智能配网中智能分布式FA的应用分析

孙 杰，刘顺桂， 朱正国， 邓 琨，欧灶军

（1.深圳供电局有限公司 广东 深圳 518001；2.深圳市康拓普信息技术有限公司 广东 深圳 518034）

随着我国经济的发展，以及人们生活水平的提高，社会整体对电力资源的需求量越来越大，为了缓解人们日益增长的客观需求，同时保证智能配网的安全性与有效性，必须要在充分明确电网运行中的薄弱之处的基础上，对智能配网的整体运行方式加以进一步的优化，降低停电事故的发生率，并且在停电事故无法完全避免的情况下，将停电的范围尽量缩小在可控的范围之内，减少用户与供电企业双方的损失。FA，即是智能化分布式馈线自动化系统，是近年来我国大力发展的智能化配电系统，其最大的优点在于对主站与子站的依赖性小，独立性好，适应力强等。通常情况下，智能分布式FA的应用范围主要是10 kV的配电线路分段开关，具备着高度的智能化与自动化，可有效实现自愈与故障隔离。

1 基础结构配置

智能分布式FA的主要基础结构配置是以太网络，这种结构配置的最大优点在于可以完全实现对等通信，摆脱了对母站与子站的支持，是智能分布式FA独立性的技术基础之一。事实上，所有的智能化分布式FA都必须要依赖于IP通信网络，以太网可分为两种主要的模式，一是工业以太网，二是EPON以太网，即是无源光网络，前者的精确性不足，传输持续能力较差，因此智能分布式FA主要应用的都是EPON以太网，通信效果较为理想。结构配置图如图1所示。

2 物理实现原理

传统的智能配网系统都需要在母站与子站的指令下进行运行，独立性不足，对于故障的反应度也不够灵敏。而智能分布式FA则是在终端直接通信的基础上，实现了配网系统间的对等通信，摆脱了母站与子站的调度，对于供电故障的反应也更加灵敏，能够快速实现隔离与自愈，对相关的数据加以整合上报。智能分布式FA与其他的配网系统模式有着明显的区别，以EPON以太网为技术基础，采集TTU与FTU的相关信息，在经过整合分析的环节后，与区域内的全部或是指定的控制终端进行对等通信，快速对故障区域进行隔离，并通过自愈功能帮助停电区域在最短的时间之内恢复供电。除此之外，智能分布式FA的物理实现原理还包括融合算法功能，使得参数的计算结果更加精确。EPON以太网实现原理示意图如图2所示。

图1 结构配置Fig.1 A chart configuration

图2 EPON以太网实现Fig.2 EPON ethernet

3 应用功能特征

智能分布式FA的应用功能较多，笔者仅以其较为显著的维修简便性为例进行论述。传统的配电网改造工作，需要将各个配电环网全部停用，影响的区域非常广，而智能分布式FA的维修则具有比较理想的独立性。首先，在对配电网进行维护扩容的过程当中，可以以一套完整的维护扩容方案对区域内的全部配电环网进行操作，这也是智能分布式FA适应性强的的具体表现，省却了大量的人工操作；其次，在对某一特定配电环网进行维护的时候，只需要将此环网停用即可，缩小影响区域范围；最后，智能分布式FA的馈线分布层次分明，尽然有序，便于维护。

4 系统运行要求

智能分布式FA的系统运行要求主要立足于判断功能、动作信号、通信功能、投退功能四个方面。其中判断功能的运行要求为在故障发生时，需要进行条件预设，隔离与恢复同步进行，判断机制完备；动作信号功能的运行要求为：需要摆脱母站与子站的制约，自行生成动作信号，以保护智能化分布式FA；通信功能的运行要求为：EPON以太网信号稳定畅通，并且需要配有智能化终端设备，以实现三遥信息交互；投退功能的运行要求为：需要在动作信号生成之后，对信号的准确性进行综合判断，确认信号正确之后进行投退。

5 智能配网中智能分布式FA的应用实例分析

5.1 开环配电网智能分布式FA

1）确认故障的发生位置

将开环配电网划分为3个具体的区域，分别是（K8；-）、（S1；K1）、（K1；K2；K7），如图 3 所示。 当开环配电网中的任何一个开关中的任何一相电流突破了智能化配网的设定负荷数值，整个开环配电网为了保护自身，就会自动关闭，造成停电故障。故障电流的发生区域一般有两个，一是内部区域，二是外部区域。判断的标准为：当配电区域只有一个控制端点显示电流故障，那么就表明故障发生在内部区域。如果配电区域有一个以上，3个以下的控制端点显示电流故障，那么就表明故障发生在外部区域。

图3 配电网智能分布式Fig.3 Distributed intelligent distribution network

2）对故障区域进行隔离处理

在开环配电网当中，如果故障发生在内部区域，那么智能分布式FA会自动执行跳闸指令，阻碍故障电流的蔓延速度与范围，将停电事故的发生范围控制在合理的范围之内，需要注意的是闭合开关的拒分信息在故障电流经过的前后可能会出现错误，此时需要相关的工作人员加以进行区分，保证尽快恢复供电。如果故障发生在外部区域，那么就要通过短暂延时时间加以判别，制定处理方案，非联络开关具有较大的脆弱性，当外部故障发生时，非联络开关往往是首先遭到损害的。因此需要将相邻开关的故障信息加以收集整合，从而判断故障的具体发生位置位于外部区域的哪个端点，原则上维持控制总控制闭合开关的原状，针对特定区域的配网进行断电维护，需要注意尽量缩短维护的时间，降低供电企业与用户双方的损失。

3）恢复故障区域的正常供电

一般而言，智能配网中的联络开关，在无故障的情况下应该是长期保持分闸状态的，同时带有可感知电流。当联络开关的左侧发生功能故障，在较短的时间内就会蔓延及其右侧，造成全面停电。在此情况下，需要通过智能分布式FA的自愈功能，争取在最短的时间内对故障区域进行恢复供电处理，自愈的方法主要为DA集中式自愈。当联络开关的左侧发生功能故障，造成失压现象，那么就应该经过预先设定的时间进行延时处理，此时完好的电流开关会自动传输跳闸完成的信号至控制终端，通常情况下，很短时间之内联络开关就会恢复正常，供电自然也就恢复了。如果在进行上述的操作之后，仍然无法恢复故障区域的正常供电，可视为智能分布式FA的自愈功能失效，此时需要进行人工恢复处理。

5.2 开环配电网智能分布式FA的后备保护

通常情况下，开环配电网智能分布式FA的后备保护主要指的是通信故障方面的后备保护。通信是整个智能配网中智能分布式FA的核心技术环节，因此对通信技术的要求也特别高，当通信部分中断的时候，通信功能便会受到很大的限制，此时需要将通信部分中断的相关信息通过另一部分完好的通信环节传输至配电母站，参与检修，以求在最短的时间内恢复通信正常。而当通信完全中断的时候，联络开关的所有线路都会失效，就连最基本的通信功能都会荡然无存，鉴于此，开环配电网智能分布式FA的后备保护是非常有必要的。后备保护具体操作为：当通信中断的时候，首先，对中断的性质进行判别，区分是部分中断还是完全中断，如果只是单一子站的通信无法正常进行，那么可以判定是部分中断，如果全部子站的通信无法正常进行，那么可以判定是完全中断。其次，当通信故障发生在本开关区域内部，可直接采用跳闸隔离处理，防止通信故障蔓延，而如果通信故障发生在本开关区域外部，则需要联合EPON以太网加以处理，延时联络开关，切断送电路径，防止在通信故障的情况下，依旧向电网传输电力，对智能电网造成进一步的损坏，导致电力资源的浪费，扩大智能分布式FA的后备保护范围与效果。

6 结束语

目前，我国的智能配网中智能分布式FA得到了广泛的应用，实际的应用效果也比较理想，起到了保证供电正常，缩小故障发生范围，加快恢复供电的作用。然而，由于我国的能配网中智能分布式FA起步较晚，整体水平尚处于较低的位置之上，实际的运行也受到了诸多的限制，比如：在智能分布式FA与出口断路器的时间要求方面，理论上的最佳状态是0.2~0.4 s，而我国的实际情况则是0.5~0.8 s，存在着明显的差距，因此必须要进一步提高我国智能配网中智能分布式FA的整体应用水平。主要立足于自愈功能、通信功能、对故障区域的供电恢复功能等方面，合理预设条件，避免连带性事故的发生，提升智能电网的安全性能。

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