基于配電網(wǎng)架空線路的智能分布式饋線自動化實現(xiàn)及應(yīng)用分析

陳錦標(biāo)

[摘? ? 要]傳統(tǒng)的饋線自動化模式具有一定的缺點(diǎn)，對此，要對其進(jìn)行優(yōu)化升級與改造，基于智能型終端來對應(yīng)提出智能分布式饋線自動化改造方案。文章重點(diǎn)分析了智能化分布式饋線自動化的運(yùn)行原理與實現(xiàn)方式。

[關(guān)鍵詞]配網(wǎng)架空線路;智能分布式饋線自動化;實現(xiàn);應(yīng)用

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–02

Realization and Application Analysis of Intelligent Distributed Feeder

Automation Based on Overhead Lines of Distribution Network

Chen Jin-biao

[Abstract]The traditional feeder automation model has certain shortcomings. For this， it is necessary to optimize， upgrade and reform it， and propose an intelligent distributed feeder automation transformation plan based on intelligent terminals. This article focuses on the analysis of the operating principles and implementation methods of intelligent distributed feeder automation.

[Keywords]distribution network overhead line; intelligent distributed feeder automation; realization; application

配網(wǎng)自動化能夠極大地提高配網(wǎng)供電安全性、可靠性，從而全面提高配網(wǎng)系統(tǒng)的供電服務(wù)水平，創(chuàng)造出理想的配網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。饋線自動化則可以高效地定位、隔離配網(wǎng)故障，并及時地回歸供電，提高配網(wǎng)系統(tǒng)的自動化水平。

1 配網(wǎng)饋線自動化類別

配網(wǎng)系統(tǒng)中的饋線自動化，根據(jù)故障處理方式被規(guī)劃為：集中型饋線自動化與就地型饋線自動化。前者要求配電自動化主站的運(yùn)行，利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來動態(tài)監(jiān)測配網(wǎng)的工作狀態(tài)，利用遠(yuǎn)程控制開關(guān)來隔開故障，并能回歸非故障區(qū)的電力，一般用在有著高安全性要求的配網(wǎng)。后者則可以自行地處理故障，具體包括重合器式與智能分布式兩種。前者屬于非通信類故障處理模式，主要借助自動化開關(guān)之間的配合來達(dá)到饋線自動化目標(biāo)，其造價成本較低，使用范圍更廣。然而，隔離故障過程中必須自動化開關(guān)反復(fù)地重合閘操作，從而反復(fù)地沖擊線路，故障隔離時間更長。智能分布式饋線自動化主要是利用智能終端間的信息溝通、交流等來達(dá)到故障的隔離、定位，提高了故障處理效率，也減少了對通信系統(tǒng)的依賴。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，多數(shù)地區(qū)選擇智能分布式饋線自動化模式，主要借助無線通信通道，憑借相鄰配電智能終端之間的數(shù)據(jù)交流來就地實現(xiàn)故障的定位、隔離，并能達(dá)到非故障區(qū)域的正常供電。

2 電壓—時間型饋線自動化

電壓—時間型饋線自動化屬于最具代表性的就地饋線自動化，非常適合線路分段聯(lián)絡(luò)就地隔離故障，具體如圖1所示。

圖1中， CB1/CB2屬于變電站出線開關(guān)， FS1–FS5屬于分段開關(guān)，LS為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，常規(guī)模式下，變電站出線開關(guān)與分段開關(guān)都為合閘模式，聯(lián)絡(luò)開關(guān)則為分閘模式。FTU為自動化終端，負(fù)責(zé)和配網(wǎng)主站之間進(jìn)行信息的交流和互動。

如果線路a出現(xiàn)故障，CB1位置因為故障電流而跳閘，對應(yīng)的FS1、FS2、FS3都由于失電壓處于分閘模式。首次重合閘延時以后，變電站出線開關(guān)CB1重合，對應(yīng)的FS1、FS2繼而得電壓，經(jīng)延時XF時限自動化合閘。如果FS2合閘于故障，將導(dǎo)致CB1又一次發(fā)生跳閘，從而導(dǎo)致FS1、FS2又一次因為失電壓發(fā)生分閘。FS2因為維持合閘的時長低于Y時限，從而導(dǎo)致鎖定至分閘模式，分段開關(guān)FS3因為處于分閘部位測出殘留電壓也對應(yīng)處于分閘模式，在第二次重合閘延時后，CB1也對應(yīng)二次重合，分段開關(guān)FS1獲得電壓，經(jīng)XF時限自動合閘，就能回歸分段開關(guān)FS2前一段完整線路的電力供應(yīng)。聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS如果故障一端失電壓，經(jīng)延時XL時限以后，能自動地合閘，回歸FS3后段完整線路的電力供應(yīng)。 架設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS的兩端帶電時間尚未高于Y時限，無需重合閘。同時，為了預(yù)防電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行，任何一個時限內(nèi)所測出的聯(lián)絡(luò)開關(guān)如果帶電，則要讓一切分段開關(guān)不再合閘。通過上面的分析，能得出：不同開關(guān)的動作信息與時間之間的對應(yīng)關(guān)系。具體如圖2所示。

無需主站的運(yùn)行，只依賴于自動化開關(guān)的自動運(yùn)行、時間配合等，饋線自動化就能達(dá)到就地隔離故障的效果，而且也能回歸非故障部位的電力供應(yīng)。然而，實際的故障隔離操作中，變電站出線開關(guān)必須重合閘兩次，如果隔離的時間過長則將對電網(wǎng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的沖擊。

3 智能分布式饋線自動化

要想控制故障處理時間，減少非故障區(qū)域回歸正常供電的時間，并有效控制開關(guān)動作對電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的沖擊，則要依靠已有的電壓—時間型饋線自動化原理來深入改造。具體方法：對初始的終端控制器進(jìn)行升級，使得此控制器兼具智能化功能又具備電壓—時間型饋線自動化的功能。智能終端控制器應(yīng)選擇4G無線網(wǎng)來連接，而且要創(chuàng)設(shè)兩大相對獨(dú)立的信息通道，其中一個通道負(fù)責(zé)配網(wǎng)主站和終端間的自動化數(shù)據(jù)的傳輸，另一個則負(fù)責(zé)相鄰終端間智能分布自動化數(shù)據(jù)的傳輸。

4 故障隔離的原理

如果a處故障，CB1能測出故障電流從而跳閘，對應(yīng)的FS1、FS2、FS3都由于失壓而分閘，分段開關(guān)FS1、FS2終端都能測出故障電流，對應(yīng)的FS3與聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS終端未能測出故障電流，由于首次重合閘延時，CB1重合閘，分段開關(guān)FS1獲取電壓，終端則將朝著FS2發(fā)出信息查詢有無故障電流出現(xiàn)，如果結(jié)果證實FS2終端測出故障電流，對應(yīng)的FS1經(jīng)延時XF時限自動合閘，對應(yīng)的FS2得到電壓，同時，它的終端也將朝著分段開關(guān)FS3傳輸咨詢信號，詢問有無故障電流出現(xiàn)。如果確認(rèn)FS3終端無故障信號，即可鎖定故障點(diǎn)處于FS2–FS3之間，此時，分段開關(guān)FS2、FS3勢必同時鎖定于分閘部位，以此來隔離故障。如果聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS故障端失壓， 終端則將朝著FS3終端發(fā)來咨詢，如果發(fā)現(xiàn)FS3終端未能測出故障電流，是否存在故障電流，如果分段開關(guān)FS3終端未能測出故障電流，LS經(jīng)延時XL時限后能自動地合閘，從而回歸FS3后段完整線路的正常供電。

從上面的故障隔離來看，不同開關(guān)的動作和時間有著對應(yīng)的契合關(guān)系，通過對比與分析能得出：智能分布式饋線自動化更具優(yōu)勢功能，無論是故障的定位、隔離還是重新回歸非故障區(qū)的電力供應(yīng)，變電站出線開關(guān)、故障點(diǎn)電源端的分段開關(guān)等都僅需重合閘一次，和電壓—時間型饋線自動化對比起來，不僅能控制故障處理時間，也能控制開關(guān)動作對電網(wǎng)帶來的沖擊。

5 異常問題的處理對策

5.1 非正常通信

圖1中，如果a處出現(xiàn)故障，且FS2終端通信沒有異常，則分段開關(guān)FS1、FS2終端都會測出故障電流，然而，如果分段開關(guān)FS1獲取電壓，終端就不能接收來自于分段開關(guān)FS2終端信號，此時的FS1可以采取后備故障處理模式，鎖定于分閘模式，對于FS3，終端未能測出故障電流，且未能收到來自FS2的終端信息，也對應(yīng)鎖定至分閘模式。

5.2 開關(guān)拒動

如果a處出現(xiàn)故障，CB1跳閘以后，分段開關(guān)FS2依然為合閘模式，F(xiàn)S1獲得電壓以后，終端則能獲得來自FS2終端的故障定位相關(guān)的信息，F(xiàn)S1啟動近后備故障處理模式，再經(jīng)延時，則使得FS2維持在合閘模式，終端則朝著FS1的終端來傳輸隔離失敗的命令，F(xiàn)S1終端獲得此信號以后，則會讓分段開關(guān)FS1鎖定在分閘模式，也能隔離故障。

6 試驗檢查驗證

現(xiàn)在采用試驗驗證的方式來分析智能分布式饋線自動化開關(guān)是否正確、科學(xué)、合理地動作，參照現(xiàn)場架空線路，借助最初的負(fù)荷開關(guān)、智能終端等創(chuàng)建一個試驗?zāi)Ｐ?，如圖3所示。

圖3中，72T1開關(guān)，43T1開關(guān)，25T1開關(guān)等都屬于分段負(fù)荷開關(guān)，48T1則屬于聯(lián)絡(luò)負(fù)荷開關(guān)，F(xiàn)TU為智能終端。

如果分段A、B、C中出現(xiàn)故障，可以利用繼電保護(hù)儀器來填入短路電流，同時對通信常規(guī)與異常條件下的接地故障與相間故障加以模擬，并對應(yīng)記下不同開關(guān)的動作狀態(tài)與時間。能夠得出以下試驗結(jié)論。

A處發(fā)生故障時，通信狀態(tài)正常時，將出現(xiàn)接地與相間故障，智能分布式饋線自動化動作;通信狀態(tài)異常時，也將發(fā)生接地與相間故障，則將處于電壓—時間型饋線自動化狀態(tài)。

B處出現(xiàn)故障，通信狀態(tài)正常時，如果出現(xiàn)接地與相間故障，智能分布式饋線自動化將發(fā)揮作用;相反，若通信不正常，

電壓—時間型饋線自動化則將發(fā)揮作用。

通過試驗結(jié)果來看，智能分布式饋線自動化可以發(fā)揮更為優(yōu)勢的隔離功能，能夠安全地隔開故障。例如，接地故障、相間故障等，通信沒有異常時，動作模式則進(jìn)入智能分布饋線自動化模式，通信狀態(tài)非正常時，動作模式則能自動地切換至電壓—時間型饋線自動化。

7 結(jié)語

通過本文的試驗與實踐分析得出，架空線路系統(tǒng)的電壓—時間型饋線自動化能夠發(fā)揮故障定位、隔離的功能，也能回歸非故障區(qū)的正常供電，然而，其缺點(diǎn)在于效率低下、時間長、而且反復(fù)沖擊電網(wǎng)。要想有效地抑制上面的缺點(diǎn)，就要采用智能終端的智能化分布式饋線自動化系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有高度的自動化智能化功效，能夠有效地控制新增智能分布式饋線自動化所提出的維護(hù)難題，而且智能分布式饋線自動化也能憑借臨近終端彼此間的故障電流互動，根據(jù)故障點(diǎn)電源一端來測出故障電流信號，實際的故障處理操作中，能夠最大程度地控制故障處理時長，而且能夠控制對電網(wǎng)的沖擊。將此自動化系統(tǒng)應(yīng)用于配網(wǎng)系統(tǒng)，能確保配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、可靠供電。

參考文獻(xiàn)

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