基于配电网架空线路的智能分布式馈线自动化实现及应用分析

陈锦标

[摘    要]传统的馈线自动化模式具有一定的缺点，对此，要对其进行优化升级与改造，基于智能型终端来对应提出智能分布式馈线自动化改造方案。文章重点分析了智能化分布式馈线自动化的运行原理与实现方式。

[关键词]配网架空线路;智能分布式馈线自动化;实现;应用

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）05–00–02

Realization and Application Analysis of Intelligent Distributed Feeder

Automation Based on Overhead Lines of Distribution Network

Chen Jin-biao

[Abstract]The traditional feeder automation model has certain shortcomings. For this， it is necessary to optimize， upgrade and reform it， and propose an intelligent distributed feeder automation transformation plan based on intelligent terminals. This article focuses on the analysis of the operating principles and implementation methods of intelligent distributed feeder automation.

[Keywords]distribution network overhead line; intelligent distributed feeder automation; realization; application

配網自动化能够极大地提高配网供电安全性、可靠性，从而全面提高配网系统的供电服务水平，创造出理想的配网运行经济效益与社会效益。馈线自动化则可以高效地定位、隔离配网故障，并及时地回归供电，提高配网系统的自动化水平。

1 配网馈线自动化类别

配网系统中的馈线自动化，根据故障处理方式被规划为：集中型馈线自动化与就地型馈线自动化。前者要求配电自动化主站的运行，利用通信网络系统来动态监测配网的工作状态，利用远程控制开关来隔开故障，并能回归非故障区的电力，一般用在有着高安全性要求的配网。后者则可以自行地处理故障，具体包括重合器式与智能分布式两种。前者属于非通信类故障处理模式，主要借助自动化开关之间的配合来达到馈线自动化目标，其造价成本较低，使用范围更广。然而，隔离故障过程中必须自动化开关反复地重合闸操作，从而反复地冲击线路，故障隔离时间更长。智能分布式馈线自动化主要是利用智能终端间的信息沟通、交流等来达到故障的隔离、定位，提高了故障处理效率，也减少了对通信系统的依赖。

随着现代科技的发展，多数地区选择智能分布式馈线自动化模式，主要借助无线通信通道，凭借相邻配电智能终端之间的数据交流来就地实现故障的定位、隔离，并能达到非故障区域的正常供电。

2 电压—时间型馈线自动化

电压—时间型馈线自动化属于最具代表性的就地馈线自动化，非常适合线路分段联络就地隔离故障，具体如图1所示。

图1中， CB1/CB2属于变电站出线开关， FS1–FS5属于分段开关，LS为联络开关，常规模式下，变电站出线开关与分段开关都为合闸模式，联络开关则为分闸模式。FTU为自动化终端，负责和配网主站之间进行信息的交流和互动。

如果线路a出现故障，CB1位置因为故障电流而跳闸，对应的FS1、FS2、FS3都由于失电压处于分闸模式。首次重合闸延时以后，变电站出线开关CB1重合，对应的FS1、FS2继而得电压，经延时XF时限自动化合闸。如果FS2合闸于故障，将导致CB1又一次发生跳闸，从而导致FS1、FS2又一次因为失电压发生分闸。FS2因为维持合闸的时长低于Y时限，从而导致锁定至分闸模式，分段开关FS3因为处于分闸部位测出残留电压也对应处于分闸模式，在第二次重合闸延时后，CB1也对应二次重合，分段开关FS1获得电压，经XF时限自动合闸，就能回归分段开关FS2前一段完整线路的电力供应。联络开关LS如果故障一端失电压，经延时XL时限以后，能自动地合闸，回归FS3后段完整线路的电力供应。 架设联络开关LS的两端带电时间尚未高于Y时限，无需重合闸。同时，为了预防电网的闭环运行，任何一个时限内所测出的联络开关如果带电，则要让一切分段开关不再合闸。通过上面的分析，能得出：不同开关的动作信息与时间之间的对应关系。具体如图2所示。

无需主站的运行，只依赖于自动化开关的自动运行、时间配合等，馈线自动化就能达到就地隔离故障的效果，而且也能回归非故障部位的电力供应。然而，实际的故障隔离操作中，变电站出线开关必须重合闸两次，如果隔离的时间过长则将对电网系统带来严重的冲击。

3 智能分布式馈线自动化

要想控制故障处理时间，减少非故障区域回归正常供电的时间，并有效控制开关动作对电网系统带来的冲击，则要依靠已有的电压—时间型馈线自动化原理来深入改造。具体方法：对初始的终端控制器进行升级，使得此控制器兼具智能化功能又具备电压—时间型馈线自动化的功能。智能终端控制器应选择4G无线网来连接，而且要创设两大相对独立的信息通道，其中一个通道负责配网主站和终端间的自动化数据的传输，另一个则负责相邻终端间智能分布自动化数据的传输。

4 故障隔离的原理

如果a处故障，CB1能测出故障电流从而跳闸，对应的FS1、FS2、FS3都由于失压而分闸，分段开关FS1、FS2终端都能测出故障电流，对应的FS3与联络开关LS终端未能测出故障电流，由于首次重合闸延时，CB1重合闸，分段开关FS1获取电压，终端则将朝着FS2发出信息查询有无故障电流出现，如果结果证实FS2终端测出故障电流，对应的FS1经延时XF时限自动合闸，对应的FS2得到电压，同时，它的终端也将朝着分段开关FS3传输咨询信号，询问有无故障电流出现。如果确认FS3终端无故障信号，即可锁定故障点处于FS2–FS3之间，此时，分段开关FS2、FS3势必同时锁定于分闸部位，以此来隔离故障。如果联络开关LS故障端失压， 终端则将朝着FS3终端发来咨询，如果发现FS3终端未能测出故障电流，是否存在故障电流，如果分段开关FS3终端未能测出故障电流，LS经延时XL时限后能自动地合闸，从而回归FS3后段完整线路的正常供电。

从上面的故障隔离来看，不同开关的动作和时间有着对应的契合关系，通过对比与分析能得出：智能分布式馈线自动化更具优势功能，无论是故障的定位、隔离还是重新回归非故障区的电力供应，变电站出线开关、故障点电源端的分段开关等都仅需重合闸一次，和电压—时间型馈线自动化对比起来，不仅能控制故障处理时间，也能控制开关动作对电网带来的冲击。

5 异常问题的处理对策

5.1 非正常通信

图1中，如果a处出现故障，且FS2终端通信没有异常，则分段开关FS1、FS2终端都会测出故障电流，然而，如果分段开关FS1获取电压，终端就不能接收来自于分段开关FS2终端信号，此时的FS1可以采取后备故障处理模式，锁定于分闸模式，对于FS3，终端未能测出故障电流，且未能收到来自FS2的终端信息，也对应锁定至分闸模式。

5.2 开关拒动

如果a处出现故障，CB1跳闸以后，分段开关FS2依然为合闸模式，FS1获得电压以后，终端则能获得来自FS2终端的故障定位相关的信息，FS1启动近后备故障处理模式，再经延时，则使得FS2维持在合闸模式，终端则朝着FS1的终端来传输隔离失败的命令，FS1终端获得此信号以后，则会让分段开关FS1锁定在分闸模式，也能隔离故障。

6 试验检查验证

现在采用试验验证的方式来分析智能分布式馈线自动化开关是否正确、科学、合理地动作，参照现场架空线路，借助最初的负荷开关、智能终端等创建一个试验模型，如图3所示。

图3中，72T1开关，43T1开关，25T1开关等都属于分段负荷开关，48T1则属于联络负荷开关，FTU为智能终端。

如果分段A、B、C中出现故障，可以利用继电保护仪器来填入短路电流，同时对通信常规与异常条件下的接地故障与相间故障加以模拟，并对应记下不同开关的动作状态与时间。能够得出以下试验结论。

A处发生故障时，通信状态正常时，将出现接地与相间故障，智能分布式馈线自动化动作;通信状态异常时，也将发生接地与相间故障，则将处于电压—时间型馈线自动化状态。

B处出现故障，通信状态正常时，如果出现接地与相间故障，智能分布式馈线自动化将发挥作用;相反，若通信不正常，

电压—时间型馈线自动化则将发挥作用。

通过试验结果来看，智能分布式馈线自动化可以发挥更为优势的隔离功能，能够安全地隔开故障。例如，接地故障、相间故障等，通信没有异常时，动作模式则进入智能分布馈线自动化模式，通信状态非正常时，动作模式则能自动地切换至电压—时间型馈线自动化。

7 结语

通过本文的试验与实践分析得出，架空线路系统的电压—时间型馈线自动化能够发挥故障定位、隔离的功能，也能回归非故障区的正常供电，然而，其缺点在于效率低下、时间长、而且反复冲击电网。要想有效地抑制上面的缺点，就要采用智能终端的智能化分布式馈线自动化系统，此系统具有高度的自动化智能化功效，能够有效地控制新增智能分布式馈线自动化所提出的维护难题，而且智能分布式馈线自动化也能憑借临近终端彼此间的故障电流互动，根据故障点电源一端来测出故障电流信号，实际的故障处理操作中，能够最大程度地控制故障处理时长，而且能够控制对电网的冲击。将此自动化系统应用于配网系统，能确保配网系统的安全、可靠供电。

参考文献

[1] 袁钦成.配电系统故障处理自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 中国南方电网有限责任公司.中国南方电网城市配电网技术导则[M].北京：中国水利水电出版社，2006.