基于10kV配網分布式區域自動化方案分析

刁子豪

摘要：本文首先簡單介紹了傳統配網饋線自動化方案的缺點，然后，則具體分析了10kV配網分布式區域自動化系統方案的運行與實現。

關鍵詞：10kV配網自動化系統;供電;安全性

0 ?引言

經濟的建設與發展增加了對電力電能的需求，對此電能質量也面臨著更大的挑戰，如何提高供電可靠性成為電力行業面臨的艱巨任務。通過改良配網自動化系統，采用分布式區域自動化方案，則能妥善提高供電可靠性。

1 ?傳統配網饋線自動化系統方案

1.1 基于電壓時間型開關的饋線自動化方案

此方案一般通過重合器、分段負荷開關等來逐步、逐序進行重合控制，達到對故障的隔離，并重新供電。其優勢為：節省了通訊環節，成本低，方便實施，缺點為：故障出現時可能造成饋線出線開關跳閘，未發生故障段也將斷電。要想隔開永久性故障，必須對饋線出線開關進行二次重合閘，使得未發生故障的部分反復停電，從而頻繁地襲擊系統。一般在1-3分將故障隔開，延長了故障隔離時間。

1.2 主站集中式自動化方案

此自動化方案主要依托于負荷開關，將其充當分段開關，其特點為：線路故障依然通過變電站出線斷路器開關跳閘的方式得以處置，憑借饋線終端所傳輸的故障檢測數據、信息等來達到定位、隔開故障，并對應回歸非故障區域的正常供電。在這一方案下，一般由控制主站借助通訊系統來統一搜集來自于不同饋線終端的故障信號，結合系統拓撲構造、預設算法等來鎖定故障，以遠距離自動化控制方式來達到轉供電目標。這一自動化方案可以高效地監督、檢查中壓配網的故障是否被隔離，其功能也更為健全，無需變電站的出口斷路器發生重合閘反應，也省去了系統可能遭受過流沖擊的問題，適合于架空線路、電纜線路等。其缺點為：要求通訊通道、控制主站等的運轉，成本較高。不適合于多監控點的配網系統，而且無論是通訊系統還是主站發生故障都需要更長的時間進行查找，供電恢復時間更長，而且任何一條線路的故障都必須全線跳閘斷電，為用戶帶來諸多不便。以下為負荷開關作為分段開關的主站集中式自動化系統。如圖1所示：

1.3 雙電源互為備自投的饋線自動化方案

將兩路電源都安裝在各個公用電房，并將這兩路電源充當進線，憑借備自投控制器來達到兩路電源進線的彼此備用，從而達到高度穩定、安全地提供電能。線路開關選擇負荷開關，變電站的出口開關負責故障保護。理論上來看，此饋線自動化方案在供電方面更加平穩、安全、可靠，然而，缺點在于其主干線往往需要更多的電纜、開關等的之處，需要較多的投入，而且設備的使用效率也更低。

2 ?分布式區域自動化方案

2.1 基于電流差動保護的自動化方案

從上個世紀初期，電流差動保護技術已經應用于電力系統，由于現代通訊科技、電子科技等的進步，各類保護裝置都逐步更新并應用于高壓輸電線路保護中，從差動保護的通道方面，各種差動保護更新換代，經歷了導引線差動保護、微波差動保護、光纖差動保護等。其中電流差動保護具有一定的先進性，因為這一保護體現出高度的靈敏性、方便易于操作、動作快等優勢特征，最主要的是差動電流能夠有效地控制負荷電流的干擾，可以被用在不同供電系統的拓撲構造，普通的單端電氣量保護難以達到此效果。然而，長期以來電流差動保護多數應用在高壓輸電系統，這是由于此要求高昂的通訊信道提供信息傳輸，需要更多的資金投入。隨著現代通訊科技、自動化技術等的發展，不同類型的新材料、技術等的引進，傳統的光纖材料與線路等逐漸走向平民化，這就使得長久以來影響光纖差動保護的通訊通道建設問題不復存在，使得配網光線差動保護的應用創造條件。

2.2 基于光纖差動保護的自動化系統

2.2.1自動化系統目標

區域內部的干線故障時，能及時切斷（在100ms以下），區域內部分支線路出現故障能夠就地切斷，時間也要控制在100ms以下，其他的未發生故障的區域能夠自動地轉供電，時間也要控制在500ms以下。

2.2.2自動化系統方案

區域內部的配網主線主要通過兩路10kV電源來提供電能，公共開關房內部一律安裝斷路器開關，各個電房之間以手拉手的方式相連，可以將2號電網環網開關充當聯網開關。

公共電房之間通過光纜點來實現彼此通訊、達到點與點之間的聯系和對接，從而為智能測控單元的光纖差動保護創造一個理想的信息傳輸通道，同時，它也將為網絡備自投創造一個信息數據交流的通道。如圖2所示：

主體線路如果出現故障，光纖差動則能對應提供過流保護、零序保護等，從而及時、有效地切斷故障。用戶負荷的分支則可以從分界控制設備來對應進行就地保護。

2.2.3方案故障處理流程與方法

第一，區域系統中當1號、2號公用電房中的線路出現問題，光纖差動保護發出動作，線路2端斷路器開關分閘，隔出故障，聯絡開關與智能測控單元能夠獲取差動保護動作標識，并收到差動保護動作的兩大開關位置都顯示為“分位”，同時，達到其余的備自投條件，備自投控制聯絡開關則為合閘狀態，2號公用電房的變電站2號線則能夠回歸正常供電。

第二，區域內當1號公共電房中的某一支線出現問題，其開關保護將動作，就地隔出線路故障，其余的線路依然正常運行。

第三，區域內部，變電站1號線、公共電房二者中間發生線路故障，對應的1號開關保護發出動作，對應的進線開關也失去電壓發出分閘動作，2號公共電房聯絡開關備自投控制，閉合聯絡開關，則可以讓1、2號電房正常供電。

3 ?結語

配網自動化技術持續進步為配網自動化方案提供了全新的方法和出路，只有積極地采用多種自動化技術，才能實現配網系統的高度平穩、安全供電，分布式區域自動化技術已經成為發展相對完善、合理的技術，將其應用于配網系統，能夠發揮應有的自動化功效，從而提高供電的安全性、可靠性。

參考文獻

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