摘要：本文介绍一种新型架空网智能分布式解决方案，实现只需变电站一次重合即可完成故障的定位隔离及恢复供电，与架空网运行情况相契合。本文将重点从实现原理、配置要求等方面进行详细论述。需要说明的是，本方案与常规依靠点对点光纤通信不同，方案中将重点减化设备间的信息交互量，同时也最大限度降低通信延时对故障处理逻辑的影响，因此无线通信的方式已能满足要求，具备广泛应用意义。
关键词：架空网、分布式、故障定位、故障隔离
0 引言
目前国内典型馈线自动化（简称FA）模式应用最广的包括有基于后台主站和通信的集中监控型和基于重合器方式的电压时间型、电压电流型等[1-4]，电压时间型则是传统的一种馈线自动化方式，电压电流型是在电压时间型基础上延伸，增加电流判据、增加闭锁功能从而解决开关动作次数多、多分段情况下复电时间长的问题。基于重合器方式一般都需要变电站多次重合，随着无线 4G技术应用深入，借助无线公网的高覆盖、快速信息交互成为可能，因此探索一种基于无线通信通道，经济实用、简单可靠的馈线自动化模式具有现实意义。
1 实现原理
总则：以被保护的对象（某段馈线）为一个逻辑区域，逻辑区域内相关联的开关进行信息交互；只有一个开关有故障电流，其他开关无故障电流，则该逻辑区域为故障区域，相关联的开关生成闭锁合闸信息，隔离故障区域。逻辑区域内相关联的开关均有故障电流信息，或均无故障电流信息，则判定故障不在该逻辑区域内。同时，结合故障闭锁信息、开关位置信息、开关属性信息、有压/无压信息、无线信号状态信息等启动故障区段被隔离后的非故障区供电恢复。
为便于对相关原理进行说明，以图1所示简化“手位手”线路为例，CB1、CB2为变电站出线断路器，S1-S3、S5-S7为分段开关，S4为联络点开关，开环运行。线路的逻辑区域共有L1(CB1，S1）、L2（S1，S2）、L3（S2，S3）、L4(S3，S4)、L5(S4，S5)、L6(S5，S6)、L7(S6，S7)、L8（S7，CB2）共8个区域。
故障定位策略：逻辑区域内的两个节点通过快速的无线通信通道进行信息交互，原则上可采用每个节点分别与上下游相邻节点进行通信的方式，但考虑到无线通信的特殊性，为减少重复性通信环节、降低通信网络负担，可采用从母线流向线路作为通信的启动方向。如图中L1逻辑区域先行通信交互判定，若不满足故障闭锁条件，则到下一级L2逻辑区域进行通信，以此类推，直到判定出故障所在区间，此时区域内关联的两个节点完成故障定位。
故障隔离策略：由于目前配网线路主干线路采用以负荷开关为主，无法直接切除短路电流，因此可采用由变电动出线断路器保护动作的方式，此时全线失压且进入无流状态，主干线的分段开关全部失压且分闸，但只有故障区域的关联节点在分闸后会进入分闸闭锁状态，从而实现对线路故障隔离。
以下以图1为例进行故障处理的过程说明。
故障点发生在逻辑区域L3处
CB1保护动作跳闸，S1、S2、S3失压分闸，且S1、S2、S3检测到故障电流（开关在分位），S4没有检测到故障电流（开关在合位），CB1经延时后启动一次重合闸，L1区域开关S1在判定上游无故障后合闸，并启动L2区域的信息交互。开关S1、S2均有故障电流流过，L2区域为非故障区间，则S1不满足分闸闭锁条件，经延时后合闸；S2启动L3区域的信息交互（此时开关仍为分闸状态），由于L3区域满足故障特征，则S2、S3直接进入闭锁。联络开关S4在单侧失压、经延时XL后，经与S3通信后满足合闸转供条件，启动转供电。
2 方案配置要求
2.1 对配电开关要求
1)开关类型：柱上自动化分段开关、联络开关选用负荷开关。（也可选用断路器，需与站内保护配合用负荷开关已满足要求）
2)操作机构：采用电磁/弹簧机构，内置于封闭气箱内，可手动/电动操作。采用电磁机构时，额定操作电压AC220V。直流电磁铁80~120%额定电压下能可靠分合，低于30%额定电压下能可靠分闸。
2.2 对配套智能控制器要求
1)结构形式：采用罩式结构，外壳采用不饱和聚酯非金属材料、全密封防水结构，防护等级达到IP67，满足户外免维护运行条件。
2)功能要求：具备智能分布式及电压时间型馈线自动化功能两种模式自适应切换功能，也可单独只采用其中一种方式。
a)各控制器间通过无线通信通道进行数据交互，能够就地检出和判定短路故障和接地故障。
b)通过逻辑算法生成闭锁合闸信息，开关维持分闸状态；无闭锁合闸信息的开关来电后延时合闸。
c)智能控制器能把故障信息、开关动作信息主动上送主站，方便主站定位故障点；
e）具备FA投退功能，可通过硬压板或者软压板方式投退FA或进行模式切换功能。
2.3 对电压互感器
柱上自动化分段开关、联络开关配置电压互感器PT。
1)对于主干线分段开关，两侧各配置一台电源变压器，其中开关电源侧配置一台线-零序一体型PT，开关负荷侧配置一台单相PT，变比10/0.22；对于馈出线首台分段开关应只在电源侧配置一台线-零序一体型PT。
2)对于联络开关，则需在开关两侧分别配置一台线-零序一体型PT和一台单相PT。
2.4对通信网络要求
采用无线通信网络，一台控制器配置一个无线通信模块，设立2个完全独立的数据通信通道，一个通道作为与配电主站的自动化监控数据传输，一个通道作为FTU间智能分布式FA数据传输。
配备RS232/RS485串口、10/100M自适应以太网口及本地维护口，支持IEC60870-5-101和IEC60870-5-104通信规约。
3结语
本方案采用智能分布式馈线自动化，突破性提出了一种自适应的策略。从原理上来说，结合架空线路特点，采用无线通信方式，通过一次重合闸实现故障区段快速定位和隔离，并完成电源测非故障区段正常供电；通信信息量少，对网络的要求低，即使某个设备通信失效或发生拒动，也可自适应实现故障区段精准隔离。无需对线路原有保护配置作任何改动，最大限度降低由于新增智能分布式FA带来维护管理难题。
参考文献：
[1] 陈勇, 海涛。 电压型馈线自动化系统。电网技术，1999 ，23 (7):31-33。
[2]刘健，程红丽，李启瑞。重合器与电压电流型开关配合的馈线自动化[J]。电力系统自动化，2003，27（22）：68-71。
[3] 韩晓春，杨富营．电压型馈线自动化设备的应用与实践[J]．继电器，2005，33(11) ：71-73．
[4] 杨辉，吴福保．架空线路准实时电压电流型馈线自动化实现策略[J]．电力系统自动化，2007，31(22) ：108-110．
[5] 刘健，赵树仁．分布智能型馈线自动化系统快速自愈技术及可靠性保障措施[J]．电力系统自动化，2011，35(17)：67-70．
[6]刘健，贠保记，崔琪，等。一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统[J]．电力系统自动化，2010，34（10）：82-86.
[7]凌万水，刘东，陆一鸣，等。基于IEC61850的智能分布式馈线自动化[J]．电力系统自动化，2012，36（6）：90-95.
[8]王兴念 ，秦贺 ，房牧。配电自动化大规模无线公网通信运维技术研究与应用。《供用电》 , 2016 , 33 (9) ：56-60。
论文作者:周荣乐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
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