(国网电力科学研究院有限公司 江苏南京 211106)
摘要：近年来，随着我国科学技术的发展和电子通信技术的不断普及，进行电子通信建设和馈线自动化系统建设的成本越来越低，为了提高电网供电的安全性和可靠性，增加整体供电的质量和效率，FTU馈线自动化技术越来越多的应用于现代电力之中。本文对馈线自动化技术的劣势，提出基于FTU 的馈线自动化系统，对其构成进行分析。
关键词：馈线；自动化；配网自动化
随着经济的发展和人民生活水平的提高, 对供电可靠性提出了更高的要求, 配网自动化对于提高供电可靠性具有十分重要的作用。馈线自动化是配网自动化的中重要组成部分, 是对配电线路上的设备进行远方实时监视、协调、及控制的一个集成系统, 也是提高配电网可靠性的关键。而基于FTU的馈线自动化是通过在变电站出口断路器及户外馈线分段开关处安装FTU,并建设可靠的通信网络将它们和配电SCADA系统连接,再配合相关处理软件构成高性能系统从而实现馈线自动化系统。
1 系统组成
系统可以分为一次设备、RTU控制箱、通信子系统、馈线自动化(FA—FeederAutomation)控制主站及SCADA等几个层次。
1.1 一次设备。具有电动操作功能的负荷开关等;电压互感器、电流互感器。
1.2 RTU控制箱。开关控制电路、不间断电源等。各RTU采集相应开关的运行情况, 如负荷、电压、功率、和当前开关位置等,并将上述信息通过通信网络发向SCADA。各RTU 还可以接受配网SCADA控制中心下达的命令进行远方操作等。在发生故障时可以记录故障时的各种信息并发往SCADA控制中心。
1.3 通信系统。由于馈线自动化通信特点是点多、面广、分散,但距离较短,速度要求相对较低,可采用多点通信系统。可选择的通信方式有电话线、无线电、光纤及电力线载波等。目前较多采用无限通讯方式。
1.4 FA控制主站。FA控制主站的功能主要是提供人机接口,自动处理来自线路的FTU的数据,在10kV环形电缆配电网络中采用环网柜加装FTU是实现馈线自动化的一种方式。在各环网柜上的FTU通信通道与配电自动化主站或子站系统相连。配电网络出现故障时,主站或子站根据FTU送来的信息,经过软件运算定位故障,并向环网柜的负荷开关自动发遥控命令,以达到隔离故障和恢复供电的目的。在正常情况下,可实现运行电参数的远方测量,设备状态的远方监视,开关设备的远方控制和有关定值的远方切换。根据监测点的电压和无功大小,控制电容器的运行状态,达到无功就地平衡,减少线路损耗。
1.5 SCADA主站。这是系统的最高层。一般的配电网都已经配置了一定规模的SCADA主站,把它于馈线自动化控制主站联系,可以构成完整的SCADA监控系统。对于SCADA主站来说,FA控制主站相当于一个RTU,按照一定的约束关系互相进行通信。
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2 FTU模式下的故障处理
FTU是整个馈线自动化系统的基础控制单元,起到连接开关与数据采集、控制系统(SCADA)的桥梁作用,用于实现配网监控,对配电负荷开关或环网柜进行监控的自动化设备。FTU主要有四部分组成,它由主控制器部分、开关量输入/输出(I/O)部分、调制解调器(MODEM)和电压电流形成部分组成。
2.1 FTU的性能要求。FTU是基于FTU馈线自动化系统的核心设备,FTU一般具有以下功能:遥信、遥测、遥控、统计、事件顺序记录、事故记录、定值远方修改、自检和自恢复等功能。
2.2 基于FTU的故障处理。馈线自动化系统是配电自动化(distribution au- to mation)主要组成部分。利用馈线综合自动化系统,当线路发生故障时,故障信息由开关的智能终端通过通信传送到配调子站,由配调中心的SCADA系统和GIS系统迅速判断故障区域,一次进行故障判断和隔离,并对非故障段通过环网开关或联络开关恢复供电。从馈线自动化系统结构可以看到,当系统发生永久性接地故障时,利用可控消弧系统的控制,变电站综合自动化系统可以判断故障的馈线,而配调子站通过搜集馈线沿线各分段点的故障信息,结合站控系统提供的信息,可以判断故障点所在的区域。站控系统提供的故障线路的信息,可以大大减小配调子站对故障区域判断的难度,并提高判断的准确性。
1）速跳后的故障隔离。对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环状网，判断故障区段,只需根据馈线沿线各开关是否流过故障电流就可以确定。假设馈线上出现单一故障,显然故障区段应当位于从电源侧到末梢方向最后一个经历了故障电流1和第一个未经历故障电流2开关之间的区段。当线路发生故障时,各开关的信息由各自的FTU经配电系统网络上传到SCADA控制中心,由SCADA控制中心根据各开关的信息判断出故障点所在的区段之后,下发命令到相应的FTU,由FTU跳开两侧开关1和2,然后SCADA中心检查故障区域开关1和2跳开,合上备用电源S2开关,将非故障段转备用电源供电。
2）永久性接地故障的不停电故障隔离。当系统采用谐振接地方式并且是快速可控消弧系统时,对于瞬时性接地故障,经过消弧系统的快速补偿,可使故障迅速消除,系统可保持连续供电。而对于永久性故障,在有效地解决故障定位后,还可以采用不停电故障隔离的方法,进一步减少供电中断的时间和次数。当系统发生永久性接地故障时,配调系统可以在检测到系统的故障区域后,先投上联络开关Q1或Q2,再隔离故障区域,以保证在故障隔离过程中非故障区域供电的连续性。上述操作对系统的扰动,取决于联络开关两端的电压差和相位差。当联络开关两端的电压差或相位差较大时,会给系统带来扰动,因此配调系统必须在若干恢复供电的方案中选择对系统扰动最小的方案,而联络开关也必须具有检同期的功能。当系统不符合预定的电压差及相位差条件时,应闭锁上述操作。对于单电源多回路联络供电系统,联络开关两端的电压差或相位差来自于馈线负荷的差别。对于双电源多回路联络供电系统,联络开关两端的压差或相位差还受高压系统的影响。采用谐振接地方式和准确的故障定位为不停电故障隔离创造了先决条件,但不停电故障隔离的最后实现,还有赖于灵活网架的建立和配网自动化系统的性能。
参考文献：
[1]王明俊,于尔铿.配电系统自动化及其发展.北京:中国电力出版社.2014.
论文作者:梁音
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：故障论文; 系统论文; 馈线论文; 自动化系统论文; 主站论文; 相位差论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第31期论文;