城市配电网智能分布式馈线自动化系统研究

黎值源，李 卓，陈 煌

（海南电网有限责任公司，海南 海口 570100）

0 引 言

城市电力输送主要依靠配电网进行，因此需要采取可靠的措施确保配电网始终处于良好的工作状态。将自动化技术运用于城市配电网的管理过程，能够优化电网运行，一定程度上提高电网的稳定性，确保整个城市供电的持续可靠。馈线自动化是配电自动化的重要组成部分，对于提高供电可靠性和快速恢复供电发挥着至关重要的作用。因此，在城市配电网的设置过程中，要结合电网的实际需求，有针地性地进行馈线自动化设置[1]。

1 城市配电网网架结构及特征

1.1 “手拉手”环网模式

“手拉手”环网模式可分为环状架空网和单环电缆网两种类型。其中，环状架空网通过常开的联络开关将两条架空馈线连接起来，具体的连接方式如图1所示。图1中的A11表示电网中的联络开关，矩形框表示出线开关，圆圈表示馈线开关，实心圆表示电路处于联通状态，空心圆圈代表该处的开关处于断开状态。可知，当环状架空网中的某一条馈线发生故障后，可根据实际需求断开周边开关，有效隔离故障电路，避免故障电路对周围线路造成不良影响[2]。

图1 环状架空网结构

环状架空网的主干线呈现出一种“手拉手”形状，馈线上存在一定数量的分支线。当馈线发生故障后，可以将故障周围的开关断开而对故障进行有效隔离，然后通过故障处的电源恢复线路完成部分供电。

单环电缆网的结构与环状架空网大体保持一致，唯一的不同是其馈线上的开关主要是由环网柜构成，结构如图2所示[3]。

图2 单环电缆网结构

1.2 多分段多联络环网

为有效提高配电网中设备的整体利用率，可以将多分段与多联络的接线模式运用到配电网的整体设计中，一定程度上提高设备的运行效率。在多分段与多联络接线模式中，馈线被划分为多个不同的部分，各部分通过联络开关与备用电源有效连接在一起。多分段多联络环网具有广泛的适用性，可将其运用于架空或电缆配电网中，提高设备的利用效率。在分段较多的配电网中，当某一条馈线出现故障后，其余的多条线路能够保障电网的有效联通，确保整条线路的供电稳定[4]。

1.3 城市配电网特征

城市配电网根据线路性质的不同可以分为架空网、电缆网以及架空与电缆混合线路网。不同形式的线路能够满足不同条件下的配电要求。其中，电缆配电网能实现快速通信，常运用于供电可靠性要求较高的供电线路中，主要供电形式为双电源单环网。随着城市人口的不断增加，用电负荷逐渐增加，对城市配电网的供电可靠性提出了较高要求。为提高配电网的供电效率，减少因电缆出线多而造成的问题，需要在单环网的配网基础上增设一定数量的电源，提高配网的设备利用率，为城市供电提供可靠保障。

2 智能分布式馈线自动化系统的结构

智能分布式馈线自动化系统的整体结构形式，如图3所示。图中S1和S2代表出线断路器，环网柜RMU采用的负荷开关为整条线路的稳定运行提供可靠保 障。及 A42表 示馈线中的分段开关，为各分支上的开关。

图3 电缆线路智能分布式馈线自动化系统结构示意图

当智能分布式馈线线路发生故障后，线路中的智能终端单元STU能检测到故障电流流经的开关位置，再将其检测到的故障信息传输给相邻的STU，实现故障区域的精准判断，同时对故障区域边界处的开关下达断开指令，将故障控制在一个合理范围内，最后联络开关处的STU下达合闸指令恢复非故障区域的供电。

3 故障的定位与隔离逻辑

在配电网的实际运行中，出现故障后，配网中的STU能实时检测到电网中的故障电流，并将故障信息传递给相邻的STU，同时接收相邻STU传来的电流信息。下面分别论述不同位置发生故障后所采取的定位与隔离措施。

站出线故障[5]。当整条馈线上只有某一个开关对应的STU检测到故障电流后，即只检测到出线开关处有故障电流经过，此时可判定故障位于站出线上。明确故障位置后，要立即断开出线开关，同时确保与其对应的STU控制开关处于分闸状态，再将检测到的故障信息发送给相邻的STU，进而实现故障区域的有效隔离。

主干线路故障是介于主干线潮流方向检测到故障电流的STU所对应的开关与运行正常STU所对应开关间的位置发生故障。如图3所示，F2处发生故障，其中STU1和STU3都会检测到故障电流，而STU4尚未检测到故障电流，此时发生的故障即为主干线路故障。为对其进行有效隔离，可以将A12断开，再将开关A11和A12处的故障电流信息传输至STU4，通过STU4对开关A21发出断开指令，实现故障的有效隔离。

环网柜内母线故障。当环网柜内的母线发生故障后，母线中进线开关所对应的STU能有效检测到线路中的故障电流，位于分支线和出线开关处的STU则检测不到故障电流。为了将故障控制在合理范围内，可以将进线、出线以及支线中的开关断开，实现故障的有效隔离。

联络电缆故障是位于馈线联络电缆上的故障。为防止故障区域的进一步扩大而对配电网造成更大影响，可以将常开型联络开关设置为闭合状态，对故障进行有效隔离。

分支线故障是指配电网末端分支开关故障[6]。例如，配电网分支上的开关，其下游没有与之相邻的开关。当STU检测到故障电流后，可以断定故障位于分支线的下游区域。如图3所示，当F4处发生故障后，STU4能检测到相应的故障电流，通过断开B2实现故障的有效隔离。

4 结 论

要实现城市的供电稳定，就要确保城市配电网始终处于良好的供电状态。将智能分布式馈线自动化系统运用于城市配电网中，通过智能终端单元STU对故障电流进行检测与判断，对故障区域进行快速定位和针对性处理，从而为城市配电网的稳定运行提供可靠保障。