饋線自動化控制的比較研究

游政+陳雨晴

摘 要：近年來，隨著我國國民經濟的高速發展和民眾生活水平的日益提高，人們對電力的需求幾乎涵蓋生活的方方面面，同時，人們對供電可靠性和供電質量提出了更高的要求。而配網饋線自動化技術作為保障供電系統安全性的重要技術手段及智能配電網自愈的基礎支撐技術，在近年來的電力系統內有著廣泛的應用。本文由饋線自動化系統的智能設備入手，對當前主流的“就地控制方式”和“遠方控制方式”進行比較分析，對兩者的適用場合提出建議。

關鍵詞：饋線自動化；智能電網；控制

前言：無論國內外，基于當前對供電質量的高要求，饋線自動化控制技術憑借其自身特點，成為了能充分提高配電網的可靠性的最直接的技術手段。經過數十年的實踐和發展，饋線自動化控制技術成為了配電自動化的重要組成部分，同時也是智能配電網自愈功能的基礎關鍵技術，不僅提高了供電可靠性，同時也使電網具備了多種靈活、經濟的運行方式，擁有了一定自我評估、預防控制的能力。

1、饋線自動化的介紹

饋線自動化FA（Feeder Automation）是指變電站出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化，其內容可以歸納為兩大方面：一是正常情況下的用戶檢測、資料測量和運行優化；二是事故狀態下的故障檢測、故障隔離、轉移和恢復供電控制。

正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電流、電壓情況，并實現線路開關的遠方合閘和分閘操作以優化配網的運行方式，從而達到充分發揮現有設備容量的目的；而在事故狀態下，能及時獲取故障信息，定位故障位置并自動判別其類型，隔離饋線故障區段以及對無故障區域的自動恢復供電，盡可能減少停電面積和時間，降低由各類電力故障帶來的損失。

2、智能化開關

2.1重合器

重合器（Recloser）是用于配電網自動化系統的智能開關設備，主要功能為：檢測、識別故障電流，并在給定時間內斷開故障電流，同時能進行一定次數重合的控制開關。

在實際應用中，當線路發生永久性故障時，重合器在完成預定的操作順序后，若重合失敗，則自行閉鎖在分閘狀態，隔離故障區域；而在故障排除后，需要手動復位方能解除閉鎖狀態。而若電路故障為瞬時性故障時，重合器在循環的分、合閘的操作中，一旦重合成功，則自行終止后續的分、合閘動作，并且在一定延時后恢復初始狀態，為下一次的故障做好準備。

值得一提的是，重合器的智能化體現在自身具有的故障電流檢測功能，操作順序控制及其執行能力，無需外加的繼電保護裝置和操作電源，也不需要與外界通信，自身便可以完成上述功能。

2.2 分段器

分段器（Sectionalizer）也是配電網自動化系統中的智能化開關設備，是一種帶智能裝置的負荷開關，其主要功能為：在線路出現異常電流后動作，用以隔離故障區域，開斷負荷、關合短路，但不能用其開斷短路故障電流。

在實際應用中，分段器必須與電源側前級主保護開關配合，通常與重合器或斷路器配合使用。當線路出現永久性故障時，位于出線對的重合器或斷路器首先動作，切出故障，此時分段器將完成一次故障信號的計數。當分段器的計數值達到規定次數后（具體次數由分段器所處的線路位置預先設定），在無電流的情況下自動分段，從而隔離故障區域，而非故障區域則由重合器或斷路器恢復送電。當線路出現瞬時性故障時，分段器的計數器設有自動復位功能，其計數值在一定時間后自動復位，恢復初始狀態，為下一次故障的到來做好準備。

3、就地控制方式和遠方控制方式的比較分析

3.1基于重合器—分段器的就地控制方式

（1）定義

利用智能化的開關設備的相互配合來完成饋線自動化的目的，此處的智能化設備為前文所提及的自動重合器和分段器，實現配電線路故障的自動隔離和恢復無故障區域的供電等功能，無遠方通信及數據采集功能。常見的就地控制方式，根據檢測電氣物理量的不同，可細分為以下兩種：

電流型方案：采用重合器、過流脈沖型分段器、熔斷器相配合，以檢測饋線電流來控制和保護。

電壓型方案：采用重合器與電壓—時間型分段器配合，以檢測饋線電壓為依據進行控制和保護。

（2） 特點以應用場合

建設費用低，故障隔離和恢復供電由智能化的設備配合完成，無通信網絡設備及主站需求，適用于農網及負荷密度小的偏遠地區。

（3）故障處理過程

重合器與電流型分段器配合方式，在隔離故障時，分段器要記錄一定次數以后才能分閘，而且重合器有多次跳合閘的過程，不利于開關本體，伴有較大的沖擊，可靠性不高。并且，最終切斷故障區域的需要相當長的時間，這一現象在串聯型網絡發生遠方故障時更為明顯，很容易造成額外損失。

重合器與電壓型分配器配合時，若線路發生永久性故障，重合器固定為兩次跳合閘，具有較高的可靠性，但最終隔離時間很長，尤其是當線路中串聯級數較多時，最末級的開關完成合閘動作的時間將達到數十秒，這將導致供電的不連續性。

綜上所述，基于重合器--分段器的就地控制方案，僅在故障時起作用，而正常運行時無監測作用，故不能優化運行方式；當故障區段隔離后，在恢復健全區段供電，進行配電網絡重構時，無法確保安全及確定最優方案。

3.2基于FTU和通信網絡的遠方控制方案

（1）定義

基于FTU（Feeder Terminal Unit）來實現饋線自動化，即，利用計算機監測系統和遠方通信通道，實現配電線路故障的自動隔離和恢復供電的功能。具體設備包括FTU、通信通道、電壓電流傳感器、電源設備等。

（2） 特點以應用場合

結構復雜，需要相配套的通信網絡和計算機設備，在線路發生故障時，監測終端需提取出故障，并將相應的信息及時傳送到上級站，同時下發的命令也要迅速送達終端。適用于符合密度大、對供電可靠性要求高的區域。

（3）故障處理過程

基于配電自動主站系統，對故障的定位隔離等一系列的操作由計算機主導完成，定位迅速準確，可以在短時間內實現非故障區域的自動恢復供電。

在線路發生故障時，該控制方案能及時隔離故障區域，而當線路處于正常運行狀態下時，通過系統的監測功能，可以優化配電網的運行方式，使電網運行在安全經濟的方式之下。適應靈活的運行方式，在恢復供電時，可以進行安全性分析，并采取最佳措施。同時基于通信網絡設備，可以與GIS/MIS等進行聯網通信，實現全局信息化。

綜上所述：基于FTU和通信網絡的遠方控制方案采用先進的計算機技術和通信技術，避免饋線出線開關多次重合，準確快速定位故障。完成故障識別、隔離、負荷轉移、網絡重構直至恢復供電整個過程的時間小于1min。

結論：根據上文所述，隨著人們對電力的需求日益增長，同時對供電可靠性和供電質量提出了更高的要求，提高供電系統的可靠性是必然趨勢。針對不同用電區域的具體特點，靈活采取相適應的饋線自動控制方案，完成對電網自身運行狀態的評估，迅速發現故障、排除故障并消除故障影響，及時自我恢復，從而保證電網的安全穩定運行，滿足人們對于用電質量的要求，同時也能促進我國的電力事業向前發展。

參考文獻

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[2]林功平.配電網饋線自動化技術及其應用[J].《電力系統自動化》， 1998（04）.

[3]張余.《科技創新導報》， 2015（27）：96-97.

作者簡介：游政，男，籍貫：福建省龍巖市，1994年9月出生，本科在讀。

陳雨晴，女，籍貫：福建省龍巖市，1994年11月出生，本科在讀。