徐學(xué)鋒

【摘 要】 針對配電自動化系統(tǒng)分層次發(fā)展的思路，探討了饋線自動化技術(shù)及其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，介紹了一種新型的饋線自動化設(shè)備及其應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】 配電網(wǎng)；饋線自動化；FTU終端

為了實現(xiàn)配電自動化應(yīng)充分考慮本地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展水平，根據(jù)配網(wǎng)的實際情況及遠景規(guī)劃，在經(jīng)濟能力能夠承受的范圍內(nèi)運作，有目的地進行城網(wǎng)改造，分階段投資和分階段實施配電自動化，并使各配電自動化子系統(tǒng)最終有可能構(gòu)成一個健全的配電自動化大系統(tǒng)。

一、實現(xiàn)饋線自動化方式的選擇

當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)中常采用的饋線自動化系統(tǒng)有兩種：一種是采用配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)；另一種為基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。

（1）基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)是以計算機和通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)所需的主要設(shè)備為FTU、通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域工作站、配電自動計算機系統(tǒng)。它的主要優(yōu)點集中體現(xiàn)在：①故障時隔離故障區(qū)域，正常時監(jiān)控配網(wǎng)運行，可優(yōu)化運行方式，實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行；②恢復(fù)健全區(qū)域供電時，可以采取安全和最佳措施；③可以和GIS等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全局信息化。該系統(tǒng)的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高，同時還需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）基于配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備為重合器和分段器。重合器是一種自具控制及保護功能的開關(guān)設(shè)備，它能按預(yù)定的開斷和重合順序自動開斷和重合操作，并在其后自動復(fù)位或閉鎖。分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備。

基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費用低，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，不存在電源提取問題。雖然存在著諸如：僅在故障時起作用，正常運行時不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行方式；多次重合，對設(shè)備沖擊大等缺點。但它因較低的建設(shè)成本和方便的維護措施，卻能實現(xiàn)饋線的自動化，同時滿足網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性和供電的可靠性，不失為著眼于發(fā)展、立足長遠直接實現(xiàn)饋線自動化的最佳系統(tǒng)。

二、饋線自動化的基本功能

1、饋線自動化系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：

（1）遙測、遙信、遙控功能；

（2）故障處理：故障區(qū)域自動判斷和自動隔離，故障消除后迅速恢復(fù)供電功能；

（3）負荷管理：根據(jù)配電網(wǎng)的負荷均衡程度合理改變配電網(wǎng)的運行方式；

（4）重合閘控制：當(dāng)發(fā)生過電流并導(dǎo)致斷路器跳閘時啟動，并在斷路器一側(cè)電壓恢復(fù)時開始延時計數(shù)，從而實現(xiàn)沿線從電源至末端依次重合，若一次重合失敗則不再重合；

（5）對時功能；

（6）過電流記錄功能；

（7）事件順序記錄（SOE）功能；

（8）定值的遠方修改和召喚功能；

（9）停電后仍維持工作的功能。

2、配電網(wǎng)自動化的特點和要求

（1）終端設(shè)備工作環(huán)境

對于輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的終端設(shè)備，一般安裝在變電站里，運行環(huán)境溫度在0℃至55℃范圍，但是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，有大量的終端設(shè)備是安裝在室外的，滿足設(shè)備運行性能指標(biāo)要求的環(huán)境溫度在-25℃至65℃范圍，濕度要求為95%。此外，還要滿足防風(fēng)雨、散熱、防雷電等技術(shù)要求。

（2）可靠性

對于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的終端設(shè)備進行遠方控制非常頻繁，因此對其可靠性要求很高。

（3）組網(wǎng)

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的測控對象為進線變電站、配電變電所、分段開關(guān)、并聯(lián)補償電容器、用戶電能表和重要負荷等，因此站點一般會有成百上千甚至上萬個之多。在這種條件下，不僅對系統(tǒng)的組織帶來較大的困難，而且在配電網(wǎng)自動化中心的計算機上處理的信息量也十分龐大。

（4）配套

需要與配電網(wǎng)的改造配套進行，例如配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化、配電線分段化等。沒有配電網(wǎng)的科學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)自動化的系統(tǒng)、組織方式也難以確定。

三、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)類型的選擇

目前，國內(nèi)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用上大致分為兩大類型：一類是電壓型系統(tǒng)，一類是電流型系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。這里著重分析電壓型系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)的基本出發(fā)點。

1、從10kV配電網(wǎng)運行方式上來看，因為我國10kV系統(tǒng)目前多為中性點不接地系統(tǒng)，較適合采用電壓式設(shè)備，將其應(yīng)用于10kV架空線的配電自動化系統(tǒng)較為合適；

2、從電力系統(tǒng)運行可靠性方面來看，電壓型系統(tǒng)的優(yōu)點較為突出。

（1）從桿上設(shè)備的故障判斷方式來看，電壓型設(shè)備僅需根據(jù)配電線路的電源有無來進行判斷，而電流型設(shè)備用RTU則要求開關(guān)CT配合來判斷故障電流的位置和方向，RTU自身的故障判據(jù)需要根據(jù)分段區(qū)間的負荷變化來整定，這對負荷經(jīng)常變化的配電網(wǎng)來說，是相當(dāng)麻煩的；

（2）從桿上設(shè)備的維護來看，電壓型設(shè)備工作電源取自線路，不需要額外提供；而電流型設(shè)備RTU雖然也可用電源變壓器作為正常時的供電電源，但在線路故障時，必須依靠蓄電池供電，才能保證通信的正常進行。蓄電池需要定期維護檢查，這使得系統(tǒng)一次設(shè)備的免維護性大大降低；

（3）從線路的恢復(fù)供電方式來看，電壓型系統(tǒng)雖然由于采用逐級投入的方式，使開關(guān)動作次數(shù)增多，在縮短停電時間上不如電流型設(shè)備，但在實際應(yīng)用時，因斷路器重合，分段開關(guān)逐級的投入，可以有效地避免線路因涌流而引起斷路器的誤動作。

四、電壓型饋線自動化系統(tǒng)的方案

架空配電系統(tǒng)用以電壓型饋線自動化為基礎(chǔ)的配電自動化系統(tǒng)可分為3個階段實現(xiàn)。

第一階段，架空線路用饋線自動化設(shè)施由同桿架設(shè)的桿上真空自動配電開關(guān)（PVS）、具有故障診斷功能的遠方終端單元（RTU）和電源變壓器（SPS）組成。

電源變壓器從線路兩側(cè)采集配電線路上的電壓，以作為開關(guān)電源和用于故障檢測判斷的檢測信號，利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計算站內(nèi)斷路器合分閘時間，判斷出故障區(qū)段并通知運行人員檢修。

這一階段的特點是：無需通信系統(tǒng)，利用桿上設(shè)備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統(tǒng)配電自動化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區(qū)間，縮短停電時間，提高供電可靠性，實現(xiàn)了饋線自動化的基本功能。

為了使配電自動化再上一個臺階，以提高供電可靠性、改進供電質(zhì)量、實現(xiàn)優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務(wù)、降低運行費用和運行人員勞動強度為目標(biāo)，在完成了第一階段的基本功能后，實現(xiàn)以遙測、遙控自動化為紐帶的計算機管理配電自動化，是配電自動化的更高層次的發(fā)展。

五、結(jié)語

在電力市場自由化的環(huán)境下，對配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求將會更高，配電自動化各種功能之間的協(xié)調(diào)性要求增強，對信息的需求加大，新的技術(shù)和管理措施，從而對配電自動化功能的集成及綜合提出了更為嚴(yán)格的要求。本文探討有關(guān)配電自動化的一些基本模式，討論了實現(xiàn)配電自動化所需的基本技術(shù)條件，實現(xiàn)配電自動化所需的基本經(jīng)濟評估的思路。

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