配電網(wǎng)饋線自動化研究探討

陳西寅

【摘 要】本文主要分析了配電網(wǎng)饋線自動化發(fā)展情況，探討了饋線自動化中存在的不足，希望能夠借此機會更好的促進配電網(wǎng)饋線自動化的發(fā)展，以提升饋線自動化質(zhì)量，滿足更大居民的用電需求。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);饋線;自動化;研究

中圖分類號：TM76? 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）06-048-02

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.016

【Abstract】This paper mainly analyzes the development of feeder automation in the distribution network，discusses the deficiencies in feeder automation，hoping to take this opportunity to better promote the development of feeder automation in the distribution network，in order to improve the quality of feeder automation，to meet the needs of more residents.

【Key words】Distribution network;Feeder;Automation;Research

電力是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾M成部分，其是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，對于人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了極為巨大的影響。近些年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，電力事業(yè)也取得了巨大的發(fā)展，但是電力系統(tǒng)在發(fā)展建設(shè)期間一直存在有重視發(fā)電、輕視供給、用電管理不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，其對于電力事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的消極影響。從理論上來說，電網(wǎng)發(fā)電容量越大，其輸電能力也就越大，但是在對我國配電自動化水平進行分析時，發(fā)現(xiàn)其還不甚理想。當(dāng)前的配電網(wǎng)饋線自動化中，如何解決好供電故障，滿足人們的用電需求是當(dāng)前社會發(fā)展的關(guān)鍵的所在。下面，筆者將對相關(guān)問題進行詳細(xì)分析。

1 饋線自動化發(fā)展

所謂的饋線實際上指的就是配電線路，其也被成為饋電線路，是配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分之一。當(dāng)前，我國電力事業(yè)不斷發(fā)展和進步，雖然部分經(jīng)濟水平發(fā)展比較好的地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了智能配電網(wǎng)，但是其在運行期間實際上還存在有較多的不穩(wěn)定因素，而饋線自動化則是智能配電網(wǎng)發(fā)展的核心所在。因此，做好相關(guān)工作的研究就顯得極為重要了。

饋線自動化指的是在饋線出現(xiàn)故障后，設(shè)備能夠自動的檢測出故障，并將故障區(qū)段與非故障區(qū)段區(qū)分出來，然后恢復(fù)非故障區(qū)段的正常供電的一種技術(shù)。相較于發(fā)達國家來說，我國電力事業(yè)發(fā)展起步比較晚，配電網(wǎng)饋線自動化發(fā)展并不是十分的理想，在供電可靠性上始終難以得到有效的保障。我國早期的配電網(wǎng)饋線自動化基本上都是半自動的，需要人工輔助完成，配電期間饋線主要是通過安裝在變電站饋線出口部位的電流速斷保護、出口斷路器、負(fù)荷開關(guān)及故障指示器等組成。饋線的任意區(qū)段發(fā)生故障之后，電流速斷保護器迅速啟動，阻斷電流，出口斷路器跳閘，工作人員結(jié)合故障指示器，找出故障區(qū)段，然后做好修復(fù)工作，解決存在的故障。該系統(tǒng)操作的構(gòu)成簡單，但是其自動化程度不高，必須要借助人工配合操作完成，在故障發(fā)生之后，其難以第一時間發(fā)現(xiàn)故障，因此停電時間比較長。

上世紀(jì)80年代，發(fā)達國家則出現(xiàn)了利用分段器、重合器等智能開關(guān)設(shè)備加持的饋線自動化模式，相較于早期的饋線自動化模式來說，該模式的突出性優(yōu)點就在于，其在故障發(fā)生之后，能夠借助分段器快速的將故障區(qū)段與非故障區(qū)段區(qū)分開來，然后借助重合器的反復(fù)配合動作實現(xiàn)對故障區(qū)段與非故障區(qū)段的控制，在此過程中，分段器與重合器無需通信和人工干預(yù)，其是饋線自動化發(fā)展進步的重要標(biāo)志之一，很快在全世界多個國家得到了極為廣泛的應(yīng)用。但是，該模式在應(yīng)用期間也存在有一定的問題，其相對應(yīng)的最終故障切除時間比較長，斷路器負(fù)擔(dān)重目， 沒有發(fā)生故障區(qū)段恢復(fù)供電的速度比較慢。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，近些年來，電力通信領(lǐng)域則研發(fā)出了新一代的饋線自動化模式，其是基于饋線終端單元FTU和網(wǎng)絡(luò)通信的饋線自動化基礎(chǔ)下研發(fā)的。在該模式之下，故障的查找、隔離以及恢復(fù)供電等都可以依靠FTU進行信息收集，并快速的將這些信息上傳到調(diào)度中心，斷路器和負(fù)荷開關(guān)則能夠在調(diào)度中心的控制之下，快速做出反應(yīng)，停止對故障區(qū)段的供電，恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。該模式的自動化水平高，開關(guān)需進行一次動作即可，其在技術(shù)領(lǐng)域上取得了較大的進步。但是在模式的缺陷也極為突出，即對通信的依賴性比較強，在饋線自動化期間，如果通信通不暢，那么非故障區(qū)段的供電恢復(fù)時間也會相應(yīng)的延長，系統(tǒng)依然存在有不穩(wěn)定的因素。

結(jié)合上文的分析研究可以發(fā)現(xiàn)，饋線的自動化技術(shù)雖然在不斷發(fā)展和進步，但其在還存在有以下幾個方面的缺陷：一是除開饋線出口斷路器之外，饋線其他位置安裝的斷路器基本上都屬于沒有切斷的短路電流能力的負(fù)荷開關(guān)，在這種情況下，非故障饋線區(qū)段也將會被切除。二是單純的從饋線出口配置電流速斷保護器來看，則可能會導(dǎo)致設(shè)備盲目動作，整條饋線將會被切斷，費故障區(qū)段也會因此手段影響。三是依賴通信通道的饋線自動化模式，系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，在技術(shù)上要求比較高，而且可靠性有待提升。

2 饋線自動化發(fā)展前景

通過上文的分析，可以發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)雖然在不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，但其中存在的不足也比較多，許多問題都沒有得到及時有效的解決，用戶的用電需求依然難以得到有效的保證?；谶@樣的原因，研究具有選擇性能夠快速切除饋線的故障，同時具有故障自我修復(fù)能力的智能配電網(wǎng)可謂是迫在眉睫。下面，筆者將對其進行詳細(xì)分析：

2.1 智能化饋線自動化系統(tǒng)組成

本文嘗試研究的智能化饋線自動化系統(tǒng)通常由3個核心部分組成，即一是能夠檢測切除任意位置、無需通道聯(lián)系的無通道保護;而是可以快速切斷短路電流的斷路器取代現(xiàn)有配電網(wǎng)饋線自動化的負(fù)荷開關(guān);三是需擁有備用電源自動投入單元，在實現(xiàn)智能化饋線自動化時，三者必須要互相配合，缺一不可。

2.2 饋線自動化研究方向

①饋線故障分析

饋線故障分析是配電網(wǎng)饋線自動化研究的基礎(chǔ)所在。傳統(tǒng)的饋線故障分析多是借助線性分析理論進行的，在該系統(tǒng)中發(fā)生三相對稱故障之后，可以從故障點系統(tǒng)拆分出兩個獨立的系統(tǒng)，而無通道保護將會失去動作條件。這種操作方法理論上是可行的，但實際電力系統(tǒng)元件卻并非是完整意義上的線性元件，因此，在三相故障理論研究分析期間，還需深入到實踐中進行分析，這樣才能更加全面真實的反映出饋線故障原因。

②解決現(xiàn)有無通道保護所存在的問題

在對饋線故障原因進行分析之后，還需解決現(xiàn)有無通道保護所存在的問題，對輻射狀饋線、無電源端故障檢測及保護動作等進行詳細(xì)分析和探究，解決好其運行期間存在的一系列問題。

③饋線自動化自適應(yīng)技術(shù)研究

配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運行方式多變，饋線只是其中的一部分，在饋線自動化技術(shù)發(fā)展期間，其必須要更好的適應(yīng)配網(wǎng)的變化，這樣才能更好的發(fā)揮饋線的作用和價值。饋線自動化自適應(yīng)技術(shù)研究將是適用于不同系統(tǒng)運行方式、運行故障類型的一種自適應(yīng)保護，其對于配電網(wǎng)饋線自動化的創(chuàng)新發(fā)展有著重要的推動作用，因此做好該領(lǐng)域的研究工作也顯得極為重要。

2.3 饋線自動化需解決的問題

①無電源端斷故障判別問題

在配電網(wǎng)運行期間，為了在最短時間內(nèi)恢復(fù)故障線路上供電，在操作時需要快速的跳開故障區(qū)域兩端的斷路器。在電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)中，饋線供電故障發(fā)生之后，故障點上游系統(tǒng)通常擁有電源支撐，電源可能會集中在該區(qū)域，故障點下游供電可能會因此失去電源。這種情況下，如果故障區(qū)域系統(tǒng)的上游斷路器先動作，那么下流的電源就將被切斷。因此，做好無電源端故障判別就顯得十分有必要了，其是保證饋線自動化的基礎(chǔ)。

而當(dāng)前對無電源端的故障判別，并保護饋線通道的主要方法就是引入電壓量，故障點上游的保護，是根據(jù)通過電流原理執(zhí)行的，而故障點下游的保護則是根據(jù)低電壓原理執(zhí)行的。在故障出現(xiàn)之后，有電源端的故障電壓將會增大，而無電源故障端的電壓則會下降，但是在系統(tǒng)的實際運行過程中，由于電動機以及電壓負(fù)荷的影響，有部分電源端的斷路器在跳閘之后，故障點下游系統(tǒng)的非故障電壓不斷不會下降，反而會逆向升高。診斷這種問題，其需要借助饋線通過到戶或者是拒動保護，解決相應(yīng)的故障問題，滿足配電網(wǎng)饋線自動化需求。

②三相故障加速問題

三相故障加速也是配電網(wǎng)饋線自動化的常見孤戰(zhàn)，其主要表現(xiàn)為故障點下游系統(tǒng)不存在非故障相，因此在對饋線區(qū)段電壓進行檢測時，可能難以檢測到相關(guān)電壓或者是電流的變化情況，在三相故障發(fā)生之后，現(xiàn)有的通道保護難以有效的發(fā)揮保護效用，系統(tǒng)的三相斷路器動作也難以實現(xiàn)有效的同步，在饋線自動化期間，該問題也是一個亟待解決的問題。

③線路空載加速問題

線路空載加速配電網(wǎng)饋線自動化期間的常見故障之一，在配電網(wǎng)饋線自動化期間，如果饋線無通道保護執(zhí)行過程中，出現(xiàn)不對稱故障，無電源端的低電壓保護延時時間可能就不是很長，而有電源端的區(qū)域則會結(jié)合健全相的情況實自我保護，快速的切除故障，單在設(shè)備實際運行期間，也可能會出現(xiàn)故障無法順利切除的情況，這也就是線路空載加速發(fā)生的根本性原因，針對這種問題，只能等到過流保護延時跳閘，這種情況在配電網(wǎng)饋線自動化中必須要想辦法杜絕。

④保護裝置的供電問題

配電網(wǎng)饋線在運行期間，其保護裝置取電基本上都是從饋線本身電源處所獲取的。如果饋線失電，相應(yīng)的保護裝置也將會失去電源，這樣斷路器可能也無法順利的跳開，因此做好保護裝置供電工作，一直以來都是配電網(wǎng)饋線自動化實施期間，人們極為關(guān)心的一件事情。當(dāng)前我國已有的許多饋線自動化系統(tǒng)，多是通過分段器、重合器的反復(fù)動作，將饋線故障去切除和隔離，然后保證非故障區(qū)的正常供電。但是在這個過程中，如果出口斷路器動作次數(shù)過于頻繁，饋線也會因此受到頻繁的短路沖擊，線路恢復(fù)供電時間也將會相應(yīng)的延長。對于發(fā)展中高度依賴通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的饋線自動化系統(tǒng)，其會出現(xiàn)不適應(yīng)的情況，針對這種問題也需要及時采取有效措施進行解決，做好保護裝置的供電工作，實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化。

總之，隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，在未來配電網(wǎng)饋線自動化必將會朝著更好的方向發(fā)展，供電故障一次切除，非故障區(qū)段不停電或者是短時間停電的饋線自動化模式必將被成功的研發(fā)，而這必將更好的促進我國電力事業(yè)的發(fā)展和進步，當(dāng)然在實際工作中配電網(wǎng)饋線自動化存在有較多的不穩(wěn)定因素，要想真正的落實自動化，還需要電力專業(yè)人才不斷的開拓創(chuàng)新。

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