浅谈配网自动化技术的应用

林锦坤

摘 要：对配网自动化的组成方式进行了阐述，详细介绍和分析架空馈线配网自动化系统常见的几种运行模式及其原理，对这几种运行模式存在的优缺点进行了比较，肯定了采用分布智能控制模式与远方集中控制模式相结合运行的优势和推广应用配网自动化的重大意义。

关键词：电力系统；配电网；自动化

1 配网自动化的组成

配网自动化系统包括由监视控制和数据采集系统SCADA、自动绘图 AM/设备管理FM/地理信息系统GIS/、投诉电话热线TCM及馈线自动化系统等系统。

配网自动化系统控制中心与各终端之间以及终端与终端之间的通讯媒介一般有：有线、无线、光纤、电力载波、GPRS＼CDMA数据通讯等方式。

有线通讯：抗干扰能力强，需架设通讯线路或租用电话线。

无线通讯：架设方便，不受地点、地形的影响，但存在频道资源限制及无线电信号干扰问题。

光纤：干扰小、可靠、可与电缆同时铺设，但成本较高。

电力载波：经济性好，但由于配电网络复杂、开关断点多，需信号耦合、解决电容器组信号短路和变压器信号衰减问题。

GPRS＼CDMA数据通讯则保密性好、信号覆盖广、抗干扰能力较强，现被广泛应用。

2 “四遥”的实现

四遥是指“遥信、遥控、遥调、遥测”等，属于SCADA监视控制和数据采集系统的核心。“四遥”又是整个配网自动化系统控制中心进行运作的数据来源以及配网自动化系统控制中心对配电网进行控制的通道，“四遥”主要是通过故障指示器、通信子站、FTU、TTU、DTU等终端对配电网系统进行监测、控制、調节，并将监测到的信息整合到日常应用的系统中，如计量自动化系统、GIS系统、快速复电系统等。并可通过调度控制中心（或配网调度控制中心）的配网自动化主站对馈线配电终端进行自动控制或人工远动控制。

3 实施条件

3.1 规划配网自动化时应考虑的技术因素

3.1.1 分段点的选择应根据馈线所带的负荷大小和线路长短经济合理地安排；具备通信条件的还可采用配电自动化主站系统配合遥控负荷开关、分段器的方式为实现故障区段的定位、隔离及恢复供电。

3.1.2 根据馈线后段负荷及线路所经地区的地理特性、气候（如线行下树木类型、雷区分布）等因素，正确设置其保护配合，如跳闸电流、重合次数、重合时间、分段器的跳闸次数预设、延时时间特性等参数；并应充分考虑馈线出站的整定值，避免出现因重合器设定的整定值大于电站的整定值或前级重合器的整定值而导致的越级跳闸。

3.2 设备的选择

3.2.1 重合器应选用整定值调整范围较广、功能较多的智能断路器；只有这一类重合器都才具有对瞬时性故障恢复送电及对永久性故障进行隔离的功能，从而避开大气过电压、小动物、树障等引起的瞬时性故障导致误动。

3.2.2 操动机构应首选永磁机构，外壳及外露操作机构应采用抗盐蚀较强的不锈钢材料。

3.2.3 根据安装地点、线路后段负荷来确定开关的额定电流，安全可靠地开断和闭合短路电流及动、热稳定电流。

4 馈线自动化的运行模式

国内常用的馈线自动化主要是靠柱上自动化设备来实现，柱上自动化设备一般包括重合器、分段器、FTU等，一般具有故障检测或识别、测量、控制、计量、通讯等功能；其运行模式有重合器分段器配合控制模式及分布式智能控制模式、远方集中控制模式等三种模式，具体运作模式如下。

（1）重合器配合分段器模式。重合器分段器配合控制模式又分为重合器与电压型分段器配合控制模式、重合器与电流型分段器配合控制模式两种方式。

重合器与电压型分段器配合控制模式是电压型分段器通过失压保护与上下级配合来实现的；其原理是重合器将会因故障电流而先于分段器开断，随后各级分段器无压释放；在重合器重合闸后，分段器按设定的延时时间逐一闭合，当最接近故障点的分段器闭合后，因事故未消失，断路器将再次掉闸，即相当于重合失败；与此同时，最接近故障点的分段器因感受到故障电压而闭锁，从而将故障点隔离。电压型分段器可以随意增加多个节点，适合于长距离、多分段线路，但故障查找时间要比电流型分段器长。

重合器与电流型分段器配合控制模式是利用设定电流型分段器记录通过的故障电流的次数来实现的，在设置时各级的电流型分段器设定的计数次数以逐级递减来设置，当通过的故障电流的次数达到设定的计数次数后，在重合器跳闸时，电流型分段器分闸，隔离故障线路段。因电流型分段器是在重合器分闸期间分闸，自动隔离故障线路，无需开断负荷电流，大大延长了寿命，且不会对系统造成任何冲击。

重合器配合分段器配合的控制模式相对经济，组建简单，成效快，但发生故障时停电时间较长、开关动作次数较多，而且可能出现误动、拒动情况，可靠性相对较低的缺点。

（2）分布智能控制模式。分布智能控制模式的馈线自动化系统可分为配电终端与断路器配合控制、配电终端与负荷开关配合控制两种组合运作模式。

配电终端与断路器配合使用时，在多级开关串联的馈线中，故障时自动实现配电线路的上下级保护配合，可以让离故障点最近的电源侧开关速断跳闸，不需上级和变电站出口跳闸，保证了保护的快速性和选择性，使得故障点前的负荷不受故障影响。

配电终端与负荷开关配合使用时，在多级开关串联的馈线中，在变电站出口开关因故障跳闸后，可让离故障点最近的电源侧负荷开关快速跳闸，隔离故障，保证变电站出口开关0.3秒内重合成功，故障点前的负荷基本不受故障影响。

配电终端与配电终端之间还可以以有通讯通道工作模式及无通讯通道工作模式。

当没有通讯通道时，各配电终端独立工作。依靠分布式智能，自动确定故障位置，隔离故障区段，恢复非故障段的供电。

当有通讯通道时，配电终端之间可以进行信息交换，从而更有效地对故障进行隔离和实现非故障段的转移供电（不需要试合闸，没有多余的开关动作）。

分布智能控制模式的优点是经济、灵活、有效，综合检测电压和电流，开关动作次数少、处理时间短、投入适中，是一种较理想的运作模式。

（3）远方集中控制模式。远方集中控制模式一般由配调中心站+FTU监控终端+负荷开关，由配网自动化主站判断故障、隔离故障、恢复供电。该模式将FTU监控终端检测的信息通过通信网络传送至调度控制中心（或配网调度控制中心），进行全面的计算机管理；在馈线发生故障后，经配网自动化主站的配电系统分析后确定故障区段和最佳供电恢复方案，遥控远方开关执行合闸或者跳闸命令迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电，对系统不产生冲击。该模式采用国产优质断路器加智能控制器FTU，在出口端具有重合器功能，其它各段相当于分段器功能。具有小电流接地检测功能，灵活的通讯方式，适用于配电自动化的通讯规约和性能好的配电自动化平台体系，但投资较大，一旦通讯中断时将失去对各子站的监测和控制。

5 结束语

综上所述，在条件允许的情况下，采用集中控制与分布式智能相结合运行的方案，分布式智能与集中控制互为备用，可以使整个配网自动化系统的可靠性大大提高，这种配网自动化运行模式的推广和应用，对缩小停电范围及故障范围、缩短抢修时间、提高抢修效率、提高供电可靠性、提高客户满意度、降低缺供电量有着重大的意义。

参考文献

[1]王明俊.配电系统自动化及其发展[M].中国电力出版社，1998.

[2]李于达.配电网中的馈电自动化技术发展综述[J].电网技术，2006，30（8）.

[3]唐贵华.馈线自动化模式综述[J].山西建筑，2012，38（3）.