淺談中山地區(qū)配電網(wǎng)自動化（DA）技術(shù)的三種模式

摘要：配電作為電力系統(tǒng)到用戶的最后一個環(huán)節(jié)，與用戶的聯(lián)系最為緊密。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對電力的需求在日益增長，同時也對供電可靠性和供電質(zhì)量的要求越來越高。配電網(wǎng)自動化（Distribution Automation-DA）是提高供電可靠性、縮短用戶停電時間的直接有效的技術(shù)手段，也是配電網(wǎng)智能化發(fā)展的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動化；主站集中；架空線路就地；電纜線路智能分布

中圖分類號：TM726 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0133-03

從2008年開始，中山供電局統(tǒng)籌配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和改造工作，按照“三分”原則（配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“分區(qū)”、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“分層”、公用線路和用戶設(shè)備管理“分界”）對配電網(wǎng)架構(gòu)進行調(diào)整和優(yōu)化。解決了10kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱、轉(zhuǎn)供能力差、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理等問題，形成了較為簡單合理的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大幅提高了配網(wǎng)線路的環(huán)網(wǎng)率，為配網(wǎng)自動化（DA）的順利實施奠定基礎(chǔ)。

1 主站集中型DA模式（基于光纖通信方式）

主站集中型DA是饋線自動化普遍采用的模式，在配電房或環(huán)網(wǎng)箱安裝配電終端，并建設(shè)可靠有效的通信網(wǎng)絡(luò)將配電終端與主站系統(tǒng)相連，通過信息收集和遙控命令由主站系統(tǒng)集中進行故障判別和隔離。

1.1 應(yīng)用介紹

中山供電局在中心城區(qū)使用光纖通信方式建設(shè)三遙配電終端，實現(xiàn)“三遙+故障隔離”功能。主站集中型DA采用“主站—終端”的兩層結(jié)構(gòu)，在就近的變電站使用通信子站匯聚各配電終端的光纖通道，以減少重復(fù)投資；同時配網(wǎng)主站系統(tǒng)與主網(wǎng)EMS系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式獲取變電站內(nèi)開關(guān)位置及保護信息。

當(dāng)線路發(fā)生故障時，各終端設(shè)備檢測到饋線有故障電流，集中上傳到主站，由主站系統(tǒng)根據(jù)故障信息、拓撲結(jié)構(gòu)，結(jié)合變電站的保護動作、開關(guān)跳閘信息，綜合分析并確定故障類型和故障區(qū)段。主站集中型DA可以閉環(huán)或者開環(huán)運行，當(dāng)采用閉環(huán)運行方式時，由主站系統(tǒng)根據(jù)最優(yōu)處理方案直接發(fā)遙控命令進行故障隔離和恢復(fù)非故障區(qū)段供電，從而減小停電面積和縮短停電時間；當(dāng)采用開環(huán)運行方式時，主站系統(tǒng)僅提供一個以上的處理方案供調(diào)度員參考，輔助調(diào)度員進行決策和遙控操作，達到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。

1.2 故障處理分析

2 架空線路就地型DA模式（基于重合器-分段器）

基于重合器-分段器的就地型DA是通過開關(guān)設(shè)備的相互配合來實現(xiàn)線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電，其模式通常有三種：重合器與重合器配合模式、重合器與電壓-時間型分段器配合模式以及重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。

2.1 應(yīng)用介紹

在配電網(wǎng)中電壓-時間型分段器的接線方式如圖2所示。其中PVS是真空開關(guān)，即電壓-時間型分段器的開關(guān)本體。開關(guān)兩側(cè)的PT除采集電壓外，也是開關(guān)分合閘的動力電源。FDR是故障檢測器，用來檢測開關(guān)兩側(cè)的電壓，以判斷是否合上真空開關(guān)。

電壓-時間型分段器有兩個重要參數(shù)需要整定，一個是時限X，稱為合閘時間，是指從分段器電源側(cè)加電壓開始，到該分段器合閘的時間。另一個是時限Y，稱為故障檢測時間，是指當(dāng)分段器合上后，如果在Y時間內(nèi)可以持續(xù)檢測到電壓，則Y時間后發(fā)生失電壓分閘，分段器不閉鎖，當(dāng)重新來電時，經(jīng)X時限，還會合閘；如果在Y時間內(nèi)檢測不到電壓，即在分段器合閘后不到Y(jié)時間內(nèi)又失電壓，則分段器將分閘并閉鎖，當(dāng)重新來電時也不再合閘。

2.2 故障處理分析

假設(shè)線路上P點發(fā)生永久性故障，變電站出口斷路器CB1保護跳閘，造成A側(cè)線路失壓，分段器K1、K2、K3都跳閘，并啟動聯(lián)絡(luò)開關(guān)L的X時限計時。15s后CB1第一次自動重合閘，7s后K1得電合閘，又經(jīng)7s后K2得電合閘，由于P點故障仍然存在，導(dǎo)致CB1再次跳閘，而K1、K2也再次因線路失壓跳閘。由于分段器K2合閘后未達到Y(jié)時限又失壓，被閉鎖不能再合閘。CB1經(jīng)過5s后第二次自動重合閘，7s后K1得電合閘，恢復(fù)了故障區(qū)段左側(cè)的供電。接著聯(lián)絡(luò)開關(guān)L在X時限計時達到45s后合閘，開始恢復(fù)故障區(qū)段右側(cè)的供電。因為在分段器上設(shè)置了低殘壓閉鎖功能，當(dāng)其檢測到任何一側(cè)出現(xiàn)高于額定值30%的異常電壓且電壓持續(xù)時間超過150ms時將產(chǎn)生閉鎖，所以K3不會合閘，避免導(dǎo)致CB2分閘而造成B側(cè)線路失壓。

3 電纜線路智能分布式DA模式（基于3G無線通信方式）

多年來，10kV電纜線路的饋線自動化建設(shè)由于站內(nèi)出線開關(guān)不重合、電纜線路特性復(fù)雜、開關(guān)柜空間小且改造難度大、沒有可靠的通信網(wǎng)絡(luò)等原因發(fā)展緩慢。目前國內(nèi)普遍采用安裝故障指示器，通過故障定位來縮短電纜線路的故障排查和處理時間。

3.1 應(yīng)用介紹

該DA技術(shù)有如下特點：

（1）采用3G無線網(wǎng)絡(luò)，以加密認證方式通信。一臺FTU配置一個通信模塊，設(shè)立兩個完全獨立的通信通道，一個通道與配網(wǎng)主站通信，另一個通道用作主從FTU之間的通信。

（2）通過一臺轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器與主站系統(tǒng)III區(qū)相連，從主站系統(tǒng)獲取CB的位置和保護動作信息，實現(xiàn)對變電站出線斷路器CB和線路第1臺開關(guān)K1之間的故障快速隔離。

（3）線路故障隔離成功后，由調(diào)度員遙控或巡檢人員現(xiàn)場合上變電站出口斷路器CB，恢復(fù)非故障區(qū)段供電。

（4）具有近后備保護功能，當(dāng)故障區(qū)段兩側(cè)開關(guān)3G通信模塊或一二次設(shè)備異常時，由相鄰的電源側(cè)或負荷側(cè)分段開關(guān)近后備保護分閘進行隔離故障。

（5）預(yù)留升級功能，當(dāng)配網(wǎng)主站系統(tǒng)和FTU之間采用光纖通道后，可平滑升級為主站集中型DA模式。

3.2 故障處理分析

4 結(jié)語

主站集中型DA、架空線路就地型DA和電纜線路智能分布式DA模式組合使用，通過快速故障隔離和非故障區(qū)段恢復(fù)供電，減少停電時間，從而提高供電可靠性。既滿足客戶“有電用、用好電”的需求，不斷提升了供電服務(wù)水平和客戶服務(wù)質(zhì)量；也提高了配電網(wǎng)的自動化水平和管理水平，保障了中山配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟

運行。

參考文獻

[1] 黃漢棠，等.地區(qū)配電自動化最佳實踐模式[M].北京：中國電力出版社，2011.

作者簡介：盧小海（1979—），男，廣東人，廣東電網(wǎng)公司中山供電局工程師，研究方向：電力自動化。

（責(zé)任編輯：劉 晶）