如何在配电网自动化中实现馈线自动化

2023-10-22张天娇周良涛

科学与信息化 2023年18期

关键词：馈线断路器配电

张天娇周良涛

1.国网西安供电公司陕西西安 710032；

2.国网西安市鄠邑区供电公司陕西西安 710300

引言

配电系统及其设备分布十分宽泛，配电自动化必将成为电力行业的主流方向。要实现配电自动化，需要考虑当地的经济水平和配网情况，在经济能力许可的情况下规划运作，有计划实施城网改造，分阶段进入配电自动化建设，从而逐步建立一套配电自动化大系统。

1 配电网馈线自动化技术简介

配电网馈线自动化，指的是馈电线路利用故障检测、有效隔离，使配网尽快恢复正常的供电秩序。自动化处理，涵盖了两个部分[1]：①自动化开闭；②线路恢复。馈线自动化主站系统支持多种不同的通信技术，如无限、光纤、以太网等，以网络为载体。这些方式与我国国情较为符合，对供电网今后的发展十分有益。如今，光纤以太网成为社会上使用频次最高、最为高效的通信方式。主站系统需以太网络为依托，建立三网合一系统，确保长距离、安全通信。

对馈线自动化主站系统而言，不论主、子站层又或是站端层，都要完全地独立。即便有某些意外情况，供电系统很少会有过多的变化。子站层：面向站端设备来对数据进行传输，同时对非故障区予以自动诊断、自动恢复。假设主站不小心瘫痪，则子站层此时也会继续工作，完成后续的通信任务。同时，对系统中的数据进行保存。主站系统应当建立专门的以太网分层体系，确保路由器、IP层路由二者可以分享数据。应用层上，根据交换功能对其他子站进行连接。

2 配电网馈线自动化的要求

2.1 故障检测的精准性

馈线自动化的建设与实施，有助于精准检测和定位配网系统隐藏的故障。究其根源，配电终端支持自动、智能检测，以结果为导向来识别故障类型、程度。这就说明，检测信号究竟是否科学，实质上也会对馈线自动化建设任务和实施方案产生影响。我们编制自动化方案时，应当设置专门的配电终端，保证检测信号的精准性。要确保故障检测、保护动作完全匹配，配电终端才能实时地捕获各时段的故障信号，并先于馈线开关保护动作前。可见，判断故障电流的具体幅值，检测持续时间都是十分重要的事情。

2.2 故障隔离的快速性

一般来说，主、子配电站均可以接收配电终端传递出来的故障信息。利用各项措施，精准定位故障的各个区段，下达指令。根据遥控指令，对这些故障进行自动隔离。为完成上述动作，我们对配网馈线进行设置时，也要在底层预先留出隔离空间如果底层最终隔离失败，则逐层往上。这样的话，故障隔离才能更加精准、快速。

2.3 网络重构的慎重性

馈线自动化的科学、安全性，关系到整个配电系统后期的运行质量。因此，对配电网馈线自动化建设时，需要慎重地考虑网络重构。换言之，要仔细地检查故障情况，确保隔离到位。同时，提供充足的备用电源。网络重构时，不允许超出备用电源最大的容量；网络优化时，需要尽量减小和控制系统的线损，力求最小化。

3 馈线自动化在配网管理中的作用

3.1 有利于减少系统的损害

馈线自动化系统的构建，有助于提高供电质量，动态监督电网线路上引起的电压变化。通常，自动化技术能够和无功补偿电容器进行组合，促进分段投切。同时，对输出电压进行科学调节，以评估对变压器带来的影响。馈线自动化有较高的调节功能，能够确认电压合格率，满足用户群体的电压需求，使服务水平得到大幅度提升。配网管理时，馈线自动化技术可以很好地对配网管理方面的问题进行解决，减小对网络的损害。利用切入处理，达到管控之目的，保证管理效果。

3.2 有助于状态检修

配电网系统中，维护成本的支出比相对偏高，无法保证成本水平。依托馈线自动化技术，能够全面地监督配电系统、设备在不同时段的运行状态，编制科学的检修方案，防止盲目。该过程中，需结合监督数据，进行针对性检修。在保证工作效果的同时，帮助企业节省管理成本。另外在状态维修期间，人工操作量也会相应地减少。

3.3 减少停电时间

配网管理中，馈线自动化技术本身支持自动隔离、智能化管理。在故障检修中，有助于缩短停电范围。在无故障区域，以尽快速度恢复供电，解决用电服务方面的问题。当配网出现故障后，馈线自动化系统也会立即对故障进行定位，采取针对性的隔离方案进行检修。检修结束后立即供电，根据眼前情形来对供电管理模式、内容做出创新，优化用电管理系统，促进科学管控。

4 实现馈线自动化的关键技术

4.1 馈线自动化测控终端技术

测控终端，可以对配电主站本身的压力予以分担，对配电网运行很有益处。该技术的显著优势：不论温度是高还是低，基本都不会出现故障，能够很好地应对外部环境。另外，测控终端技术能够准确地识别、隔离故障信息，建立恢复方案，提升配网运行整体的自动化水平。

4.2 系统主站及通信技术

一直以来，通信技术均是阻碍配电自动化的必备要素。现如今，市面上有多种不同类型的光线设备，其价格持续在缩水。而光线通信，迅速成为配电自动化典型的应用。若是某个站点无法提供充足的电源，导致该环路上剩下的其他站点也无法安全地通信，则有必要使用太网无源光网络技术。该技术是以光线传输为载体，利用无源光纤、点－点结构来对数据进行传输。针对因敷设原因导致光线覆盖不到的地方，需要联合使用通信载波技术。尽管这项技术存在偶然掉线的情况，但安装步骤简单，受外力的干扰小。因此，能够适应配电自动化应用相关的标准，是理想的现代通信方式。

4.3 DMS技术

配电管理系统，有两个核心的构成要件，一是开放式网络基础平台，二是多个独立的应用子系统。DMS具备丰富、齐全的功能，调度员利用该技术可以对配电网实施规范化管理，提高配网运行水平。如：SCADA、控制室管理、高级应用软件。除上述外，DMS技术也可以智能地诊断系统在运行阶段的某些故障，促进全面隔离，提高供电水平、质量。一个科学的配电管理系统，应当汇集多种不同的应用软件和子系统，以发挥最佳的效益。

5 配网馈线自动化的优化对策

5.1 优化馈线自动化调试模式

投运前，要对馈线自动化技术做好调试。这是由于，集中型馈线自动化是一种连接高、局部结构密切相关的综合系统，对对时、通讯均有严格的要求，能够智能地完成调试，编制合理的方案。同时，人员、设备均需达到很高的水准。系统测试需耗费很久的时间，测试效率不高，这就对馈线自动化投入造成不利的影响。调试有如如下目标：一是查看配网终端功能，判断故障感应、报送是否合理，报送，同时对遥控操作命令做出必要的响应，检查终端、主站二者的通讯连接是否安全，主站网络拓扑能不能满足现场需求。现有模式下，建议将调试拆解为若干分支任务，并选择针对性的调试方法[2]：①利用厂内调试，对设备功能进行检查。②现场联调，对通讯信道能否安全进行检查；③上述步骤均是在正常操作下挖出，使配网主站迈入仿真模式，对配网主站进行综合地测试。根据上述方法、策略，保证系统投运前进行测试，减少人力投入。

5.2 加强集中型馈线自动化与继电保护的配合

和继电保护一样，馈线自动化有着同样的保护功能。集中型馈线自动化，适合配网主线、干线，但线路存在若干不同的分支，其分布毫无规律率。想要全面覆盖，对系统配置也会有较大的难度。但是，运维任务量同样也会增长，扩大企业的成本。因此，有必要强化继电保护配合，提高配网系统的安全系数。集中型馈线自动化，通常会考虑如下不同的优化策略：一是用于干线、主线，能够将负荷开关投放于干线路径上；二是断路器投入到分界开关，能够增加过流保护，且相比出线开关延时更少。假如分支线路存在故障，此时分支断路器马上会跳闸，不会影响主线、干线。如果主线、干线均存在故障，出线开关则必然会跳闸，以自动化方式对故障点进行隔离。

6 馈线自动化需解决的问题

6.1 无电源端断故障判别

为在短期内尽快对故障线路进行供电恢复，有必要将双端位置的断路器予以提前断开。假设馈线不能安全供电，其上游系统也会将电源补给和传输到故障区域。但是下游在供电方面没有保障。假如上游断路器提前动作，则下游电源也会立即被切断。可见，无电源端故障判别很有必要，也是馈线自动化的关键。

为保护整个馈线通道，比较理想的举措是引入电压量。结合电流原理，优先保护故障点上游，而下游保护套用的是低电压原理。遇到故障后，有电源端也会产生强烈的故障电压[3]。相反，无电源故障端此时会减少原来的电压。系统在具体运行阶段，受电动机还有电压负荷的干扰，个别断路器会顺势跳闸。该情况下，在下游系统位置，非故障电压也会意外地逆向上升，而不是降低。对于上述现象，有必要利用馈线到户，也可以是拒动保护，来消除潜在的故障，适应配网馈线自动化的变化需求。

6.2 三相故障加速

配网馈线自动化中，三相故障加速相对常见。如：在故障点下游，几乎看不见非故障相。对区段电压进行检测时，有时电压、电流都不会有过多的变化。遇到三相故障后，当前通道也会完全实效，不再有任何保护效用，而三相断路器动作，此时也做不到同步。馈线自动化时，三相故障加速也是要妥善处理的问题。

6.3 线路空载加速

线路空载加速，同样也是配网馈线自动化中十分典型的故障。一旦馈线不对称，无电源端也会缩短对低电压的保护时间。相反，有电源端会根据健全相的现实情形，加强自我保护，尽快将故障予以切除。设备运行时，某些情况下故障可能没有办法彻底切除，这是导致线路空载加速的直接原因。对此，需待过流保护结束后适当地延时跳闸。配网馈线自动化中，我们要尽量避免这种情况。

6.4 保护装置的供电

配电网馈线运行时，其保护装置多数情况下是自馈线电源处完成取电。假如馈线失电，则该保护装置同样也得不到电源保护，断路器不能自动跳开。正因为此，如何对保护装置进行安全供电，这是馈线自动化建设中极为重要的事情。如今，国内已有多种不同的馈线自动化系统，利用分段器或是重合器动作，对馈线故障进行识别、切断或是隔离，以确保非故障区继续获得供电。但该过程中，一旦断路器动作太过频繁，馈线也将承受巨大的短路冲击，从而延长线路供电整体的恢复时间。针对基于通信网络建立的馈线自动化系统，可能会有诸多不适应。为此，我们有必要采取针对性的解决措施，为保护装置提供安全、持续的供电，促进配网馈线自动化。