在配電主站中饋線自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用分析

賴瑋　崔金勇

摘 要：在電力系統(tǒng)建設(shè)迅猛發(fā)展背景下，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化，且配電設(shè)備也越來越多樣。對此，文章主要圍繞于配電主站中饋線自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用展開分析，以期能夠?yàn)閺V大同行工作開展有所助益。

關(guān)鍵詞：配電主站;饋線;自動(dòng)化技術(shù);運(yùn)用

1饋線自動(dòng)化原理及方案

饋線自動(dòng)化是基于電網(wǎng)分段處理的一種自動(dòng)化控制技術(shù)，利用分段開關(guān)將供電線路分為各個(gè)供電區(qū)域，當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出跳開動(dòng)作指令，從而實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域隔離，并重構(gòu)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，從而避免了因故障而導(dǎo)致的持續(xù)失電問題。

根據(jù)配網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)和通信條件，可將饋線自動(dòng)化分為就地控制和遠(yuǎn)方控制兩種方案。就地控制是通過分段開關(guān)器對分段開關(guān)進(jìn)行動(dòng)作控制，并與出站斷路器或重合器上的分段開關(guān)配合使用，以此實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的隔離。就地控制方案對通信條件要求不高，投資成本較低，但該方案存在開關(guān)動(dòng)作次數(shù)過多、恢復(fù)供電間隔長、故障定位不準(zhǔn)確的問題。遠(yuǎn)方控制方案對通信條件要求較高，建設(shè)投資投入較大，但具有適應(yīng)范圍廣、故障定位精確、恢復(fù)供電及時(shí)等特點(diǎn)，在故障隔離與恢復(fù)時(shí)，相應(yīng)的分段開關(guān)僅需動(dòng)作一次，有利于延長分段開關(guān)使用壽命。遠(yuǎn)方控制方案適用于復(fù)雜、多電源的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不限于架空線或電纜供電，因此，遠(yuǎn)方控制饋線自動(dòng)化方案具有較高的應(yīng)用研究價(jià)值。

2基于饋線自動(dòng)化的配電主站系統(tǒng)構(gòu)成

基于遠(yuǎn)方控制饋線自動(dòng)化的配電主站自動(dòng)化系統(tǒng)，由配電主站、配電終端、通信通道組成。其中，配電主站主要用于信息處理與人機(jī)交互，配電終端用于饋線狀態(tài)信息收集、動(dòng)作執(zhí)行;通信通道是配電主站與配電終端之間的通信鏈路。

2.1配電主站

配電主站是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)與控制等任務(wù)，是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。為提高配網(wǎng)控制的可靠性、實(shí)時(shí)性，服務(wù)器應(yīng)雙機(jī)熱備，當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，備用服務(wù)器自動(dòng)接管服務(wù)。同時(shí)，配電主站還應(yīng)配置數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、Web服務(wù)器等，分別用于數(shù)據(jù)接口配置、信息存儲(chǔ)和信息發(fā)布等。

2.2配電終端

配電終端是安裝在配網(wǎng)現(xiàn)場的監(jiān)測、控制單元，監(jiān)測對象包括開關(guān)站、配電室、變壓器、箱式變電站和饋線等。根據(jù)監(jiān)測對象的不同，可將配電終端分為開關(guān)監(jiān)控終端（FTU，饋線終端）、變壓器監(jiān)控終端（TTU，配電終端）、遠(yuǎn)動(dòng)裝置（RTU，自動(dòng)化控制器）和現(xiàn)場故障指示燈等。

2.3通信系統(tǒng)

根據(jù)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，可用于配電系統(tǒng)通信的技術(shù)主要包括光纖通信和配電載波通信兩種。光纖通信技術(shù)發(fā)展相對成熟，廣泛應(yīng)用于各類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有傳輸容量大、衰減小、傳輸距離遠(yuǎn)、受電磁干擾小等特點(diǎn)，但同時(shí)存在線路敷設(shè)成本高、施工周期長、運(yùn)維費(fèi)用高等缺點(diǎn);配電載波通信技術(shù)是以現(xiàn)有配電網(wǎng)作為通信通道，不需要對現(xiàn)有配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造升級(jí)，也不需要敷設(shè)通信線路，因此，配電載波具有成本小、施工周期短、易于管理維護(hù)等特點(diǎn)，但由于配電載波受電磁干擾影響顯著，通信信號(hào)衰減較大，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，其通信可能受到影響。結(jié)合光纖通信和配電載波通信技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，可在長距離、復(fù)雜結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng)使用光纖通信，短距離、單一結(jié)構(gòu)中采用配電載波通信。

3饋線自動(dòng)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1饋線自動(dòng)化控制流程

基于上述架構(gòu)，配電終端FTU和TTU實(shí)時(shí)向配電主站發(fā)送狀態(tài)信息，配電主站收集、處理、存儲(chǔ)整個(gè)饋線環(huán)的故障信號(hào)，依據(jù)故障發(fā)生時(shí)間，判斷該故障為瞬時(shí)故障或永久故障。當(dāng)配電故障為瞬時(shí)故障時(shí)，不觸發(fā)饋線自動(dòng)化處理流程。而當(dāng)故障為永久性故障時(shí)，則由饋線處理系統(tǒng)依據(jù)預(yù)設(shè)條件發(fā)出動(dòng)作指令，從而實(shí)現(xiàn)饋線故障的自動(dòng)化控制。根據(jù)饋線瞬時(shí)故障和永久故障類型，為避免饋線自動(dòng)化控制頻繁動(dòng)作，影響配電網(wǎng)控制穩(wěn)定性，饋電自動(dòng)化控制觸發(fā)條件應(yīng)滿足：（1）開關(guān)事故分閘。當(dāng)開關(guān)分閘由事故原因引起時(shí)，其判斷條件以分閘動(dòng)作信號(hào)和開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作信號(hào)為依據(jù)，考慮到信號(hào)傳輸和事故維持時(shí)間，可將分閘故障時(shí)間間隔設(shè)置為5s，連續(xù)收到兩次及以上故障信號(hào)，即可判定為開關(guān)分閘故障。（2）開關(guān)故障跳閘。當(dāng)開關(guān)事故分閘發(fā)生后，如重合閘動(dòng)作完成，即為瞬時(shí)故障。如跳閘開關(guān)分閘維持一段時(shí)間后仍保持分位狀態(tài)，則可判定為永久性故障，判斷時(shí)間可根據(jù)重合閘整定動(dòng)作時(shí)間最大值確定，可在開關(guān)事故分閘后延遲5～10s。

3.2故障定位

當(dāng)配電主站判定饋線故障為永久性故障后，結(jié)合各配電終端信號(hào)，對饋線故障進(jìn)行定位。結(jié)合饋線故障發(fā)生特點(diǎn)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，該節(jié)點(diǎn)上游配電終端會(huì)持續(xù)發(fā)送狀態(tài)信息，而下游配電終端則不會(huì)上報(bào)故障信號(hào)，因此，在相應(yīng)的故障節(jié)點(diǎn)中，應(yīng)只有一個(gè)開關(guān)發(fā)出故障信號(hào)。根據(jù)該特性，當(dāng)饋線故障發(fā)生時(shí)，可由配電主站遍歷數(shù)據(jù)庫中故障信息，以此作為故障定位的依據(jù)。

3.3故障隔離

當(dāng)故障節(jié)點(diǎn)確定后，配電主站自動(dòng)化系統(tǒng)即進(jìn)入故障隔離流程。通過預(yù)設(shè)條件，將故障節(jié)點(diǎn)周圍的所有開關(guān)斷開，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的有效識(shí)別和隔離。在此過程中，應(yīng)考慮兩個(gè)因素：過濾已分閘的開關(guān);如果該饋線連接末端供電，則開關(guān)不需要分閘。

3.4非故障區(qū)域恢復(fù)供電

配網(wǎng)饋線故障發(fā)生后，可將故障區(qū)域分為故障區(qū)域和失電區(qū)域，根據(jù)失電區(qū)域相對于故障區(qū)域的位置，可將失電區(qū)域劃分為電源直連電氣區(qū)域和孤立失電區(qū)域，即故障區(qū)域上游為直連電氣區(qū)域，下游為孤立失電區(qū)域。針對由單個(gè)開關(guān)分閘引起的饋線故障，通過故障節(jié)點(diǎn)開關(guān)合閘操作即可恢復(fù)，且電源直連區(qū)域?qū)儆谡９╇姷囊徊糠郑淮嬖谪?fù)荷不足的問題。而針對由多級(jí)開關(guān)分閘引起的饋線故障，在電源直連區(qū)域恢復(fù)供電時(shí)，僅對單個(gè)開關(guān)進(jìn)行合閘處理無法實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)，可依據(jù)就近原則，先對每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行檢測，根據(jù)故障節(jié)點(diǎn)分閘位置，依次對分閘開關(guān)進(jìn)行合閘操作，從而確?；謴?fù)供電的可靠性和穩(wěn)定性。針對失電區(qū)域的供電恢復(fù)，需要明確其聯(lián)絡(luò)開關(guān)的數(shù)量和線路。例如，在一進(jìn)二出環(huán)網(wǎng)柜母線柜發(fā)生故障時(shí)，如兩個(gè)出線分別出現(xiàn)孤立失電區(qū)域，則可通過配電終端獲取該節(jié)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)線和失電區(qū)域內(nèi)聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量，并根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)預(yù)設(shè)條件，重構(gòu)配電結(jié)構(gòu)，對聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合閘操作，從而實(shí)現(xiàn)失電區(qū)域的恢復(fù)供電。此外，為確保失電區(qū)域電源能夠滿足失電區(qū)域供電需求，在配網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合配網(wǎng)區(qū)域用電需求計(jì)算其容量，確定饋線最小負(fù)荷和最大負(fù)荷。在多電源供電的情況下，應(yīng)根據(jù)失電區(qū)域用電負(fù)荷，優(yōu)先選擇負(fù)荷均衡度高的作為電源，降低失電區(qū)域接入對配網(wǎng)的影響。

3.5供電控制結(jié)果判定

在失電區(qū)域恢復(fù)供電后，系統(tǒng)可根據(jù)是直連電氣區(qū)域還是孤立失電區(qū)域，配電終端和狀態(tài)信息及合閘動(dòng)作返回結(jié)果進(jìn)行綜合性分析，如兩者結(jié)果一致，則饋線自動(dòng)化控制動(dòng)作完成，如未成功，則可判定為自動(dòng)化控制失敗，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系電力維修人員現(xiàn)場查明原因。

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