关键词：馈线自动化；集中型馈线自动化；“电压-时间”型馈线自动化；
0 引言
配电系统是建设坚强智能电网的六大环节之一，是坚强智能电网的重要基础和组成部分。根据欧美、日韩等发达国家的成功经验，配电自动化是提高配电网管理水平、提高供电可靠性和供电质量、扩大供电能力、实现配电网高效经济运行的重要手段[1]。配电自动化系统是指实现配电网的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA、馈线自动化、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电主站、配电终端、配电子站（可选）和通信通道等部分组成[2]。
配电自动化有三个基本的功能要求：即对配电网进行安全监视、控制和保护[2]。对配电网的安全监视功能是指通过采集配电网上的数字量（如开关位置和保护动作情况等）和模拟量（如电压、电流和功率等），从而对配电运行状况进行监视。对配电网的控制功能是指在需要的时候，远方控制开关合闸或跳闸以及有载调压设备升压或降压，以达到所期望的目的（如满足电压质量要求，无功补偿或负荷平衡等）。对配电网的保护功能是指监测和判断故障区段，并隔离故障区域恢复正常区域供电[3]。
1 馈线自动化的实施
馈线自动化是配电自动化的重要组成部分，利用馈线自动化能在故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电。馈线自动化通常可分为两类：“电压-时间”型馈线自动化和集中型馈线自动化。
1.1 “电压-时间”型馈线自动化
1.1.1 “电压-时间”型馈线自动化动作原理分析
“电压-时间”型馈线自动化主要由安装在变电站内的断路器（带重合功能）、线路上的分段开关、联络开关及相应终端组成。“电压-时间”型分段开关及终端具有两侧均没有电压时立即跳闸，在一侧来电后延时合闸的功能。
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图1 配电线路发生永久性故障示意图
下面说明系统工作原理：如图1所示，假定在线路上某点发生永久故障，变电站断路器CB2跳闸，开关S4、S5两侧失电跳开。经过一段时间后CB2合闸，在X-时间后S5合闸，由于合到故障上CB2立即跳开，S5在Y-时间以内检测到失压，跳开后自锁，不再合闸，并且S4检测到瞬时电压也产生闭锁。再经过一段延时后，CB2重合，CB2与S5之间的线路恢复供电。同时，联络开关S3经过XL-时间自动合闸，恢复S3至S4之间供电，由于S4闭锁，S4不会自动合闸。这样就完成了线路故障区段的隔离以及非故障区段的恢复供电。
1.2 集中型馈线自动化
1.2.1 集中型馈线自动化动作原理分析
集中型馈线自动化是基于终端、通信网络和配电自动化主站的馈线自动化，它在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能及时察觉，并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。
如图1所示，发生故障后，首先由断路器CB2切断故障电流。开关CB2、S5均检测并上传故障信息至配电自动化主站，而其它开关均没有上传故障信息，因而主站可以判断在S5的下一级发生故障，则下发命令S4、S5开关分闸。CB2、S3开关合闸，这样将故障隔离。待故障处理完毕后，再断开S3开关，合上S4、S5开关。整个故障处理时间取决于通信上传和下发及故障判断程序的时间长短，通常可以将故障判断及隔离时间控制在1-2分钟之内。
2 两种馈线自动化的比较
前面章节中，分别分析了“电压-时间”型馈线自动化和集中型馈线自动化，目前这两种馈线自动化在国内均大量采用。下面从结构、故障的处理进行比较，并分析两者各自的应用场所。
2.1 “电压-时间”型馈线自动化
2.1.1 结构
“电压-时间”型馈线自动化结构简单，仅包括变电站内的断路器（带重合功能）、线路上的分段开关及联络开关。分段开关和联络开关与原有线路上普通的断路器或负荷开关类似，只需在开关两侧加装PT。单独故障处理不需要主站参与，所以不需要任何通信通道建设和维护。
若在主站存在的情况下，要实现“电压-时间”型开关的配电SCADA功能，开关仅上传遥测、遥信量数据。“电压-时间”型通信功能可采用无线通信方式，利用移动、联通等公司的无线公网，仅需要在开关FTU上增加无线通信模块及主站增加无线服务器，不需要单独建设通信网络和大量通信设备投入。
2.1.2 故障的处理
对永久性故障，无论故障位置及分段开关数量，均需要两次重合闸来判断出故障位置，比集中型馈线自动化重合次数多，多次跳合闸过程，不利于开关本体，对用户冲击大，可靠性低。同时，故障隔离时间较长，尤其是串联级数较多时，末级开关完成合闸的时间将会长达十几秒，影响供电可靠性。
“电压-时间”型馈线自动化在故障定位、隔离时，会导致相关联的非故障区域短时停电，具有如下特征：
（1）故障出现时，恢复非故障区段方案单一，无备用或可选方案。
（2）故障区域修复后，需要到现场恢复正常运行方式。
（3）隔离故障需要经过多次重合，对设备及系统冲击大。
（4）适用于单联络和单辐射线路。因逻辑关系设定复杂，不适用于多联络线路。
于单联络和单辐射线路。
2.2 集中型馈线自动化
2.2.1 结构
集中型馈线自动化结构复杂，主要设备包括了开关及终端、通信网络、配电自动化主站系统。集中型馈线自动化除安装开关外，还需要建设通信通道来实现“三遥”功能，从安全性考虑，目前“三遥”功能实现多采用光纤通信方式。同时集中型馈线自动化的实现必须要有主站的参与，建设一个可靠性高、可用性强、安全性好的主站成为集中型馈线自动化建设成功的关键。
2.2.2 故障的处理
引入了配电自动化主站，由计算机系统完成故障定位隔离，因此故障定位迅速，可以快速实现非故障区段的自动恢复供电。具有如下特征：
（1）故障时隔离故障区域，正常时监控配电网运行，可以优化配电网运行方式，实现安全经济运行。
（2）适应灵活的运行方式，可适用于多联络线路。
（3）故障出现时，恢复非故障区域供电时，可以有多种恢复方式可供选择，便于采取安全和最佳措施。
2.3 综合比较
从系统结构看，“电压-时间”型馈线自动化结构要简于集中型馈线自动化。
从故障处理时间看，集中型馈线自动化要短于“电压-时间”型馈线自动化。
从供电可靠性看，集中型馈线自动化要高于“电压-时间”型馈线自动化。
“电压-时间”型馈线自动化因为各开关之间需要时限配合，决定了它仅适用于配电网络相对比较简单的系统，而且要求配电网运行方式相对固定。
集中型馈线自动化，虽然需要投资建设通信系统，但是它可以实现故障的更快捷、准确的判断和隔离，同时它还可实现配电网的监视、优化功能。
4 结论和展望
本文主要分析了“电压-时间”型馈线自动化的实现原理及时间整定方式，之后又分析了集中型馈线自动化的动作原理及故障隔离过程，并对这两种馈线自动化结构、主要设备等多方面进行了比较，总结出了两种自动化模式各自的使用场所。
（1）集中型馈线自动化功能完善，但是因为需要有线通信通道，所以建设比较复杂，如果可以提高无线通信安全技术水平，使集中型馈线自动化可以采用无线通信方式实现“三遥”功能，那可以大大减少集中型馈线自动化的建设成本。
（2）馈线自动化进一步发展应是智能分布式馈线自动化，这种馈线自动化采用远方监视、就地控制的方式。一旦有故障发生，线路各终端不需要跟主站通信，只需各终端之间进行以相互的通信，来查找出故障区间。这样既节省了与主站的通信的时间，也不用担心主站或通信通道的故障而影响馈线自动化功能实现。
论文作者:吴亚楠
论文发表刊物:《中国电业》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/14
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