实现配电网馈线自动化的方式及应用研究

徐学锋

【摘 要】 针对配电自动化系统分层次发展的思路，探讨了馈线自动化技术及其在配电网中的应用，介绍了一种新型的馈线自动化设备及其应用效果。

【关键词】 配电网；馈线自动化；FTU终端

为了实现配电自动化应充分考虑本地区社会经济的发展水平，根据配网的实际情况及远景规划，在经济能力能够承受的范围内运作，有目的地进行城网改造，分阶段投资和分阶段实施配电自动化，并使各配电自动化子系统最终有可能构成一个健全的配电自动化大系统。

一、实现馈线自动化方式的选择

当前国内外电网中常采用的馈线自动化系统有两种：一种是采用配电自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统；另一种为基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统。

（1）基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统是以计算机和通信网络为基础的馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统。该系统所需的主要设备为FTU、通信网络区域工作站、配电自动计算机系统。它的主要优点集中体现在：①故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可优化运行方式，实现安全经济运行；②恢复健全区域供电时，可以采取安全和最佳措施；③可以和GIS等联网，实现全局信息化。该系统的主要缺点是结构复杂、建设费用高，同时还需要建设通信网络。

（2）基于配电自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统关键设备为重合器和分段器。重合器是一种自具控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流情况下自动分闸的开关设备。

基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统的主要优点是结构简单，建设费用低，不需要建设通信网络，不存在电源提取问题。虽然存在着诸如：仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，不能优化网络运行方式；多次重合，对设备冲击大等缺点。但它因较低的建设成本和方便的维护措施，却能实现馈线的自动化，同时满足网络经济性和供电的可靠性，不失为着眼于发展、立足长远直接实现馈线自动化的最佳系统。

二、馈线自动化的基本功能

1、馈线自动化系统应具有如下功能：

（1）遥测、遥信、遥控功能；

（2）故障处理：故障区域自动判断和自动隔离，故障消除后迅速恢复供电功能；

（3）负荷管理：根据配电网的负荷均衡程度合理改变配电网的运行方式；

（4）重合闸控制：当发生过电流并导致断路器跳闸时启动，并在断路器一侧电压恢复时开始延时计数，从而实现沿线从电源至末端依次重合，若一次重合失败则不再重合；

（5）对时功能；

（6）过电流记录功能；

（7）事件顺序记录（SOE）功能；

（8）定值的远方修改和召唤功能；

（9）停电后仍维持工作的功能。

2、配电网自动化的特点和要求

（1）终端设备工作环境

对于输电网自动化系统的终端设备，一般安装在变电站里，运行环境温度在0℃至55℃范围，但是配电网自动化系统中，有大量的终端设备是安装在室外的，满足设备运行性能指标要求的环境温度在-25℃至65℃范围，湿度要求为95%。此外，还要满足防风雨、散热、防雷电等技术要求。

（2）可靠性

对于配电网自動化系统中的终端设备进行远方控制非常频繁，因此对其可靠性要求很高。

（3）组网

配电网自动化系统的测控对象为进线变电站、配电变电所、分段开关、并联补偿电容器、用户电能表和重要负荷等，因此站点一般会有成百上千甚至上万个之多。在这种条件下，不仅对系统的组织带来较大的困难，而且在配电网自动化中心的计算机上处理的信息量也十分庞大。

（4）配套

需要与配电网的改造配套进行，例如配电网环网化、配电线分段化等。没有配电网的科学拓扑结构，配电网自动化的系统、组织方式也难以确定。

三、配网自动化系统类型的选择

目前，国内在配网自动化系统的应用上大致分为两大类型：一类是电压型系统，一类是电流型系统。两个系统各有优缺点。这里着重分析电压型系统应用于配电网的基本出发点。

1、从10kV配电网运行方式上来看，因为我国10kV系统目前多为中性点不接地系统，较适合采用电压式设备，将其应用于10kV架空线的配电自动化系统较为合适；

2、从电力系统运行可靠性方面来看，电压型系统的优点较为突出。

（1）从杆上设备的故障判断方式来看，电压型设备仅需根据配电线路的电源有无来进行判断，而电流型设备用RTU则要求开关CT配合来判断故障电流的位置和方向，RTU自身的故障判据需要根据分段区间的负荷变化来整定，这对负荷经常变化的配电网来说，是相当麻烦的；

（2）从杆上设备的维护来看，电压型设备工作电源取自线路，不需要额外提供；而电流型设备RTU虽然也可用电源变压器作为正常时的供电电源，但在线路故障时，必须依靠蓄电池供电，才能保证通信的正常进行。蓄电池需要定期维护检查，这使得系统一次设备的免维护性大大降低；

（3）从线路的恢复供电方式来看，电压型系统虽然由于采用逐级投入的方式，使开关动作次数增多，在缩短停电时间上不如电流型设备，但在实际应用时，因断路器重合，分段开关逐级的投入，可以有效地避免线路因涌流而引起断路器的误动作。

四、电压型馈线自动化系统的方案

架空配电系统用以电压型馈线自动化为基础的配电自动化系统可分为3个阶段实现。

第一阶段，架空线路用馈线自动化设施由同杆架设的杆上真空自动配电开关（PVS）、具有故障诊断功能的远方终端单元（RTU）和电源变压器（SPS）组成。

电源变压器从线路两侧采集配电线路上的电压，以作为开关电源和用于故障检测判断的检测信号，利用RTU自身所具有的智能化检测功能，可与开关设备配合，共同完成故障区段的隔离、非故障区段的恢复供电，并且利用站内故障区段指示设备，通过计算站内断路器合分闸时间，判断出故障区段并通知运行人员检修。

这一阶段的特点是：无需通信系统，利用杆上设备自身智能化功能就能够独立完成架空系统配电自动化的基本功能。这一阶段的完成，可减少停电区间，缩短停电时间，提高供电可靠性，实现了馈线自动化的基本功能。

为了使配电自动化再上一个台阶，以提高供电可靠性、改进供电质量、实现优秀的电力信息管理、为用户提供完善的服务、降低运行费用和运行人员劳动强度为目标，在完成了第一阶段的基本功能后，实现以遥测、遥控自动化为纽带的计算机管理配电自动化，是配电自动化的更高层次的发展。

五、结语

在电力市场自由化的环境下，对配电自动化系统的经济性要求将会更高，配电自动化各种功能之间的协调性要求增强，对信息的需求加大，新的技术和管理措施，从而对配电自动化功能的集成及综合提出了更为严格的要求。本文探讨有关配电自动化的一些基本模式，讨论了实现配电自动化所需的基本技术条件，实现配电自动化所需的基本经济评估的思路。

参考文献：

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