實(shí)現配電網(wǎng)饋線(xiàn)自動(dòng)化的方式及應用研究論文

　　摘 要：針對配電自動(dòng)化系統分層次發(fā)展的思路，探討了饋線(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)及其在配電網(wǎng)中的應用，介紹了一種新型的饋線(xiàn)自動(dòng)化設備及其應用效果。

　　關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；饋線(xiàn)自動(dòng)化；FTU終端

　　1 引言

　　隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會(huì )對電的需求越來(lái)越大，對供電可靠性、經(jīng)濟性要求的不斷提高，加之國家為促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展、加大基礎建設投資產(chǎn)業(yè)政策的出臺，給配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機遇，配電自動(dòng)化的實(shí)現，將使供電更可靠、為用戶(hù)服務(wù)更全面、人員投入更節省、整個(gè)系統操作更有效。

　　2 配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向和過(guò)程

　　配電系統及其設備的分布量大面廣，配電自動(dòng)化系統涉及的費用大部分為可遙控操作的開(kāi)關(guān)設備的費用，以及控制系統、數據采集系統和通訊系統的費用。就國情而言，目前還缺乏大規模實(shí)現中低壓配電網(wǎng)絡(luò )配電自動(dòng)化的物質(zhì)基礎，但配電自動(dòng)化肯定是今后的發(fā)展方向。

　　為了實(shí)現配電自動(dòng)化應充分考慮本地區社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展水平，根據配網(wǎng)的實(shí)際情況及遠景規劃，在經(jīng)濟能力能夠承受的范圍內運作，有目的地進(jìn)行城網(wǎng)改造，分階段投資和分階段實(shí)施配電自動(dòng)化，并使各配電自動(dòng)化子系統最終有可能構成一個(gè)健全的配電自動(dòng)化大系統。

　　3 實(shí)現饋線(xiàn)自動(dòng)化方式的選擇

　　長(cháng)期以來(lái)，由于我國10kV線(xiàn)路以架空線(xiàn)路為主，因此在配網(wǎng)改造的工作中，實(shí)現10kV架空線(xiàn)路的饋線(xiàn)自動(dòng)化是首要任務(wù)。

　　當前國內外電網(wǎng)中常采用的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統有兩種: 一種是采用配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設備相互配合的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統; 另一種為基于饋線(xiàn)終端設備（FTU）的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統。

　�。�1）基于饋線(xiàn)終端設備（FTU）的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統是以計算機和通信網(wǎng)絡(luò )為基礎的饋線(xiàn)終端設備（FTU）的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統。該系統所需的主要設備為FTU、通信網(wǎng)絡(luò )區域工作站、配電自動(dòng)計算機系統。它的主要優(yōu)點(diǎn)集中體現在: ①故障時(shí)隔離故障區域，正常時(shí)監控配網(wǎng)運行，可優(yōu)化運行方式，實(shí)現安全經(jīng)濟運行;②恢復健全區域供電時(shí)，可以采取安全和最佳措施; ③可以和GIS等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現全局信息化。該系統的主要缺點(diǎn)是結構復雜、建設費用高，同時(shí)還需要建設通信網(wǎng)絡(luò )。

　�。�2）基于配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設備相互配合的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統關(guān)鍵設備為重合器和分段器。重合器是一種自具控制及保護功能的開(kāi)關(guān)設備，它能按預定的開(kāi)斷和重合順序自動(dòng)開(kāi)斷和重合操作，并在其后自動(dòng)復位或閉鎖。分段器是一種與電源側前級開(kāi)關(guān)配合，在失壓或無(wú)電流情況下自動(dòng)分閘的開(kāi)關(guān)設備。

　　對于電網(wǎng)架空配電線(xiàn)路，架空線(xiàn)路故障的80%是瞬間故障，采用重合器隔離瞬間故障，能大幅度提高供電可靠性；由于強電的危險性，線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，希望現場(chǎng)問(wèn)題就地解決，不宜擴大，減少人為復雜化；重合器的智能化程度高，使供電網(wǎng)絡(luò )能獨立運行，不依賴(lài)于通信系統、主站系統，同時(shí)可以統一規劃，分步實(shí)施；由于故障多發(fā)生在分支線(xiàn)低壓臺區，支線(xiàn)可以用智能分段器與干線(xiàn)重合器保護配合，重合閘是在發(fā)生瞬間故障后迅速排除故障并恢復供電的有效手段。

　　基于自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設備相互配合的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統的主要優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，建設費用低，不需要建設通信網(wǎng)絡(luò )，不存在電源提取問(wèn)題。雖然存在著(zhù)諸如: 僅在故障時(shí)起作用，正常運行時(shí)不能起監控作用，不能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )運行方式；多次重合，對設備沖擊大等缺點(diǎn)。但它因較低的建設成本和方便的維護措施，卻能實(shí)現饋線(xiàn)的自動(dòng)化,同時(shí)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟性和供電的可靠性，不失為著(zhù)眼于發(fā)展、立足長(cháng)遠直接實(shí)現饋線(xiàn)自動(dòng)化的最佳系統。

　　4 配網(wǎng)自動(dòng)化系統類(lèi)型的選擇

　　目前，國內在配網(wǎng)自動(dòng)化系統的應用上大致分為兩大類(lèi)型：一類(lèi)是電壓型系統，一類(lèi)是電流型系統。兩個(gè)系統各有優(yōu)缺點(diǎn)。這里著(zhù)重分析電壓型系統應用于配電網(wǎng)的基本出發(fā)點(diǎn)。

　�。�1）從10kV配電網(wǎng)運行方式上來(lái)看，因為我國10kV系統目前多為中性點(diǎn)不接地系統，較適合采用電壓式設備，將其應用于10kV架空線(xiàn)的配電自動(dòng)化系統較為合適；

　�。�2） 從電力系統運行可靠性方面來(lái)看，電壓型系統的優(yōu)點(diǎn)較為突出。

　�、購臈U上設備的故障判斷方式來(lái)看，電壓型設備僅需根據配電線(xiàn)路的電源有無(wú)來(lái)進(jìn)行判斷，而電流型設備用RTU則要求開(kāi)關(guān)CT配合來(lái)判斷故障電流的位置和方向，RTU自身的故障判據需要根據分段區間的負荷變化來(lái)整定，這對負荷經(jīng)常變化的配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，是相當麻煩的；

　�、趶臈U上設備的維護來(lái)看，電壓型設備工作電源取自線(xiàn)路，不需要額外提供；而電流型設備RTU雖然也可用電源變壓器作為正常時(shí)的供電電源，但在線(xiàn)路故障時(shí)，必須依靠蓄電池供電，才能保證通信的正常進(jìn)行。蓄電池需要定期維護檢查，這使得系統一次設備的免維護性大大降低；

　�、蹚木�(xiàn)路的恢復供電方式來(lái)看，電壓型系統雖然由于采用逐級投入的方式，使開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數增多，在縮短停電時(shí)間上不如電流型設備，但在實(shí)際應用時(shí)，因斷路器重合，分段開(kāi)關(guān)逐級的投入，可以有效地避免線(xiàn)路因涌流而引起斷路器的誤動(dòng)作。

　　5 電壓型饋線(xiàn)自動(dòng)化系統的方案

　　架空配電系統用以電壓型饋線(xiàn)自動(dòng)化為基礎的配電自動(dòng)化系統可分為3個(gè)階段實(shí)現。

　　第一階段，架空線(xiàn)路用饋線(xiàn)自動(dòng)化設施由同桿架設的桿上真空自動(dòng)配電開(kāi)關(guān)(PVS)、具有故障診斷功能的遠方終端單元(RTU)和電源變壓器(SPS)組成。

　　電源變壓器從線(xiàn)路兩側采集配電線(xiàn)路上的電壓，以作為開(kāi)關(guān)電源和用于故障檢測判斷的檢測信號，利用RTU自身所具有的智能化檢測功能，可與開(kāi)關(guān)設備配合，共同完成故障區段的隔離、非故障區段的恢復供電，并且利用站內故障區段指示設備，通過(guò)計算站內斷路器合分閘時(shí)間，判斷出故障區段并通知運行人員檢修。

　　這一階段的特點(diǎn)是：無(wú)需通信系統，利用桿上設備自身智能化功能就能夠獨立完成架空系統配電自動(dòng)化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區間，縮短停電時(shí)間，提高供電可靠性，實(shí)現了饋線(xiàn)自動(dòng)化的基本功能。

　　為了使配電自動(dòng)化再上一個(gè)臺階，以提高供電可靠性、改進(jìn)供電質(zhì)量、實(shí)現優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶(hù)提供完善的服務(wù)、降低運行費用和運行人員勞動(dòng)強度為目標,在完成了第一階段的基本功能后，實(shí)現以遙測、遙控自動(dòng)化為紐帶的計算機管理配電自動(dòng)化，是配電自動(dòng)化的更高層次的發(fā)展。在此階段中，作為聯(lián)系桿上設備和站內全面計算機管理中間環(huán)節的遙測、遙控自動(dòng)化階段，起到了承上啟下的重要作用。

　　6 應用實(shí)例和效果

　　我局在某供電所區域建成4條饋線(xiàn)自動(dòng)化線(xiàn)路，安裝饋線(xiàn)自動(dòng)化裝置21臺，可隔離饋線(xiàn)相間故障和單相接地，能自動(dòng)隔離故障段，并且恢復非故障段的供電，實(shí)現了饋線(xiàn)自動(dòng)化。自2005年12月開(kāi)始運行至今，共發(fā)生26起瞬間短路故障，全部重合成功；已成功隔離永久性短路故障5起，永久性單相接地故障2起。饋線(xiàn)自動(dòng)化的應用，能大大縮短發(fā)生故障時(shí)的停電時(shí)間和恢復送電的時(shí)間，迅速、準確地掌握事故狀況，鎖定故障區域，大大縮短故障查巡時(shí)間，并把故障影響的客戶(hù)數減至最少；通過(guò)自動(dòng)故障區間隔離和非故障區間的供電恢復或負荷轉移，大大減少了因故障停電造成的電量損失，具有良好的經(jīng)濟效益。

　　7 結束語(yǔ)

　　本文探討有關(guān)配電自動(dòng)化的一些基本模式，還討論了實(shí)現配電自動(dòng)化所需的基本技術(shù)條件，實(shí)現配電自動(dòng)化所需的基本經(jīng)濟評估的思路，此外，還提出了不依賴(lài)通信方式的饋線(xiàn)自動(dòng)化的思路，并對應用效果進(jìn)行了總結和評價(jià)。

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