實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化的方式及應(yīng)用研究

摘 要：針對配電自動化系統(tǒng)分層次發(fā)展的思路，探討了饋線自動化技術(shù)及其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，介紹了一種新型的饋線自動化設(shè)備及其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；饋線自動化；FTU終端

中圖分類號：TM文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0341-01

1 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對電的需求越來越大，對供電可靠性、經(jīng)濟性要求的不斷提高，加之國家為促進經(jīng)濟發(fā)展、加大基礎(chǔ)建設(shè)投資產(chǎn)業(yè)政策的出臺，給配網(wǎng)自動化技術(shù)帶來前所未有的發(fā)展機遇，配電自動化的實現(xiàn)，將使供電更可靠、為用戶服務(wù)更全面、人員投入更節(jié)省、整個系統(tǒng)操作更有效。

2 配網(wǎng)自動化的發(fā)展方向和過程

配電系統(tǒng)及其設(shè)備的分布量大面廣，配電自動化系統(tǒng)涉及的費用大部分為可遙控操作的開關(guān)設(shè)備的費用，以及控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的費用。就國情而言，目前還缺乏大規(guī)模實現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)絡(luò)配電自動化的物質(zhì)基礎(chǔ)，但配電自動化肯定是今后的發(fā)展方向。

為了實現(xiàn)配電自動化應(yīng)充分考慮本地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展水平，根據(jù)配網(wǎng)的實際情況及遠景規(guī)劃，在經(jīng)濟能力能夠承受的范圍內(nèi)運作，有目的地進行城網(wǎng)改造，分階段投資和分階段實施配電自動化，并使各配電自動化子系統(tǒng)最終有可能構(gòu)成一個健全的配電自動化大系統(tǒng)。

3 實現(xiàn)饋線自動化方式的選擇

長期以來，由于我國10kV線路以架空線路為主，因此在配網(wǎng)改造的工作中，實現(xiàn)10kV架空線路的饋線自動化是首要任務(wù)。

當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)中常采用的饋線自動化系統(tǒng)有兩種: 一種是采用配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng); 另一種為基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。

（1）基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)是以計算機和通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)所需的主要設(shè)備為FTU、通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域工作站、配電自動計算機系統(tǒng)。它的主要優(yōu)點集中體現(xiàn)在: ①故障時隔離故障區(qū)域，正常時監(jiān)控配網(wǎng)運行，可優(yōu)化運行方式，實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行;②恢復(fù)健全區(qū)域供電時，可以采取安全和最佳措施; ③可以和GIS等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全局信息化。該系統(tǒng)的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高，同時還需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）基于配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備為重合器和分段器。重合器是一種自具控制及保護功能的開關(guān)設(shè)備，它能按預(yù)定的開斷和重合順序自動開斷和重合操作，并在其后自動復(fù)位或閉鎖。分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備。

對于電網(wǎng)架空配電線路，架空線路故障的80%是瞬間故障，采用重合器隔離瞬間故障，能大幅度提高供電可靠性；由于強電的危險性，線路發(fā)生故障時，希望現(xiàn)場問題就地解決，不宜擴大，減少人為復(fù)雜化；重合器的智能化程度高，使供電網(wǎng)絡(luò)能獨立運行，不依賴于通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng)，同時可以統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施；由于故障多發(fā)生在分支線低壓臺區(qū)，支線可以用智能分段器與干線重合器保護配合，重合閘是在發(fā)生瞬間故障后迅速排除故障并恢復(fù)供電的有效手段。

基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費用低，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，不存在電源提取問題。雖然存在著諸如: 僅在故障時起作用，正常運行時不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行方式；多次重合，對設(shè)備沖擊大等缺點。但它因較低的建設(shè)成本和方便的維護措施，卻能實現(xiàn)饋線的自動化，同時滿足網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性和供電的可靠性，不失為著眼于發(fā)展、立足長遠直接實現(xiàn)饋線自動化的最佳系統(tǒng)。

4 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)類型的選擇

目前，國內(nèi)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用上大致分為兩大類型：一類是電壓型系統(tǒng)，一類是電流型系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。這里著重分析電壓型系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)的基本出發(fā)點。

（1）從10kV配電網(wǎng)運行方式上來看，因為我國10kV系統(tǒng)目前多為中性點不接地系統(tǒng)，較適合采用電壓式設(shè)備，將其應(yīng)用于10kV架空線的配電自動化系統(tǒng)較為合適；

（2） 從電力系統(tǒng)運行可靠性方面來看，電壓型系統(tǒng)的優(yōu)點較為突出。

①從桿上設(shè)備的故障判斷方式來看，電壓型設(shè)備僅需根據(jù)配電線路的電源有無來進行判斷，而電流型設(shè)備用RTU則要求開關(guān)CT配合來判斷故障電流的位置和方向，RTU自身的故障判據(jù)需要根據(jù)分段區(qū)間的負(fù)荷變化來整定，這對負(fù)荷經(jīng)常變化的配電網(wǎng)來說，是相當(dāng)麻煩的；

②從桿上設(shè)備的維護來看，電壓型設(shè)備工作電源取自線路，不需要額外提供；而電流型設(shè)備RTU雖然也可用電源變壓器作為正常時的供電電源，但在線路故障時，必須依靠蓄電池供電，才能保證通信的正常進行。蓄電池需要定期維護檢查，這使得系統(tǒng)一次設(shè)備的免維護性大大降低；

③從線路的恢復(fù)供電方式來看，電壓型系統(tǒng)雖然由于采用逐級投入的方式，使開關(guān)動作次數(shù)增多，在縮短停電時間上不如電流型設(shè)備，但在實際應(yīng)用時，因斷路器重合，分段開關(guān)逐級的投入，可以有效地避免線路因涌流而引起斷路器的誤動作。

5 電壓型饋線自動化系統(tǒng)的方案

架空配電系統(tǒng)用以電壓型饋線自動化為基礎(chǔ)的配電自動化系統(tǒng)可分為3個階段實現(xiàn)。

第一階段，架空線路用饋線自動化設(shè)施由同桿架設(shè)的桿上真空自動配電開關(guān)(PVS)、具有故障診斷功能的遠方終端單元(RTU)和電源變壓器(SPS)組成。

電源變壓器從線路兩側(cè)采集配電線路上的電壓，以作為開關(guān)電源和用于故障檢測判斷的檢測信號，利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計算站內(nèi)斷路器合分閘時間，判斷出故障區(qū)段并通知運行人員檢修。

這一階段的特點是：無需通信系統(tǒng)，利用桿上設(shè)備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統(tǒng)配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區(qū)間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實現(xiàn)了饋線自動化的基本功能。

為了使配電自動化再上一個臺階，以提高供電可靠性、改進供電質(zhì)量、實現(xiàn)優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務(wù)、降低運行費用和運行人員勞動強度為目標(biāo)，在完成了第一階段的基本功能后，實現(xiàn)以遙測、遙控自動化為紐帶的計算機管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發(fā)展。在此階段中，作為聯(lián)系桿上設(shè)備和站內(nèi)全面計算機管理中間環(huán)節(jié)的遙測、遙控自動化階段，起到了承上啟下的重要作用。

6 應(yīng)用實例和效果

我局在某供電所區(qū)域建成4條饋線自動化線路，安裝饋線自動化裝置21臺，可隔離饋線相間故障和單相接地，能自動隔離故障段，并且恢復(fù)非故障段的供電，實現(xiàn)了饋線自動化。自2005年12月開始運行至今，共發(fā)生26起瞬間短路故障，全部重合成功；已成功隔離永久性短路故障5起，永久性單相接地故障2起。饋線自動化的應(yīng)用，能大大縮短發(fā)生故障時的停電時間和恢復(fù)送電的時間，迅速、準(zhǔn)確地掌握事故狀況，鎖定故障區(qū)域，大大縮短故障查巡時間，并把故障影響的客戶數(shù)減至最少；通過自動故障區(qū)間隔離和非故障區(qū)間的供電恢復(fù)或負(fù)荷轉(zhuǎn)移，大大減少了因故障停電造成的電量損失，具有良好的經(jīng)濟效益。

7 結(jié)束語

本文探討有關(guān)配電自動化的一些基本模式，還討論了實現(xiàn)配電自動化所需的基本技術(shù)條件，實現(xiàn)配電自動化所需的基本經(jīng)濟評估的思路，此外，還提出了不依賴通信方式的饋線自動化的思路，并對應(yīng)用效果進行了總結(jié)和評價。