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實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的方式及應(yīng)用論文
摘 要：針對配電自動(dòng)化系統(tǒng)分層次發(fā)展的思路，探討了饋線自動(dòng)化技術(shù)及其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，介紹了一種新型的饋線自動(dòng)化設(shè)備及其應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；饋線自動(dòng)化；FTU終端
1 配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向和過程
配電系統(tǒng)及其設(shè)備的分布量大面廣，配電自動(dòng)化系統(tǒng)涉及的費(fèi)用大部分為可遙控操作的開關(guān)設(shè)備的費(fèi)用，以及控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的費(fèi)用。就國情而言，目前還缺乏大規(guī)模實(shí)現(xiàn)中低壓配電網(wǎng)絡(luò)配電自動(dòng)化的物質(zhì)基礎(chǔ)，但配電自動(dòng)化肯定是今后的發(fā)展方向。
為了實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化應(yīng)充分考慮本地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，根據(jù)配網(wǎng)的實(shí)際情況及遠(yuǎn)景規(guī)劃，在經(jīng)濟(jì)能力能夠承受的范圍內(nèi)運(yùn)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(tǒng)最終有可能構(gòu)成一個(gè)健全的配電自動(dòng)化大系統(tǒng)。
2 實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化方式的選擇
長期以來，由于我國10kV線路以架空線路為主，因此在配網(wǎng)改造的工作中，實(shí)現(xiàn)10kV架空線路的饋線自動(dòng)化是首要任務(wù)。面對量大面廣的10kV配電線路，如何既經(jīng)濟(jì)又高效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基本功能，是當(dāng)前的主要任務(wù)。
當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)中常采用的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)有兩種:一種是采用配電自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng);另一種為基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。
（1）基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)所需的主要設(shè)備為FTU、通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域工作站、配電自動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的主要優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)在:
①故障時(shí)隔離故障區(qū)域，正常時(shí)監(jiān)控配網(wǎng)運(yùn)行，可優(yōu)化運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
;②恢復(fù)健全區(qū)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(xiàn)全局信息化。該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費(fèi)用高，同時(shí)還需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)。
（2）基于配電自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備為重合器和分段器。重合器是一種自具控制及保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備，它能按預(yù)定的開斷和重合順序自動(dòng)開斷和重合操作，并在其后自動(dòng)復(fù)位或閉鎖。分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流情況下自動(dòng)分閘的開關(guān)設(shè)備。
對于電網(wǎng)架空配電線路，架空線路故障的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(qiáng)電的危險(xiǎn)性，線路發(fā)生故障時(shí)，希望現(xiàn)場問題就地解決，不宜擴(kuò)大，減少人為復(fù)雜化；重合器的智能化程度高，使供電網(wǎng)絡(luò)能獨(dú)立運(yùn)行，不依賴于通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng)，同時(shí)可以統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施；由于故障多發(fā)生在分支線低壓臺區(qū)，支線可以用智能分段器與干線重合器保護(hù)配合，重合閘是在發(fā)生瞬間故障后迅速排除故障并恢復(fù)供電的有效手段。
基于自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費(fèi)用低，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，不存在電源提取問題。雖然存在著諸如:僅在故障時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式；多次重合，對設(shè)備沖擊大等缺點(diǎn)。但它因較低的建設(shè)成本和方便的維護(hù)措施，卻能實(shí)現(xiàn)饋線的自動(dòng)化,同時(shí)滿足網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性和供電的可靠性，不失為著眼于發(fā)展、立足長遠(yuǎn)直接實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的最佳系統(tǒng)。
3 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)類型的選擇
目前，國內(nèi)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用上大致分為兩大類型：一類是電壓型系統(tǒng)，一類是電流型系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)。這里著重分析電壓型系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)的基本出發(fā)點(diǎn)。
（1）從10kV配電網(wǎng)運(yùn)行方式上來看，因?yàn)槲覈?0kV系統(tǒng)目前多為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，較適合采用電壓式設(shè)備，將其應(yīng)用于10kV架空線的配電自動(dòng)化系統(tǒng)較為合適；
（2） 從電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性方面來看，電壓型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)較為突出。
①從桿上設(shè)備的故障判斷方式來看，電壓型設(shè)備僅需根據(jù)配電線路的電源有無來進(jìn)行判斷，而電流型設(shè)備用RTU則要求開關(guān)CT配合來判斷故障電流的位置和方向，RTU自身的故障判據(jù)需要根據(jù)分段區(qū)間的負(fù)荷變化來整定，這對負(fù)荷經(jīng)常變化的配電網(wǎng)來說，是相當(dāng)麻煩的；
② 從桿上設(shè)備的維護(hù)來看，電壓型設(shè)備工作電源取自線路，不需要額外提供；而電流型設(shè)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(hù)檢查，這使得系統(tǒng)一次設(shè)備的免維護(hù)性大大降低；
③ 從線路的恢復(fù)供電方式來看，電壓型系統(tǒng)雖然由于采用逐級投入的方式，使開關(guān)動(dòng)作次數(shù)增多，在縮短停電時(shí)間上不如電流型設(shè)備，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因斷路器重合，分段開關(guān)逐級的投入，可以有效地避免線路因涌流而引起斷路器的誤動(dòng)作。
4 電壓型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的方案
架空配電系統(tǒng)用以電壓型饋線自動(dòng)化為基礎(chǔ)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)可分為3個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。
（1）桿上配電自動(dòng)化。架空線路用饋線自動(dòng)化設(shè)施由同桿架設(shè)的桿上真空自動(dòng)配電開關(guān)(PVS)、具有故障診斷功能的遠(yuǎn)方終端單元(RTU)和電源變壓器(SPS)組成。電源變壓器從線路兩側(cè)采集配電線路上的電壓，以作為開關(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，可與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計(jì)算站內(nèi)斷路器合分閘時(shí)間，判斷出故障區(qū)段并通知運(yùn)行人員檢修。這一階段的特點(diǎn)是：無需通信系統(tǒng)，利用桿上設(shè)備自身智能化功能就能夠獨(dú)立完成架空系統(tǒng)配電自動(dòng)化的基本功能。這一階段的完成，可減少停電區(qū)間，縮短停電時(shí)間，提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)了饋線自動(dòng)化的基本功能。
（2）遙測遙控自動(dòng)化。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(xiàn)優(yōu)秀的電力信息管理、為用戶提供完善的服務(wù)、降低運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度為目標(biāo),在完成了第一階段的基本功能后，實(shí)現(xiàn)以遙測、遙控自動(dòng)化為紐帶的計(jì)算機(jī)管理配電自動(dòng)化，是配電自動(dòng)化的更高層次的發(fā)展。
（3）計(jì)算機(jī)管理配電自動(dòng)化。在此階段中，作為聯(lián)系桿上設(shè)備和站內(nèi)全面計(jì)算機(jī)管理中間環(huán)節(jié)的遙測、遙控自動(dòng)化階段，起到了承上啟下的重要作用。采用電壓型配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展思路，桿上配電自動(dòng)化階段可以不依賴通信方式，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的基本功能，而遙測遙控自動(dòng)化可以方便地從桿上配電自動(dòng)化階段擴(kuò)展而來。
5 應(yīng)用實(shí)例和效果
我局在某供電所區(qū)域建成4條饋線自動(dòng)化線路，安裝饋線自動(dòng)化裝置21臺，可隔離饋線相間故障和單相接地，能自動(dòng)隔離故障段，并且恢復(fù)非故障段的供電，實(shí)現(xiàn)了饋線自動(dòng)化。自2005年12月開始運(yùn)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。饋線自動(dòng)化的應(yīng)用，能大大縮短發(fā)生故障時(shí)的停電時(shí)間和恢復(fù)送電的時(shí)間，迅速、準(zhǔn)確地掌握事故狀況，鎖定故障區(qū)域，大大縮短故障查巡時(shí)間，并把故障影響的客戶數(shù)減至最少；通過自動(dòng)故障區(qū)間隔離和非故障區(qū)間的供電恢復(fù)或負(fù)荷轉(zhuǎn)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(jì)效益。
6 結(jié)束語
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(xiàn)配電自動(dòng)化所需的基本技術(shù)條件，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化所需的基本經(jīng)濟(jì)評估的思路，此外，還提出了不依賴通信方式的饋線自動(dòng)化的思路，并對應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)和評價(jià)。
參考文獻(xiàn)
［1］@王明俊等，配電系統(tǒng)自動(dòng)化及其發(fā)展［J］.北京:中國電力出版社，1998.
［2］劉健，倪建立等，配電網(wǎng)自動(dòng)化新技術(shù)［J］.北京:中國水利水電出版社，2003.
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