农电系统县级城市配电自动化模式分析①

张芝雨

(许昌职业技术学院 河南许昌 461000)

0 引言

中国地理面积比较广，各个城市用电量非常大，对电力行业提出更高的要求。除此之外，县级城市用电量也非常多，在全国用电量中占比40%。尽管用电量比较大，但是农电系统供电可靠性相对而言较低，仅达到了93%。为了提升农电系统可靠性，需要应用自动化配电模式。因为县级城市配电网结构多采用辐射供电，环网供电开环运行环路整体来说较少，除此之外，馈线的支线数量比较多，配变容量不足。为了将这些问题解决，需要选择合适的农电系统县级城市配电自动化模式。

1 农电系统县级城市配电自动化结构

合适的系统模式直接关系到县级城市供电质量，同时与配电自动化技术规划的经济性、可靠性等联系非常密切，由此可以确定配电自动化自动模式中最为核心的便是系统总模式。配电自动化系统有诸多层次，分别对各个层次进行管控[1]。管控过程中可以总结配电自动化自动模式的作用：(1)配电自动化系统运行过程中一旦面临突发性问题，可以及时将其解决；(2)各个层次结构模式之间带有独立性，若其中一个层次结构面临问题，还可以发挥其他层次的备用性，如此保证系统运行的可靠性；(3)通过该分层结构模式可以有效降低配电自动化系统运行过程中消耗的流量，节省投资成本。一般划分系统层次结构的过程中，涉及诸多影响因素，例如配电网规模以及投资。所以，需要按照实际情况挑选合适划分方法，将系统的优势发挥到最大。

配电自动化系统结构模式涉及2种类型，即3层结构和2层结构。对于县级城市而言，配电自动化系统更多是运用3层结构模式。其中第一层为配电主站层，是系统的信息中心，同时也负责系统管控与监督；第二层为配电子站层，负责区域性数据的集散，利用配电子站层结构信息可以实现数据的上传下达，若馈线自动化运行过程中面临故障，也可以对其进行自动处理；第三层为配电终端装置层，按照电力环路进行有效分布，一方面可以采集有效的数据，另一方面则可以严格执行系统发布的控制命令。若配电网环路不是十分复杂，可以采用2层结构，其中不包括配电子站层。

2 农电系统县级城市配电自动化模式设计要点

一般农村电网的地理位置比较偏远，所应用的技术也有待创新，要想真正实现配电网自动化，期间存在一定难度。有关部门需要发挥现代化通信设施优势，在县级城市内实现远程自动控制以及用电调度。目前农电系统配电自动化模式的运行与管理，是在计算机系统、通信系统中进行，如果电网运行出现故障，配电自动化系统内部的主站、子站按照配电终端传输的数据，可以判断故障所在位置，快速完成故障排查、维修工作。配电终端采集数据在整个配电自动化系统中非常重要，是基础数据主要的渠道，同时也是控制的有效方法，其中主要涉及到端数据采集服务器、串行通信设备、时间同步装置等配件。如今电子技术、计算机技术在我国已经实现广泛普及，远程通信终端性能不断加强，经济性降低，对于农电系统配电自动化模式的设计与推广有重要意义。

3 农电系统县级城市配电自动化模式

3.1 就地控制模式

3.1.1 电压型馈线自动化控制

电压型馈线自动化控制模式在实际运用过程中，需要对馈线失压+时限+首端开关重合器进行判断，使其中所具备的馈线自动化控制功能得到充分发挥。其中提到的电压型开关即一旦馈线失压状态下，开关会自动跳开，这时如果馈线来电，开关便会延时合闸[2]。由此可以总结电压型馈线自动化控制的优势，操作比较简单，节省了通信这一环节，同时也可以减少成本，电压型开关通过交流操作电源，由此便无需使用蓄电池，提高开关操作的安全性，对于县级城市配电网自动化目标的实现有重要作用。但该模式也存在一些不足，例如开关重合次数较多，会增加停电频率，从而影响到系统的正常运行。此外，系统无法对单相接地、断相等相关故障进行准确识别，一些多电源电力环路就地网络重构也有一定难度。

3.1.2 重合器馈线自动化控制

将重合器当作分段开关，其优势在于发挥重合器的保护作用，可就地将故障隔离。重合器馈线自动化控制的优势主要表现在以下几个方面：如果馈线出现瞬间故障，无需首端开关进行一次重合闸，线路与故障点距离最近的重合器完成一次重合闸动作，规避全线路引发的短时停电现象，同时也降低瞬间故障状态下的停电影响力。同时，该模式节省了通信环节，可以将故障快速隔离。但是，因为重合器自身带有保护作用，利用时限对重合器保护动作可选择性进行保护，所以会增加馈线的分段，保护级差配合难度增加。

3.1.3 分段器控制馈线自动化

自动分段器主要是由负荷开关和控制器组成，将自动分段器与首端开关重合器相结合，便可以获得分段器就地控制馈线自动化模式。分段器动作主要是以发生故障电流次数的记录作为整定的依据，故障电流最大次数、首端开关重合器之间重合次数要一致。首端开关重合闸析出不能超过3次，而自动分段器分级最多为3级。应用自动分段器对动作进行记录，需要满足以下几点要求：(1)故障电流超过整定值；(2)记录故障电流的次数不超过3次；(3)馈线失压与线路电流不能超过300 mA。只有具备以上3个条件，自动分段器便会在运行的过程中自动跳开负荷开关并且进行故障的隔离。

通过对实际运行过程的分析可知，自动分段器馈线自动化控制的操作简单，节省通信环节与成本，缺点是只能自动隔离故障，不支持网络重构，同时自动分段器级数存在一些限制，例如首端开关重合闸的次数。所以该模式主要被运用到辐射配电网络当中。

3.1.4 故障信号差动保护控制馈线自动化

故障信号差动保护方式这种自动化模式，是以FTU所具备的通信能力为前提，为其提供有效差动保护通道，与普通差动保护存在差别。会在运行过程中对比邻近FTU故障状态信号等，以此进行故障隔离。该控制模式在实际运用的过程中所呈现的最大优势是可以高效完成隔离故障，速度为150～300 ms[3]。然而差动保护通道务必要保证有效运行，只有如此才能真正发挥出差动保护通道的作用。

3.2 远方控制模式

远方控制馈线自动化模式主要是按照FTU传输的故障信息，将其集中在配电主站当中，这时馈线自动化软件会按照故障信息、网络拓扑之间呈现的联系，做好故障诊断、判断，明确故障位置，同时下达远方遥控指令，高效完成故障隔离以及网络重构。一方面，远方控制模式中的信息具有一定的集中性，另一方面还可以准确判断故障所在位置，为优化与重构提供方便，这也是该模式得到广泛运用的原因。

通过实际应用可以总结远方控制馈线自动化模式的优势，开关动作较少，首端开关保护无需升级改造，仅需一次重合闸；馈线自动化一旦出现故障，可以快速进行处理，并且将故障处理时间缩短至几十秒。除此之外，该模式支持馈线自动化分层处理，体现出网络优化重构这一效果。配电网本身带有SCADA的功能，具有非常强的适应性，可以在不同网络中得到运用。针对该模式的不足，一方面系统所需成本较多，要有配套的配电主站、通信等作为支持，馈线自动化功能需要在配电网通信系统的基础上才能充分发挥，且通信系统要有极高的稳定性；另一方面，终端要搭配不间断电源运行，一般会选择充电器和蓄电池这种组合，蓄电池使用时间与可用容量有直接关系。

3.3 远方就地控制模式

农电系统县级城市配电网中的一次网络包括环网供电，辐射型供电的运用比较多。主环路中设置诸多支线，支线的长短不一，所以选择馈线自动化控制模式要满足具体要求将其组合。电力环路网络结构建议选择远方控制模式，放射形网络建议选择就地控制模式。如果系统通信处于正常状态，建议采用远方控制模式，若相反则使用FTU就地控制，期间需要注意远方控制模式与就地控制模式相辅相成。

4 结束语

农电系统县级城市配电自动化模式的选择，必须要结合实际情况，做好统一规划，按照具体流程进行落实，充分发挥配电自动化模式优势，提高农电系统供电可靠性，这也是今后有关部门工作的重点。