淺談配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

林錦坤

摘 要：對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的組成方式進(jìn)行了闡述，詳細(xì)介紹和分析架空饋線配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)常見(jiàn)的幾種運(yùn)行模式及其原理，對(duì)這幾種運(yùn)行模式存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，肯定了采用分布智能控制模式與遠(yuǎn)方集中控制模式相結(jié)合運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)和推廣應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化的重大意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；自動(dòng)化

1 配網(wǎng)自動(dòng)化的組成

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)包括由監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA、自動(dòng)繪圖 AM/設(shè)備管理FM/地理信息系統(tǒng)GIS/、投訴電話(huà)熱線TCM及饋線自動(dòng)化系統(tǒng)等系統(tǒng)。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)控制中心與各終端之間以及終端與終端之間的通訊媒介一般有：有線、無(wú)線、光纖、電力載波、GPRS＼CDMA數(shù)據(jù)通訊等方式。

有線通訊：抗干擾能力強(qiáng)，需架設(shè)通訊線路或租用電話(huà)線。

無(wú)線通訊：架設(shè)方便，不受地點(diǎn)、地形的影響，但存在頻道資源限制及無(wú)線電信號(hào)干擾問(wèn)題。

光纖：干擾小、可靠、可與電纜同時(shí)鋪設(shè)，但成本較高。

電力載波：經(jīng)濟(jì)性好，但由于配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、開(kāi)關(guān)斷點(diǎn)多，需信號(hào)耦合、解決電容器組信號(hào)短路和變壓器信號(hào)衰減問(wèn)題。

GPRS＼CDMA數(shù)據(jù)通訊則保密性好、信號(hào)覆蓋廣、抗干擾能力較強(qiáng)，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用。

2 “四遙”的實(shí)現(xiàn)

四遙是指“遙信、遙控、遙調(diào)、遙測(cè)”等，屬于SCADA監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心?！八倪b”又是整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)控制中心進(jìn)行運(yùn)作的數(shù)據(jù)來(lái)源以及配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)控制中心對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行控制的通道，“四遙”主要是通過(guò)故障指示器、通信子站、FTU、TTU、DTU等終端對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)，并將監(jiān)測(cè)到的信息整合到日常應(yīng)用的系統(tǒng)中，如計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、快速?gòu)?fù)電系統(tǒng)等。并可通過(guò)調(diào)度控制中心（或配網(wǎng)調(diào)度控制中心）的配網(wǎng)自動(dòng)化主站對(duì)饋線配電終端進(jìn)行自動(dòng)控制或人工遠(yuǎn)動(dòng)控制。

3 實(shí)施條件

3.1 規(guī)劃配網(wǎng)自動(dòng)化時(shí)應(yīng)考慮的技術(shù)因素

3.1.1 分段點(diǎn)的選擇應(yīng)根據(jù)饋線所帶的負(fù)荷大小和線路長(zhǎng)短經(jīng)濟(jì)合理地安排；具備通信條件的還可采用配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)配合遙控負(fù)荷開(kāi)關(guān)、分段器的方式為實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的定位、隔離及恢復(fù)供電。

3.1.2 根據(jù)饋線后段負(fù)荷及線路所經(jīng)地區(qū)的地理特性、氣候（如線行下樹(shù)木類(lèi)型、雷區(qū)分布）等因素，正確設(shè)置其保護(hù)配合，如跳閘電流、重合次數(shù)、重合時(shí)間、分段器的跳閘次數(shù)預(yù)設(shè)、延時(shí)時(shí)間特性等參數(shù)；并應(yīng)充分考慮饋線出站的整定值，避免出現(xiàn)因重合器設(shè)定的整定值大于電站的整定值或前級(jí)重合器的整定值而導(dǎo)致的越級(jí)跳閘。

3.2 設(shè)備的選擇

3.2.1 重合器應(yīng)選用整定值調(diào)整范圍較廣、功能較多的智能斷路器；只有這一類(lèi)重合器都才具有對(duì)瞬時(shí)性故障恢復(fù)送電及對(duì)永久性故障進(jìn)行隔離的功能，從而避開(kāi)大氣過(guò)電壓、小動(dòng)物、樹(shù)障等引起的瞬時(shí)性故障導(dǎo)致誤動(dòng)。

3.2.2 操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)首選永磁機(jī)構(gòu)，外殼及外露操作機(jī)構(gòu)應(yīng)采用抗鹽蝕較強(qiáng)的不銹鋼材料。

3.2.3 根據(jù)安裝地點(diǎn)、線路后段負(fù)荷來(lái)確定開(kāi)關(guān)的額定電流，安全可靠地開(kāi)斷和閉合短路電流及動(dòng)、熱穩(wěn)定電流。

4 饋線自動(dòng)化的運(yùn)行模式

國(guó)內(nèi)常用的饋線自動(dòng)化主要是靠柱上自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，柱上自動(dòng)化設(shè)備一般包括重合器、分段器、FTU等，一般具有故障檢測(cè)或識(shí)別、測(cè)量、控制、計(jì)量、通訊等功能；其運(yùn)行模式有重合器分段器配合控制模式及分布式智能控制模式、遠(yuǎn)方集中控制模式等三種模式，具體運(yùn)作模式如下。

（1）重合器配合分段器模式。重合器分段器配合控制模式又分為重合器與電壓型分段器配合控制模式、重合器與電流型分段器配合控制模式兩種方式。

重合器與電壓型分段器配合控制模式是電壓型分段器通過(guò)失壓保護(hù)與上下級(jí)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的；其原理是重合器將會(huì)因故障電流而先于分段器開(kāi)斷，隨后各級(jí)分段器無(wú)壓釋放；在重合器重合閘后，分段器按設(shè)定的延時(shí)時(shí)間逐一閉合，當(dāng)最接近故障點(diǎn)的分段器閉合后，因事故未消失，斷路器將再次掉閘，即相當(dāng)于重合失??；與此同時(shí)，最接近故障點(diǎn)的分段器因感受到故障電壓而閉鎖，從而將故障點(diǎn)隔離。電壓型分段器可以隨意增加多個(gè)節(jié)點(diǎn)，適合于長(zhǎng)距離、多分段線路，但故障查找時(shí)間要比電流型分段器長(zhǎng)。

重合器與電流型分段器配合控制模式是利用設(shè)定電流型分段器記錄通過(guò)的故障電流的次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)置時(shí)各級(jí)的電流型分段器設(shè)定的計(jì)數(shù)次數(shù)以逐級(jí)遞減來(lái)設(shè)置，當(dāng)通過(guò)的故障電流的次數(shù)達(dá)到設(shè)定的計(jì)數(shù)次數(shù)后，在重合器跳閘時(shí)，電流型分段器分閘，隔離故障線路段。因電流型分段器是在重合器分閘期間分閘，自動(dòng)隔離故障線路，無(wú)需開(kāi)斷負(fù)荷電流，大大延長(zhǎng)了壽命，且不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成任何沖擊。

重合器配合分段器配合的控制模式相對(duì)經(jīng)濟(jì)，組建簡(jiǎn)單，成效快，但發(fā)生故障時(shí)停電時(shí)間較長(zhǎng)、開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)較多，而且可能出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)情況，可靠性相對(duì)較低的缺點(diǎn)。

（2）分布智能控制模式。分布智能控制模式的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可分為配電終端與斷路器配合控制、配電終端與負(fù)荷開(kāi)關(guān)配合控制兩種組合運(yùn)作模式。

配電終端與斷路器配合使用時(shí)，在多級(jí)開(kāi)關(guān)串聯(lián)的饋線中，故障時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配電線路的上下級(jí)保護(hù)配合，可以讓離故障點(diǎn)最近的電源側(cè)開(kāi)關(guān)速斷跳閘，不需上級(jí)和變電站出口跳閘，保證了保護(hù)的快速性和選擇性，使得故障點(diǎn)前的負(fù)荷不受故障影響。

配電終端與負(fù)荷開(kāi)關(guān)配合使用時(shí)，在多級(jí)開(kāi)關(guān)串聯(lián)的饋線中，在變電站出口開(kāi)關(guān)因故障跳閘后，可讓離故障點(diǎn)最近的電源側(cè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)快速跳閘，隔離故障，保證變電站出口開(kāi)關(guān)0.3秒內(nèi)重合成功，故障點(diǎn)前的負(fù)荷基本不受故障影響。

配電終端與配電終端之間還可以以有通訊通道工作模式及無(wú)通訊通道工作模式。

當(dāng)沒(méi)有通訊通道時(shí)，各配電終端獨(dú)立工作。依靠分布式智能，自動(dòng)確定故障位置，隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障段的供電。

當(dāng)有通訊通道時(shí)，配電終端之間可以進(jìn)行信息交換，從而更有效地對(duì)故障進(jìn)行隔離和實(shí)現(xiàn)非故障段的轉(zhuǎn)移供電（不需要試合閘，沒(méi)有多余的開(kāi)關(guān)動(dòng)作）。

分布智能控制模式的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、靈活、有效，綜合檢測(cè)電壓和電流，開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)少、處理時(shí)間短、投入適中，是一種較理想的運(yùn)作模式。

（3）遠(yuǎn)方集中控制模式。遠(yuǎn)方集中控制模式一般由配調(diào)中心站+FTU監(jiān)控終端+負(fù)荷開(kāi)關(guān)，由配網(wǎng)自動(dòng)化主站判斷故障、隔離故障、恢復(fù)供電。該模式將FTU監(jiān)控終端檢測(cè)的信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送至調(diào)度控制中心（或配網(wǎng)調(diào)度控制中心），進(jìn)行全面的計(jì)算機(jī)管理；在饋線發(fā)生故障后，經(jīng)配網(wǎng)自動(dòng)化主站的配電系統(tǒng)分析后確定故障區(qū)段和最佳供電恢復(fù)方案，遙控遠(yuǎn)方開(kāi)關(guān)執(zhí)行合閘或者跳閘命令迅速隔離故障區(qū)段并恢復(fù)健全區(qū)段供電，對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生沖擊。該模式采用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)斷路器加智能控制器FTU，在出口端具有重合器功能，其它各段相當(dāng)于分段器功能。具有小電流接地檢測(cè)功能，靈活的通訊方式，適用于配電自動(dòng)化的通訊規(guī)約和性能好的配電自動(dòng)化平臺(tái)體系，但投資較大，一旦通訊中斷時(shí)將失去對(duì)各子站的監(jiān)測(cè)和控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在條件允許的情況下，采用集中控制與分布式智能相結(jié)合運(yùn)行的方案，分布式智能與集中控制互為備用，可以使整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性大大提高，這種配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行模式的推廣和應(yīng)用，對(duì)縮小停電范圍及故障范圍、縮短搶修時(shí)間、提高搶修效率、提高供電可靠性、提高客戶(hù)滿(mǎn)意度、降低缺供電量有著重大的意義。

參考文獻(xiàn)

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