摘要：从实际应用角度对主站集中型馈线自动化、智能分布式就地馈线自动化以及电压电流型馈线自动化进行分析、对比，优化架空线路馈线自动化的选择。详细分析电压电流型馈线自动化的典型配置方案，并结合工程实际情况选择架空线路柱上自动化开关。
关键词：架空线路；馈线自动化的选择；电压电流型馈线自动化；自动化开关的选择
1.架空线路馈线自动化的选择
配电自动化应遵循“简洁、实用、经济”的建设思路，采用“差异化”技术实现方案，满足提高供电可靠性、改善供电质量、提升配网管理水平的业务需求。
馈线自动化是指在配网线路发生故障时，通过变电站馈出线保护测控装置和配网自动化设备采集故障信息，经配电自动化主站集中控制或变电站馈出线开关与配网线路自动化开关配合实现故障自动隔离的一种自动化技术。
按照故障隔离的控制方式不同，馈线自动化分为主站集中型和就地型两种。主站集中型依赖通信、由主站遥控实现故障隔离。相对于主站集中型馈线自动化，就地型馈线自动化具备的优点：可自适应线路运行方式变化，不用调整保护定值，减少运维工作量，特别是在恶劣天气下线路大面跳闸时，可实现不依赖主站介入的快速就地自动隔离故障，大大减轻了配调人员的工作强度。就地型馈线自动化主要分为电压电流型和智能分布式两种。因此架空线路馈线自动化宜选择就地型。
智能分布式就地馈线自动化是指基于对等通信、网络式面保护的一种就地式馈线自动化。当线路发生故障时，线路上所有配电自动化终端采集到故障信息，相邻终端共享故障信息，确定、并启动故障两侧最近的开关保护跳闸，隔离故障。适用于配网网架结构清晰，开关类型统一，分支线路集中的主次干线，以单环网、双环网为佳。开关宜选用具有快速开断能力的断路器。
电压电流型馈线自动化是指以失压分闸、故障电流闭锁合闸的一种就地式馈线自动化。当线路发生故障时，变电站馈出线开关保护跳闸并首次重合闸，自动化开关来电延时合闸，利用故障电流闭锁合闸，自动判断与隔离故障区段，变电站开关保护跳闸并二次重合闸，非故障区域前段恢复送电。适用于配网架空、架空电缆混合网的任一种接地系统（中性点经小电阻、消弧线圈接地或不接地系统）的单辐射、单环网等网架。
由于架空线路的主、次干线、分支线的分级并没有那么明显，且智能分布式就地馈线自动化对通信网络要求高，投资大，所以架空线路馈线自动化宜选择电压电流型馈线自动化。
2.电压-电流型馈线自动化典型配置方案
主干线分段开关、分支线开关和联络开关配置配电自动化终端与变电站出线断路器或上级分段断路器保护和重合闸配合，依靠配电自动化终端自身的电压-时间和故障电流复合判据实现故障隔离和非故障区间的快速恢复供电。典型接线图如下图所示：
其中：CB：变电站出口断路器；FS1-FS5：主干线分段负荷开关；
LS：联络开关；FB1-FB5：分支线断路器。（注：实心代表合闸，空心代表分闸）
若图中线路分段负荷开关FS2与FS3之间发生永久性故障（正常运行时，联络开关LS常开），则：
1）变电站A出线开关CB1保护跳闸，分段负荷开关FS1、FS2、FS3感应到失压后，分闸；
2）CB1第一次重合闸；
3）分段负荷开关FS1感应到电压后，按预先设定的合闸顺延时差（称作x时限，假设为2s）延时2s合闸，再经过1s后复位；
4）分段负荷开关FS2感应到电压后，延时2s后合闸，关合到故障线路上；
5）CB1感应到故障电流，再次分闸；分段负荷开关FS1、FS2感应到失压后也再次分闸，其中分段负荷开关FS2在检测时限（称作y时限，假设为1s，y<x）内检测到电压又失去电压，因此分闸后闭锁；分段负荷开关FS3处于分位，任意一侧检测到残压脉冲，则控制开关保持分闸位置并闭锁；分支线断路器FB1-FB3（由于是分支开关，为满足选择性，整定时间设为18s）仍保持在分闸状态；
6）CB1第二次重合闸；
7）分段负荷开关FS1感应到电压后，延时2s合闸，合闸之后在设定时间内没有检测到故障电流，闭锁分闸功能，延时1s后闭锁复位；
8）分段负荷开关FS2、FS3保持在闭锁状态，将故障段隔离；联络开关LS检测到单侧失压，延时2s合闸，合闸成功后，在短时闭锁时限内闭锁“失压延时分闸”功能，此延时时间内即使再次失压，也不执行“失电延时分闸功能”保持合闸状态；分支线断路器FB1、FB3延时18s合闸、再经过1s后复位，恢复供电。分支线断路器FB2既不合闸，也不闭锁。
电压-电流型馈线自动化技术优势在于：
1）可在分钟级内快速完成故障定位、故障区段隔离、非故障区段的恢复供电。
2）不依赖于与主站通信，通过自身逻辑及保护功能完成对故障处理。
3）无需敷设成本高昂的通信通道，可通过无线通信实现数据上传。
同时它又存在一定的技术缺陷：
1）需要配置三次重合闸。
2）部分用户需要经受多次停电。
3）多分支且分支上还有分段器的线路终端定值调整较复杂。
4）多联络线路运行方式改变后，为确保馈线自动化正确动作，需对终端定值进行调整。
3.柱上自动化开关的选择
目前先进的配电自动化系统的构成大致由配电线路、重合器、分段器、分支开关（断路器）、线路自动化终端（FTU）、通讯系统、配网子站、配网总站几部分组成，其中柱上开关设备是配网自动化的核心部分，它的性能将直接影响配网自动化的质量，因此，配网自动化开关设备的选型就显得尤为重要。目前市场上的柱上开关形式多样，性能也各不相同。按触头灭弧能力可分为以下2类：
a）、户外柱上断路器：适用于交流50Hz，系统额定工作10kV，额定工作电流630A及以下的架空线路中，作为电网用电设备分断、关合负荷电流，以及过载电流、短路电流控制和保护的户外开关设备使用。
b）、户外柱上负荷开关：适用于交流50Hz，系统额定工作10kV，额定工作电流630A及以下的架空线路中，作为电网用电设备分断、关合负荷电流的户外开关设备使用。
根据断路器与负荷开关的适用范围，原则上柱上自动开关应选择断路器，因为断路器不仅能分、合负荷电流，还可以控制过载电流、短路电流。但是由于大多数架空线路存在主干线长，分支多，负荷分布不均匀；同时存在山区、大片鱼塘、农田等特殊地形等因素制约，架空线路的主、次干线、分支线的分级并没有那么明显，当末端断路器基本满足条件时，为满足继电保护灵敏度的要求，可能会出现上级断路器选择过大而无法满足保护要求的问题。当各级断路器的选择满足各级保护要求时，各级断路器的级差配合又难以满足，从而出现断路器误动作的问题。因此在架空线路配网自动化的建设中，仅选择断路器是难以实现的。当线路或设备出现故障电流时，由于负荷开关只能分、合负荷电流，仅使用负荷开关也满足不了保护要求。
因此一般情况下架空线路主干线分段开关宜选用负荷开关；但主干线靠近负荷（或线路长度）中间点位置的开关、故障高发及大的分支线首端开关可采用具备电流级差保护功能的断路器，并配置电流互感器和电动操作机构。因为在主干线设置分段断路器后，将主干线分为两段，第二分段发生故障由主干线分段断路器自动切除，可以有效躲避瞬时性故障，相当于减少了50％变电站出线断路器的跳闸，同时缩小了故障引起的停电范围，保障了上一级线路的正常供电。而在大的分支线设置断路器，在分支线发生故障由分支线断路器自动切除，可以有效躲避瞬时性故障，避免引起主干线路停电及变电站出线断路器跳闸，缩小故障引起的停电范围，保障了上一级线路的正常供电。类比负荷（线路长度）中间点位置的开关，线路联络开关宜选用断路器，并配置电流互感器和电动操作机构。
4.结束语
综上所述，电压-电流型馈线自动化更适合架空线路配网自动化的发展。架空线路的柱上自动开关宜选择断路器与负荷开关相配合的方式。
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论文作者:黎清姚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/12
标签：断路器论文; 故障论文; 电流论文; 线路论文; 负荷论文; 馈线论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第3期论文;