摘要：随着经济的进步，信息技术的发展，电力资源的紧张形势，更注重提升电力系统自动化标准。当前电力系统的重要组成是自动化系统，电力系统的稳定运行需要电力系统自动化作为保证。配电网在我国电力系统中发挥着重要作用，对电力系统的发展具有重大意义。在配电自动化系统中，馈线自动化技术的应用对于提高配电网故障处理水平具有重要作用。本文介绍了馈线自动化的基本概念、作用及一种基于电压、电流和时间的保护逻辑的故障隔离原理，缩短故障区定位及非故障区域恢复供电的方案。
关键词：配电自动化；馈线自动化；故障定位；馈线自动化终端；FTU
1.引言
配电自动化系统简称配电自动化（DA-Distri-bution Automation），是对配电网上的电力设备进行实时监视、协调及控制的一个集成系统，是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。它是近几年来发展起来的新兴技术领域，在工业发达国家中，配电系统自动化受到了广泛的重视。目前我国的供电部门也已经采用这项技术。其中，馈电线路自动化系统，简称馈线自动化（FA-Feeder Automation），是配电自动化系统中重要的一部分，是提供配电网供电可靠性的关键。
2馈线自动化简介
2.1馈线自动化的定义
随着社会的不断发展，电量的需求也在不断的增大，伴随着配电网络也不断地扩大，对供电的可靠性要求越来越高。早期线路上的设备自动化程度低，一般都是人工操作控制，供电可靠性低。随着现代电子技术的进步，人们开始研究如何应用计算机及通信技术对这些线路上的设备实现远方实时监视、协调及控制，这样就产生了馈线自动化技术。馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，其内容可以归纳为两大方面：一是正常情况下的用户检测、测量和运行优化，即数据采集与监控（SCADA），就是通常所说的远动，即四遥（遥信、遥测、遥控、遥调）功能；二是事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制，指线路故障区段的定位与隔离及无故障区段供电的自动恢复。
2.2馈线自动化的作用
馈线自动化是配电网自动化的重要组成部分，起着不可或缺的作用。据统计，故障及计划检修是造成用户停电的两个主要原因。配电网的传统结构一般采用辐射形配电方式，线路中间没有分段开关，当线路上某一处故障或进行线路检修时，会造成全线停电。现在城市供电网的发展方向是采用环网“手拉手”供电方式，并用负荷开关或断路器将线路分段，这样可以做到分段检修，避免因线路检修造成全线停电，而利用馈线自动化系统，实现线路故障区段的自动定位、隔离，及健康线路的自动恢复供电，可缩小故障停电范围，减少对用户的停电时间，提高供电可靠性。
3馈线自动化隔离原理
近年来，随着配电自动化研究及应用的不断深入，对原有电压-时间型隔离逻辑进行改进，增加电流判据，配置带分断故障能力的断路器，构成能更快速隔离故障的馈线自动化系统。馈线自动化系统的核心单元是馈线自动化终端（FTU）。现结合珠海盈源电气有公司生产的FDR-4011馈线自动化终端，分析FTU在小电阻接地系统或消弧线圈接地系统电网中应用，分析如下：
3.1 FTU功能简述
FTU可实现分段开关功能（或称S功能）与联络开关功能（或称L功能）的转换，可实现受电后失电的X-时间闭锁、开关合后失电的Y-时间闭锁（Y-时间一般为5S）、瞬时低电压闭锁、两侧电源闭锁、零序电压故障闭锁、过流后加速闭锁、零序电流后加速闭锁等；自动判断及隔离故障；自动恢复非故障段供电的功能。
3.1．1 分段开关的功能（S功能）
（1）有压延时合闸
当电源侧或负荷侧一方受电时，X-时间（开关合闸前的判断电压正常时间）计时后，开关合闸。
（2）受电后失电的X-时间闭锁
在开关一侧受电后，启动X-时间计时中失电，启动［X-时间闭锁］功能，FTU令开关在已断开位子闭锁。在闭锁被解除之前，从开关的另一侧送电不能实现延时关合。
（3）开关合闸后失电的Y-时间闭锁
在开关有压延时合闸后，启动Y-时间（开关合闸后的判断电压正常时间）计时中失电，启动［Y-时间闭锁］功能，FTU令开关跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，从开关原受电侧送电不能延时关合。
（4）瞬时低电压闭锁
电源或负荷侧由于出现事故而存在瞬时低电压时，启动［瞬时低电压闭锁］功能，FTU令开关跳闸且闭锁。在闭锁被解除或满足闭锁解除条件之前，开关不能关合。
（5）两侧电源闭锁
在一侧受电启动X-时间计时中，发生别一侧仍有电压时，启动［两侧电源闭锁］功能。闭锁被解除或满足闭锁解除条件之前，开关不能关合。
（6）零序电压故障闭锁
在开关关合后的Y-时间计时中，若零序电压3U0存在且超过设定值，FTU令开关跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，开关不能关合。
（7）过流后加速故障闭锁
在开关关合后的Y-时间计时中，若相过电流存在且超过设定值，FTU令开关加速跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，开关不能关合。
（8）零序后加速故障闭锁
在开关关合后的Y-时间计时中，若零序电流存在且超过设定值，FTU令开关加速跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，开关不能关合。
3.1．2 联络开关的功能（L功能）
（1）开关的延时关合
正常运行时，联络开关处于分闸状态，两侧均有压，当发生一侧停电时，启动XL-时间计时后，开关关合。
（2）电源的正常确认
当两侧均有电压时，L-时间计时确认后，开关不关合。若开关的一侧失电，启动XL-时间计时中发生开关两侧又均有电压时，XL-时间计时复位，启动L-时间确认，计时完成后，开关不关合。
（3）受电后失电的L-时间闭锁
当开关两侧受电，启动L-时间计时中发生一侧失电时，启动［L-时间闭锁］，开关在断开位置闭锁。
（4）瞬时低电压闭锁
XL-时间计时中，如果在停电侧感受到因事故产生的瞬时低电压时，启动［瞬时低电压闭锁］。此时，开关在断开位置闭锁。
（5）零序电压故障闭锁
XL-时间计时后，开关关合，在开关关合后的Y-时间计时中，若零序电压3U0存在且超过设定值，FTU令开关跳闸且闭锁。
（6）过流后加速故障闭锁
XL-时间计时后，开关关合，在开关关合后的Y-时间计时中，若相过电流存在且超过设定值，FTU令开关加速跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，开关不能关合。
（7）零序后加速故障闭锁
XL-时间计时后，开关关合，在开关关合后的Y-时间计时中，若零序电流存在且超过设定值，FTU令开关加速跳闸且闭锁。在闭锁被解除之前，开关不能关合。
3.2 故障分析
3.2．1 相间短路故障：
中性点接地方式：小电阻接地系统或消弧线圈接地系统。
变电站出线开关仅设置一次重合闸，重合闸时间设定值为1.5S。
馈线线路开关为断路器。
（图1）
3.2．1．1 瞬时性短路故障
若（图1）中F点发生瞬时性短路故障，变电站CB1开关跳闸，S1、S2、S3开关均失压断开。接着，CB1开关重合，经S1、S2、S3开关逐级延时关合，恢复系统供电。联络开关L从一侧失电时开始启动XL-时间计时，在XL-时间计时中，又感受到两侧均有电压，XL-时间计时复位，启动L-时间确认，开关不关合。
3.2．1．2 永久性短路故障的隔离及非故障段恢复供电
a.故障隔离
若（图1）中F点发生永久性短路故障。变电站CB1开关跳闸，S1、S2、S3开关均失压断开。接着，CB1开关重合，S1、S2开关逐级延时关合至F故障点，S2开关关合后检测到过电流，启动加速跳闸且闭锁[过流后加速闭锁]。S3开关因在受电后立即失电，开关在分闸位置，且闭锁 [X-时间闭锁]，故障点（S2、S3之间线路）被隔离。
b.故障点后段恢复供电
联络开关经L延时关合，恢复L至S3开关区间的供电。
3.2.2 单相接地故障：
中性点接地方式：小电阻接地系统。
变电站出线开关仅设置一次重合闸，重合闸时间设定值为1.5S。
馈线线路开关为断路器，需配置零序电流互感器。
3.2．2．1 瞬时性单相接地故障
若（图1）中F点发生瞬时性单相接地故障，变电站CB1开关跳闸，S1、S2、S3开关均失压断开。接着，CB1开关重合，经S1、S2、S3开关逐级延时关合，恢复系统供电。联络开关L从一侧失电时开始启动XL-时间计时，在XL-时间计时中，又感受到两侧均有电压，XL-时间计时复位，启动L-时间确认，开关不关合。
3.2．2．2 永久性单相接地故障的隔离及非故障段恢复供电
a.故障隔离
若（图1）中F点发生永久性单相接地故障。变电站CB1开关跳闸，S1、S2、S3开关均失压断开。接着，CB1开关重合，S1、S2开关逐级延时关合至F故障点，S2开关关合后检测到零序电流，启动加速跳闸且闭锁[零序后加速闭锁]。S3开关因在受电后立即失电，开关在分闸位置，且闭锁 [X-时间闭锁]，故障点（S2、S3之间线路）被隔离。
b.故障点后段恢复供电
联络开关经L延时关合，恢复L至S3开关区间的供电。
3.2．3 单相接地故障：
中性点接地方式：消弧线圈接地系统。
馈线线路开关为负荷开关或断路器，需配置零序电压互感器。
配电网中性点为消弧线圈接地方式，该接地方式下，电网系统自动跟踪补偿来抵消故障电流的危害，允许带故障运行两个小时，所以该接地方式下通常考虑永久性单相接地故障。
3.2．3．1 永久性单相接地故障
a.故障隔离
若（图1）在F点发生永久性单相接地故障，变电站选线装置正确选线判明接地故障馈线后，先断开变电站CB1开关，系统零序电压3U0消失，S 1、S2、S3开关均失压断开；再合上变电站CB1开关，经S1、S2逐级关合于单相接地故障点，系统产生零序电压3U0，S2开关跳闸且闭锁[零序电压故障闭锁]，S2开关跳闸后，零序电压3U0消失；S3 开关因在受电后立即失电，开关在分闸位置，且闭锁 [X-时间闭锁]，故障点（S2、S3之间线路）被隔离。
b.故障点后段恢复供电
联络开关L延时关合，恢复L至S3开关区间的供电。
结束语
随着电力部门对供电可靠性要求不断提高，实现配电自动化成为发展的趋势。在配网自动化系统中，馈线自动化是核心，是配网自动化的最主要的控制功能。而馈线自动化的核心是故障定位、故障区域隔离和非故障区域恢复供电。与单纯的电流型或电压型系统相比较，电压-电流型系统成本稍高，但可以缩短故障区定位和隔离故障区时间，更快恢复非故障区域的供电，提高社会经济效益。
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论文作者:莫绍忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/4
标签：故障论文; 时间论文; 电压论文; 馈线论文; 单相论文; 线路论文; 变电站论文; 《基层建设》2018年第35期论文;