10 kV配网线路馈线自动化技术选型研究

方 振

（广东电网有限责任公司江门开平供电局，广东江门529300）

1 配网自动化原理

配网作为电力系统中不可缺少的一环，是连接用户和电网端的桥梁，配网是否可靠稳固将直接影响用户的用电体验。配电自动化是提高供电可靠性和供电质量、扩大供电能力、实现配网高效经济运行的重要手段，也是实现智能电网的重要基础之一，已得到越来越多电力科研人员和电力企业的重视[1]。

配网自动化以一次网架和设备为基础，利用计算机及其网络技术、通信技术、现代电子传感技术，以配网自动化系统为核心，将配电网设备的实时、准实时和非实时数据进行信息整合和集成，实现对配电网正常运行及事故情况下的监测、保护及控制[2]，如图1所示。

图1 配网自动化一次示意图

当前馈线自动化改造主要有两种类型，分别是集中控制型及就地控制型。当前馈线自动化是基于分布在配网10 kV线路中的柱上开关自动化（FTU）及开关柜成套设备（DTU）来实现线路运行保护及控制的[3-4]。

线路开关可以分为负荷开关和断路器两种，传统观念中，断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。断路器与负荷开关的主要区别在于一次结构的真空泡。在自动化成套设备里面，自动化开关成套设备中断路器及负荷开关无明显区别，主要是控制逻辑不同，当发生故障时，自动化断路器具备主动分断故障电流，并且能够按照设定的逻辑功能实现一次/二次重合闸、重合闸闭锁等逻辑功能；而自动化负荷开关不主动分断短路电流，它具备失压分闸、单侧来电合闸、故障检测闭锁等逻辑功能，要与自动化断路器配合才能实现馈线自动化功能。

2 馈线自动化技术路线

图2 集中控制型示意图

2.1 集中控制型

集中控制型技术是指通过配网自动化终端（FTU、DTU）采集到线路电流、电压等电气信号，经过光纤、4G、5G等无线通信技术将数据实时上传至主站，然后自动化主站系统进行数据搜集、信息处理、智能分析，识别出线路故障点，筛选出最佳控制方式，并且通过光纤、无线通道将控制命令发至各终端，实现故障区域隔离和非故障区域恢复供电。集中控制型示意图如图2所示。

2.2 就地控制型

此种模式，在配电网发生故障时，可不依赖配电主站，仅通过现场配电终端、保护装置或自动化开关装置相互配合及自我决策，即可准确定位故障区域，快速自行隔离故障、恢复非故障区域供电，并将故障信号、开关动作情况、开关运行状态等信息及时上报配电主站系统、调度、运维人员。当前，就地控制型主要包括时间级差型及电压电流型[5]。

2.2.1 时间级差型

时间级差型技术路线要求线路自动化分段开关配置自动化成套断路器开关，整定过流一、二段保护，一次重合闸、二次重合闸及重合闸闭锁功能。保护逻辑是通过变电站带电流保护的出口开关与分段断路器或分支线路断路器间的电流保护配合实现馈线自动化功能。

2.2.2 电压电流型

电压型方案用于架空线路的一次开关设备主要有带控制器（FDR）的真空负荷开关，该类型开关具有失压跳闸、来电自动合闸的功能，并能够检测是否为区内故障，若为区内故障，失压后闭锁开关，自动隔离故障段线路。需要与变电站出线断路器开关配合才能实现馈线自动化功能。

2.3 智能分布式

线路上的各控制单元（FTU、DTU）之间通过光纤、无线通信技术进行互联，各个单元采集到邻近控制单位电气量信息，然后自行判断故障点位置，通过自身逻辑实现故障区域的自动隔离与非故障区域的自动复电逻辑功能。

3 馈线自动化技术路线分析对比

广东电网公司开始进行配网自动化试点建设时间较早，先后多个地市局进行了配网自动化建设的探索，其中佛山、东莞采取的时间级差型，即线路都采用断路器模式，中山、珠海则采用电压时间型，即线路上所有开关采用自动化负荷开关模式。通过总结对比分析，各种技术路线主要存在表1、表2所示优缺点，表1为馈线自动化各类技术路线特点，表2为馈线自动化各类技术路线优缺点对比。

表1 馈线自动化各类技术路线特点

4 结语

综上所述，馈线自动化技术路线选择总原则：各电网公司在选择馈线自动化技术路线时，一定要遵循“可靠、实用、经济”的总原则，结合本身供电分区、网架特点、负荷发展预测选择恰当的技术路线，进行馈线自动化改造之后务必要满足提高供电可靠性、改善供电质量、提升配网管理水平的业务发展需求。配网一次规划设计中应统筹考虑配电自动化建设，配网一次建设、改造应结合配电自动化终端部署同步进行。

（1）对于对供电可靠性要求极高、负荷密度极大的中心区域，毫无疑问建议采取集中控制型模式，线路分断开关采用开关柜自动化成套断路器，同时通信方式采用光纤通信方式。

表2 馈线自动化各类技术路线优缺点对比

（2）对于10 kV线路长度较短的架空线路、电缆线路和架空电缆混合线路（主干线不超过3分段），采用时间级差型就地馈线自动化方案，主干线、分支线采用柱上真空断路器自动化成套设备，可以较快地切断故障。

（3）对于特殊供电半径较长的城郊或农村架空线路，出线断路器定时限电流保护不能满足灵敏度要求时，采用电压电流型就地馈线自动化方案，变电站出线开关过流保护时间预留足够的时限，同时用柱上真空断路器自动化成套设备将主干线分成两个大分段，每个小分段中采用电压时间型，分支线采用柱上真空断路器自动化成套设备。

（4）对于一般长度，分段超过3分段，且出线断路器定时限电流保护满足灵敏度要求的，宜采用电压时间型，主干线采用柱上真空负荷开关自动化成套设备，分支线采用断路器模式。