次結構面臨問題，還可以發揮其他層次的備用性，如此保證系統運行的可靠性；(3)通過該分層結構模式可以有效降低配電自動化系統運行過程中消耗的流量，節省投資成本。一般劃分系統層次結構的過程中，涉及諸多影響因素，例如配電網規模以及投資。所以，需要按照實際情況挑選合適劃分方法，將系統的優勢發揮到最大。

配電自動化系統結構模式涉及2種類型，即3層結構和2層結構。對于縣級城市而言，配電自動化系統更多是運用3層結構模式。其中第一層為配電主站層，是系統的信息中心，同時也負責系統管控與監督；第二層為配電子站層，負責區域性數據的集散，利用配電子站層結構信息可以實現數據的上傳下達，若饋線自動化運行過程中面臨故障，也可以對其進行自動處理；第三層為配電終端裝置層，按照電力環路進行有效分布，一方面可以采集有效的數據，另一方面則可以嚴格執行系統發布的控制命令。若配電網環路不是十分復雜，可以采用2層結構，其中不包括配電子站層。

2 農電系統縣級城市配電自動化模式設計要點

一般農村電網的地理位置比較偏遠，所應用的技術也有待創新，要想真正實現配電網自動化，期間存在一定難度。有關部門需要發揮現代化通信設施優勢，在縣級城市內實現遠程自動控制以及用電調度。目前農電系統配電自動化模式的運行與管理，是在計算機系統、通信系統中進行，如果電網運行出現故障，配電自動化系統內部的主站、子站按照配電終端傳輸的數據，可以判斷故障所在位置，快速完成故障排查、維修工作。配電終端采集數據在整個配電自動化系統中非常重要，是基礎數據主要的渠道，同時也是控制的有效方法，其中主要涉及到端數據采集服務器、串行通信設備、時間同步裝置等配件。如今電子技術、計算機技術在我國已經實現廣泛普及，遠程通信終端性能不斷加強，經濟性降低，對于農電系統配電自動化模式的設計與推廣有重要意義。

3 農電系統縣級城市配電自動化模式

3.1 就地控制模式

3.1.1 電壓型饋線自動化控制

電壓型饋線自動化控制模式在實際運用過程中，需要對饋線失壓+時限+首端開關重合器進行判斷，使其中所具備的饋線自動化控制功能得到充分發揮。其中提到的電壓型開關即一旦饋線失壓狀態下，開關會自動跳開，這時如果饋線來電，開關便會延時合閘[2]。由此可以總結電壓型饋線自動化控制的優勢，操作比較簡單，節省了通信這一環節，同時也可以減少成本，電壓型開關通過交流操作電源，由此便無需使用蓄電池，提高開關操作的安全性，對于縣級城市配電網自動化目標的實現有重要作用。但該模式也存在一些不足，例如開關重合次數較多，會增加停電頻率，從而影響到系統的正常運行。此外，系統無法對單相接地、斷相等相關故障進行準確識別，一些多電源電力環路就地網絡重構也有一定難度。

3.1.2 重合器饋線自動化控制

將重合器當作分段開關，其優勢在于發揮重合器的保護作用，可就地將故障隔離。重合器饋線自動化控制的優勢主要表現在以下幾個方面：如果饋線出現瞬間故障，無需首端開關進行一次重合閘，線路與故障點距離最近的重合器完成一次重合閘動作，規避全線路引發的短時停電現象，同時也降低瞬間故障狀態下的停電影響力。同時，該模式節省了通信環節，可以將故障快速隔離。但是，因為重合器自身帶有保護作用，利用時限對重合器保護動作可選擇性進行保護，所以會增加饋線的分段，保護級差配合難度增加。

3.1.3 分段器控制饋線自動化

自動分段器主要是由負荷開關和控制器組成，將自動分段器與首端開關重合器相結合，便可以獲得分段器就地控制饋線自動化模式。分段器動作主要是以發生故障電流次數的記錄作為整定的依據，故障電流最大次數、首端開關重合器之間重合次數要一致。首端開關重合閘析出不能超過3次，而自動分段器分級最多為3級。應用自動分段器對動作進行記錄，需要滿足以下幾點要求：(1)故障電流超過整定值；(2)記錄故障電流的次數不超過3次；(3)饋線失壓與線路電流不能超過300 mA。只有具備以上3個條件，自動分段器便會在運行的過程中自動跳開負荷開關并且進行故障的隔離。

通過對實際運行過程的分析可知，自動分段器饋線自動化控制的操作簡單，節省通信環節與成本，缺點是只能自動隔離故障，不支持網絡重構，同時自動分段器級數存在一些限制，例如首端開關重合閘的次數。所以該模式主要被運用到輻射配電網絡當中。

3.1.4 故障信號差動保護控制饋線自動化

故障信號差動保護方式這種自動化模式，是以FTU所具備的通信能力為前提，為其提供有效差動保護通道，與普通差動保護存在差別。會在運行過程中對比鄰近FTU故障狀態信號等，以此進行故障隔離。該控制模式在實際運用的過程中所呈現的最大優勢是可以高效完成隔離故障，速度為150～300 ms[3]。然而差動保護通道務必要保證有效運行，只有如此才能真正發揮出差動保護通道的作用。

3.2 遠方控制模式

遠方控制饋線自動化模式主要是按照FTU傳輸的故障信息，將其集中在配電主站當中，這時饋線自動化軟件會按照故障信息、網絡拓撲之間呈現的聯系，做好故障診斷、判斷，明確故障位置，同時下達遠方遙控指令，高效完成故障隔離以及網絡重構。一方面，遠方控制模式中的信息具有一定的集中性，另一方面還可以準確判斷故障所在位置，為優化與重構提供方便，這也是該模式得到廣泛運用的原因。

通過實際應用可以總結遠方控制饋線自動化模式的優勢，開關動作較少，首端開關保護無需升級改造，僅需一次重合閘；饋線自動化一旦出現故障，可以快速進行處理，并且將故障處理時間縮短至幾十秒。除此之外，該模式支持饋線自動化分層處理，體現出網絡優化重構這一效果。配電網本身帶有SCADA的功能，具有非常強的適應性，可以在不同網絡中得到運用。針對該模式的不足，一方面系統所需成本較多，要有配套的配電主站、通信等作為支持，饋線自動化功能需要在配電網通信系統的基礎上才能充分發揮，且通信系統要有極高的穩定性；另一方面，終端要搭配不間斷電源運行，一般會選擇充電器和蓄電池這種組合，蓄電池使用時間與可用容量有直接關系。

3.3 遠方就地控制模式

農電系統縣級城市配電網中的一次網絡包括環網供電，輻射型供電的運用比較多。主環路中設置諸多支線，支線的長短不一，所以選擇饋線自動化控制模式要滿足具體要求將其組合。電力環路網絡結構建議選擇遠方控制模式，放射形網絡建議選擇就地控制模式。如果系統通信處于正常狀態，建議采用遠方控制模式，若相反則使用FTU就地控制，期間需要注意遠方控制模式與就地控制模式相輔相成。

4 結束語

農電系統縣級城市配電自動化模式的選擇，必須要結合實際情況，做好統一規劃，按照具體流程進行落實，充分發揮配電自動化模式優勢，提高農電系統供電可靠性，這也是今后有關部門工作的重點。