基于配電網架空線路的智能分布式饋線自動化實現及應用分析

陳錦標

[摘? ? 要]傳統的饋線自動化模式具有一定的缺點，對此，要對其進行優化升級與改造，基于智能型終端來對應提出智能分布式饋線自動化改造方案。文章重點分析了智能化分布式饋線自動化的運行原理與實現方式。

[關鍵詞]配網架空線路;智能分布式饋線自動化;實現;應用

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–02

Realization and Application Analysis of Intelligent Distributed Feeder

Automation Based on Overhead Lines of Distribution Network

Chen Jin-biao

[Abstract]The traditional feeder automation model has certain shortcomings. For this， it is necessary to optimize， upgrade and reform it， and propose an intelligent distributed feeder automation transformation plan based on intelligent terminals. This article focuses on the analysis of the operating principles and implementation methods of intelligent distributed feeder automation.

[Keywords]distribution network overhead line; intelligent distributed feeder automation; realization; application

配網自動化能夠極大地提高配網供電安全性、可靠性，從而全面提高配網系統的供電服務水平，創造出理想的配網運行經濟效益與社會效益。饋線自動化則可以高效地定位、隔離配網故障，并及時地回歸供電，提高配網系統的自動化水平。

1 配網饋線自動化類別

配網系統中的饋線自動化，根據故障處理方式被規劃為：集中型饋線自動化與就地型饋線自動化。前者要求配電自動化主站的運行，利用通信網絡系統來動態監測配網的工作狀態，利用遠程控制開關來隔開故障，并能回歸非故障區的電力，一般用在有著高安全性要求的配網。后者則可以自行地處理故障，具體包括重合器式與智能分布式兩種。前者屬于非通信類故障處理模式，主要借助自動化開關之間的配合來達到饋線自動化目標，其造價成本較低，使用范圍更廣。然而，隔離故障過程中必須自動化開關反復地重合閘操作，從而反復地沖擊線路，故障隔離時間更長。智能分布式饋線自動化主要是利用智能終端間的信息溝通、交流等來達到故障的隔離、定位，提高了故障處理效率，也減少了對通信系統的依賴。

隨著現代科技的發展，多數地區選擇智能分布式饋線自動化模式，主要借助無線通信通道，憑借相鄰配電智能終端之間的數據交流來就地實現故障的定位、隔離，并能達到非故障區域的正常供電。

2 電壓—時間型饋線自動化

電壓—時間型饋線自動化屬于最具代表性的就地饋線自動化，非常適合線路分段聯絡就地隔離故障，具體如圖1所示。

圖1中， CB1/CB2屬于變電站出線開關， FS1–FS5屬于分段開關，LS為聯絡開關，常規模式下，變電站出線開關與分段開關都為合閘模式，聯絡開關則為分閘模式。FTU為自動化終端，負責和配網主站之間進行信息的交流和互動。

如果線路a出現故障，CB1位置因為故障電流而跳閘，對應的FS1、FS2、FS3都由于失電壓處于分閘模式。首次重合閘延時以后，變電站出線開關CB1重合，對應的FS1、FS2繼而得電壓，經延時XF時限自動化合閘。如果FS2合閘于故障，將導致CB1又一次發生跳閘，從而導致FS1、FS2又一次因為失電壓發生分閘。FS2因為維持合閘的時長低于Y時限，從而導致鎖定至分閘模式，分段開關FS3因為處于分閘部位測出殘留電壓也對應處于分閘模式，在第二次重合閘延時后，CB1也對應二次重合，分段開關FS1獲得電壓，經XF時限自動合閘，就能回歸分段開關FS2前一段完整線路的電力供應。聯絡開關LS如果故障一端失電壓，經延時XL時限以后，能自動地合閘，回歸FS3后段完整線路的電力供應。 架設聯絡開關LS的兩端帶電時間尚未高于Y時限，無需重合閘。同時，為了預防電網的閉環運行，任何一個時限內所測出的聯絡開關如果帶電，則要讓一切分段開關不再合閘。通過上面的分析，能得出：不同開關的動作信息與時間之間的對應關系。具體如圖2所示。

無需主站的運行，只依賴于自動化開關的自動運行、時間配合等，饋線自動化就能達到就地隔離故障的效果，而且也能回歸非故障部位的電力供應。然而，實際的故障隔離操作中，變電站出線開關必須重合閘兩次，如果隔離的時間過長則將對電網系統帶來嚴重的沖擊。

3 智能分布式饋線自動化

要想控制故障處理時間，減少非故障區域回歸正常供電的時間，并有效控制開關動作對電網系統帶來的沖擊，則要依靠已有的電壓—時間型饋線自動化原理來深入改造。具體方法：對初始的終端控制器進行升級，使得此控制器兼具智能化功能又具備電壓—時間型饋線自動化的功能。智能終端控制器應選擇4G無線網來連接，而且要創設兩大相對獨立的信息通道，其中一個通道負責配網主站和終端間的自動化數據的傳輸，另一個則負責相鄰終端間智能分布自動化數據的傳輸。

4 故障隔離的原理

如果a處故障，CB1能測出故障電流從而跳閘，對應的FS1、FS2、FS3都由于失壓而分閘，分段開關FS1、FS2終端都能測出故障電流，對應的FS3與聯絡開關LS終端未能測出故障電流，由于首次重合閘延時，CB1重合閘，分段開關FS1獲取電壓，終端則將朝著FS2發出信息查詢有無故障電流出現，如果結果證實FS2終端測出故障電流，對應的FS1經延時XF時限自動合閘，對應的FS2得到電壓，同時，它的終端也將朝著分段開關FS3傳輸咨詢信號，詢問有無故障電流出現。如果確認FS3終端無故障信號，即可鎖定故障點處于FS2–FS3之間，此時，分段開關FS2、FS3勢必同時鎖定于分閘部位，以此來隔離故障。如果聯絡開關LS故障端失壓， 終端則將朝著FS3終端發來咨詢，如果發現FS3終端未能測出故障電流，是否存在故障電流，如果分段開關FS3終端未能測出故障電流，LS經延時XL時限后能自動地合閘，從而回歸FS3后段完整線路的正常供電。

從上面的故障隔離來看，不同開關的動作和時間有著對應的契合關系，通過對比與分析能得出：智能分布式饋線自動化更具優勢功能，無論是故障的定位、隔離還是重新回歸非故障區的電力供應，變電站出線開關、故障點電源端的分段開關等都僅需重合閘一次，和電壓—時間型饋線自動化對比起來，不僅能控制故障處理時間，也能控制開關動作對電網帶來的沖擊。

5 異常問題的處理對策

5.1 非正常通信

圖1中，如果a處出現故障，且FS2終端通信沒有異常，則分段開關FS1、FS2終端都會測出故障電流，然而，如果分段開關FS1獲取電壓，終端就不能接收來自于分段開關FS2終端信號，此時的FS1可以采取后備故障處理模式，鎖定于分閘模式，對于FS3，終端未能測出故障電流，且未能收到來自FS2的終端信息，也對應鎖定至分閘模式。

5.2 開關拒動

如果a處出現故障，CB1跳閘以后，分段開關FS2依然為合閘模式，FS1獲得電壓以后，終端則能獲得來自FS2終端的故障定位相關的信息，FS1啟動近后備故障處理模式，再經延時，則使得FS2維持在合閘模式，終端則朝著FS1的終端來傳輸隔離失敗的命令，FS1終端獲得此信號以后，則會讓分段開關FS1鎖定在分閘模式，也能隔離故障。

6 試驗檢查驗證

現在采用試驗驗證的方式來分析智能分布式饋線自動化開關是否正確、科學、合理地動作，參照現場架空線路，借助最初的負荷開關、智能終端等創建一個試驗模型，如圖3所示。

圖3中，72T1開關，43T1開關，25T1開關等都屬于分段負荷開關，48T1則屬于聯絡負荷開關，FTU為智能終端。

如果分段A、B、C中出現故障，可以利用繼電保護儀器來填入短路電流，同時對通信常規與異常條件下的接地故障與相間故障加以模擬，并對應記下不同開關的動作狀態與時間。能夠得出以下試驗結論。

A處發生故障時，通信狀態正常時，將出現接地與相間故障，智能分布式饋線自動化動作;通信狀態異常時，也將發生接地與相間故障，則將處于電壓—時間型饋線自動化狀態。

B處出現故障，通信狀態正常時，如果出現接地與相間故障，智能分布式饋線自動化將發揮作用;相反，若通信不正常，

電壓—時間型饋線自動化則將發揮作用。

通過試驗結果來看，智能分布式饋線自動化可以發揮更為優勢的隔離功能，能夠安全地隔開故障。例如，接地故障、相間故障等，通信沒有異常時，動作模式則進入智能分布饋線自動化模式，通信狀態非正常時，動作模式則能自動地切換至電壓—時間型饋線自動化。

7 結語

通過本文的試驗與實踐分析得出，架空線路系統的電壓—時間型饋線自動化能夠發揮故障定位、隔離的功能，也能回歸非故障區的正常供電，然而，其缺點在于效率低下、時間長、而且反復沖擊電網。要想有效地抑制上面的缺點，就要采用智能終端的智能化分布式饋線自動化系統，此系統具有高度的自動化智能化功效，能夠有效地控制新增智能分布式饋線自動化所提出的維護難題，而且智能分布式饋線自動化也能憑借臨近終端彼此間的故障電流互動，根據故障點電源一端來測出故障電流信號，實際的故障處理操作中，能夠最大程度地控制故障處理時長，而且能夠控制對電網的沖擊。將此自動化系統應用于配網系統，能確保配網系統的安全、可靠供電。

參考文獻

[1] 袁欽成.配電系統故障處理自動化技術[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 中國南方電網有限責任公司.中國南方電網城市配電網技術導則[M].北京：中國水利水電出版社，2006.