(珠海许继电气有限公司 广东珠海 519060)
摘要：本文总结归纳了电缆网馈线自动化的几种典型模式，介绍了不同馈线自动化模式的工作原理，分析了不同馈线自动化模式对于电缆网主干线路及分支线路发生事故的处理方式及其特点，详细阐述了智能分布型馈线自动化模式故障处理的工程应用。
关键词：馈线自动化；智能分布；主站集中；就地控制；分支分界；
1馈线自动化
馈线自动化（Feeder Automation），简称FA。FA在配电自动化中占有重要作用，配电线路运行状态可以通过FA系统或配电自动化装置进行监测和控制，当配电线路发生故障时可以及时发现，并实现准确、快速的定位故障区段；当故障被隔离后，可完成对非故障区域恢复供电。
FA适用与多种类型的配电网网架结构，发生永久或瞬时故障时，通过与保护装置、安全自动装置（重合闸装置、备自投装置等）协调配合，可有效减少停电范围、缩短故障处理时间，有助于提高故障处理效率【1-3】。
目前城市配电网正在向电缆化发展，虽然电缆网FA较架空线FA发展较晚，但经过多年的实践和总结，也已经取得较为成功的应用和推广。下面结合珠海许继电气有限公司多年来在各地区的FA典型应用，详细介绍在故障发生时，各类型FA的处理过程。
2电缆网馈线自动化典型模式
在线路故障发生后，为了避免和减少对用户的影响，电缆线路引入FA处理模式，实现线路故障的自愈。
通过FA的处理，能够减少电缆网故障停电时间，故障发生后可自动实现定位、隔离与非故障区段恢复供电，是提高供电可靠性的关键。根据是否需要配电主站参与可将电缆网FA分为集中型与就地型。
2.1主站集中型馈线自动化
主站集中型FA是以配电主站为核心，配电终端与配电主站相互配合，从而实现线路故障的定位、隔离和非故障区域恢复供电的FA处理模式。
各测控终端通过通讯网络向主站系统上送故障电流信号或开关跳闸等告警信息，主站系统收集测控终端信息后，开始启动故障处理程序，通过故障定位和故障识别，综合判断配电线路的运行状态，最终通过人工手动处理，或通过远程控制处理，将故障隔离并恢复非故障区域的供电。
2.2就地型馈线自动化
就地型FA模式故障处理，是基于就地电压值和（或）就地电流值的变化，由变电站出口的重合设备或断路器开关和电缆线路上的分段器按照既定逻辑动作顺序，实现故障诊断、隔离和恢复无故障区段的供电，故障处理过程不依赖于通讯，不需要子站或主站的参与。
2.2.1电压-时间型馈线自动化
在变电站出线侧首段及线路选取适当的分段点处放置真空负荷开关柜，且真空负荷开关柜具有“来电即合、无压释放”的功能。真空负荷开关配置单元式控制终端，即控制终端独立安装于开关柜二次室。该控制终端配置电压时间型逻辑，当线路发生短路故障时，控制终端通过电压和时间的综合判断进行自动处理；控制终端通过高频暂态零序方向判据，实现单相接地故障选线隔离，通过零序电压突变实现单相接地故障选段隔离，通过重合和联络转供恢复非故障区段供电，同时具备通信功能，实现信息上送自动化系统。
电压-时间型FA可以自动隔离故障和恢复无故障区间的供电，故障处理时，控制终端与变电站出线断路器重合闸互相配合，以电压和时间逻辑为判据，依靠设备自身配置的逻辑为判据，不依靠主站系统和通信网络。
2.2.2电压-电流型馈线自动化
将单元式电压电流型控制终端配置在开关柜分段点处，控制终端综合了电压时间判据和故障电流判据。当安装智能分段断路器时，开关设备和变电站出线开关以一快一慢的动作模式配合，当主干线路故障发生在分段断路器后端时，变电站出口开关首先快速跳闸（快速断开），然后变为限时保护；当重新闭合到故障上时，断路器将立即跳闸，短路和接地故障将直接被排除，变电站出线开关不需要跳闸，从而减少了站内出口开关的跳闸次数；为了避免变电站出口开关在重合到故障后再次跳闸，引起非故障区段再一次失电，重合到故障后的故障区域两端的开关应立即动作跳闸并闭锁。
电压-时间型FA不依赖于主站和通信，具有投资小、易实现、可靠性高等优点。与电压-时间型FA相比，可以减少站内开关重合闸次数、缩短供电恢复时间，但投资显著增加【4-5】。
2.2.3 智能分布式馈线自动化
开关柜采用两路进线两路出线或两路进线四路出线的真空断路器，每个真空断路器柜自动化点处的真空断路器配置单元式智能分布型控制终端，每个配电终端通过工业光纤以太网或EPON设备，基于网络拓扑原理，相邻配电终端横向对等通信，信号量纵联比对，GOOSE实时交互保护数据；或基于配电多端连接线路的光纤纵联电流差动保护原理；每个智能终端根据自身检测信息和相邻开关处智能终端送来信息比较，进行故障定位、隔离与恢复供电控制决策，在故障处理工程中无需主站或子站的参与。
自动化基于点对点对等通信的智能分布式馈线，可以在数秒内完成故障的快速定位、快速隔离，供电恢复迅速，大大缩短了停电时间。
2.3用户分界型馈线自动化
开关柜两进线采用真空负荷开关，两路或四路出线采用真空断路器，出线开关配置单元型分界控制终端，分支线路发生故障通过电缆看门狗控制器检测和解析零序电流及相电流，判别线路故障类型和故障区段自动切除/隔离负荷侧单相接地故障和相间短路故障，不波及主干线路及相邻线路。
用户分界型FA适用于分支及用户出线侧，当分支线路或用户侧发生短路或接地故障时，用户分界断路器柜根据检测的故障信号，直接分闸切除故障。
表1 电缆网馈线自动化模式分析
Table 1 Analysis of cable network feeder automation mode
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3 智能分布式馈线自动化工程应用
2017年，珠海许继电气有限公司与南网某局首个基于61850标准的配合型智能分布式配电自动化系统投运成功，电缆网故障段隔离和非故障区段恢复供电时间由原来的21分钟缩短至10秒钟，极大地提高了电缆网供电可靠性。下面以工程线路为例，分析主干线路发生短路或接地故障时的处理过程。
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图1 智能分布式馈线自动化故障处理过程
Fig.1 Fault processing of intelligent distribution type feeder automation
(a)为电缆线路正常工作时的线路状态，其中CB为站内出线开关，601~615为珠海许继自产环网柜柜内断路器，604、610为联络开关处于分位状态其他开关位于合位状态。假定F区发生永久性短路故障如(b),站内环网柜配电终端通过GOOSE交换机实时与其它的配电终端相互交换信息来进行故障的检测、判断、隔离与恢复。每个终端在接收其它终端信息的同时也将自身的信息发送给其它终端。当终端检测到故障时，结合网络上其余终端的信息来进行逻辑判断，形成自身动作方案。开关站3内612开关和开关站2内610开关线路故障信号投入，612开关保护动作，开关跳闸，610闭锁合闸,智能分布隔离成功，如(c)所示。
线路出现故障时，相邻配电终端通过对等通信交换线路上开关的位置、电流、电压测量值和保护故障信息，确定故障区段的两侧开关，启动保护跳闸，实现快速故障定位和故障隔离。当任何一段网络连接中断，GOOSE数据通信可零切换时间，无需网络恢复时间，通信快速可靠。如果开关保护拒动或开关拒动，可快速发送GOOSE请求最近的上游断路器跳闸，使失电范围保持最小。当配电终端发生故障时，相邻设备将检测到GOOSE通信中断并告警，如果发生故障时将扩大到上一级断路器跳闸，使停电范围保持最小。当发生电压互感器失灵，方向信号失效后，可切换到无方向保护模式，继续进行智能分布式逻辑处理，故障处理范围仅扩大到上一级断路器。当发生通信中断后，装置发出可靠的GOOSE通信告警信号，继续进行智能分布式逻辑处理，故障处理范围仅扩大到上一级断路器。智能终端启动智能分布式FA功能时，其他就地FA逻辑可靠闭锁作为后备逻辑功能。当智能分布式FA功能失效，智能终端将停止智能分布式FA功能，自动启动就地FA逻辑功能，使其正常运行。
4结束语
FA作为配电自动化系统的重要组成部分，对于提高供电可靠性以及提升配电网故障抢修效率具有重要作用【7-9】。电缆网FA模式的选择宜采用 “主干线+分支线”的方式，实现故障分区处理及实时监控。分支线采用用户分界型FA处理分支线路及用户侧故障，避免由分支及用户故障引起波及全线路的停电。主干线路FA模式可根据用户实际网架类型、供电区域、站内允许配合重合闸次数以及通讯方式综合选择。
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作者简介：
张汝楠（1982），女，硕士，工程师，长期从事配电自动化智能成套设备及相关领域的研究。15913212191
论文作者:张汝楠,黄德鸿,姜波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：故障论文; 终端论文; 线路论文; 馈线论文; 智能论文; 电压论文; 断路器论文; 《电力设备》2018年第23期论文;