关键词：配电网；馈线自动化；有通信模式；无通信模式
引言
随着国民经济的迅速发展，电力工业也在迅速发展，电力的需求也在日益增长，同时对供电的可靠性以及供电质量的要求也越来越高，配电网作为发输配电的最后一级直接面向用户，其供电质量和供电的可靠性对电网和用户有重要的意义。而配电网中应用的馈线自动化，是配电网自动化系统的主要功能，也是提高供电可靠性直接有效的技术手段。
馈线自动化是用断路器或负荷开关将馈线分成若干区段，实现对馈线的分段监测、控制，同时应用线路分段故障隔离技术，使线路设备保护与变电站保护进行有效的配合。馈线自动化技术的发展经历了从无通信通道到有通信通道，从适应于简单辐射型网架结构到复杂多电源的网架结构，从慢速的故障处理到快速故障处理的过程。目前乳城供电所城区配网设备条件趋于成熟，选择若干条10kV馈线，探索适用于乳城供电所城区的自动化实施模式，实现馈线自动化功能，即10kV馈线的故障隔离与保证非故障段的恢复送电，为配电自动化系统功能的逐步实现作试点，充分发挥现有投资和设备的效益，又能为乳城供电所城区配电自动化系统的真正实用化和供电可靠性提高起到良好的推动作用，可实现较好的经济效益和社会效益[1,2]。
1.韶关乳源供电局架空线路馈线自动化应用现状和发展目标
从2016年开始，韶关乳源供电局开展了馈线自动化的试点建设工作，多年来积累了较为丰富的规划建设运行经验，目前乳城供电所已有多条架空馈线安装了柱上自动化开关，并实现了馈线自动化功能。主要实施模式是采用电压型自动化柱上开关，配合馈线出线开关二次重合闸，实现故障区域的自动隔离。
馈线自动化实现目标如下：
（1）通过馈线自动化工程的实施，改进和完善配网结构，达到优化网络接线，提高配网系统的供电可靠性和转供电能力，乳城供电所平均停电时间由2015年的29.37小时，降至5.048小时，下降了82.81%，配网可转供电率提升至89.31%。
（2）实现馈线自动化，电网结构稳定和电源可靠是关键，好的设备是必备条件。提高配网自动化首先解决配网设备的技术性能，提高设备的自身可靠性，快速实现故障隔离，恢复非故障线路的供电，确保供电的质量和可靠性，乳城供电所配网自动化覆盖率实现100%。
（3）实现系统故障区域诊断，提高故障查找效率，减轻员工负担，快速隔离和处理故障，将配网事故损失的范围减少到最低程度，2018年乳城供电所10kV线路重复跳闸次数由原有的12次下降到3次，重复跳闸线路条数同比下降了75%。
（4）配电系统优化应合理，调整负荷实现对电网的经济运行管理，负荷平衡和合理经济调度、负荷分配，优化网络潮流，对实现电力经济运行具有显著作用，2018年综合线损率1.21%。
（5）馈线自动化借助于配网自动化主站的应用，对配电系统进行实时监控，对配网的信息通过通信方式进行采集和处理，从而提高管理系统的规范化管理能力和水平，提高配网运行和服务能力，配网通信覆盖率100%。
2.配网系统馈线自动化开关设备
乳城供电所配网系统自动化开关设备所应用的柱上开关根据不同开关类型以及主要功能分类，可分为以下几种：
（1）智能柱上断路器
智能柱上断路器是配置自动化控制单元和保护单元的柱上断路器，满足馈线自动化的功能要求，可切断相间短路电流、负荷电流、零序电流。可装设在主干线和分支线上，配备三相电压或电流互感器（小电阻接地系统加装零序电流互感器）。可带两种保护配置，一种配置带时限的过流或速断保护、零序保护，另一种配置重合闸后加速保护。
（2）智能柱上负荷开关
智能柱上负荷开关是配置自动化控制单元的柱上负荷开关，满足馈线自动化的功能要求，可切断负荷电流、零序电流，并且可灵活配置为电流型或电压型。可装设在主干线和分支线上，配备三相电压和电流互感器（小电阻接地系统加装零序电流互感器）。具有有压延时合闸、无压延时分闸等功能，自动隔离故障区域。
（3）分支线用户分界断路器
与智能柱上断路器功能一致，配置了自动化控制器，具备保护功能，满足馈线自动化的功能要求，保护动作整定时间与馈线出线断路器和主干线自动化分段断路器互相配合，可自动切除用户侧的相间短路和单相接地故障，不引起上一级线路跳闸。配备三相电流互感器（小电阻接地系统加装零序电流互感器）。
（4）馈线自动化智能控制器（FTU）
馈线自动化控制器可与断路器、重合器、负荷开关连接，可设置多种控制参数，灵活使用多种通信方式，使得柱上开关实现馈线自动化相关功能。控制器可选择配备多种保护功能，包括配置带时限的过流或速断保护、零序保护、电压时限型、电流时限型控制等模式。
（5）柱上负荷开关和柱上断路器
目前应用的柱上负荷开关和柱上真空断路器作为架空线路的分段开关，仅就地手动操作，不能配置自动化控制单元，今后不再新增使用，逐步淘汰。
3.配网馈线自动化实施模式
实现馈线自动化的主要方式是用断路器或负荷开关将馈线分成若干区段，实现对馈线的分段监控,同时应用线路分段故障隔离技术，使线路设备保护与变电站保护进行有效的配合。
3.1 无通信智能模式
无通信智能模式是指现场的FTU(馈线远动终端)具备自动故障判断、隔离及网络重构的能力，不需要通信与主站系统参与，用具有就地控制功能的线路自动重合器或分段器，实现故障自动隔离和恢复供电，不作数据采集和无远方通信。目前，乳城供电所馈线自动化主要采用“电压-时间”型馈线自动化方案配置。
“电压-时间”型模式是由重合器、控制器、断路器或负荷开关相互配合完成的一种馈线自动化模式，它完全靠控制器对电压的检测和延时重合的方法来进行故障处理。当线路故障引起断路器跳闸时，开关因为失压断开。在断路器第一次重合闸后，根据时延设置，线路逐级投入，直到投至故障段后，引起断路器再次跳闸，故障区段两侧的开关因失压和检测到故障电流而闭锁合闸，上一级正常区间恢复供电，故障区间通过闭锁合闸完成线路故障的隔离。在该模式中，重合器由断路器或负荷开关和控制器组成，可多次重合；分段器由断路器或负荷开关和控制器组成，该模式不需通信信道。以下用分支线负荷侧发生永久故障为例介绍（隔离故障恢复供电所需时间：t秒）。
（1）ZB1与YS1之间发生永久故障（DB为带时限保护和二次重合闸功能的馈线出线断路器；FB为带时限保护和二次重合闸功能的主干线分段断路器；FS1～FS2为主干线分段负荷开关；ZB1为带时限保护和二次重合闸功能的分支线分界断路器；ZS1为分支线分界负荷开关；YS1～YS2为分支线用户分界负荷开关；方框表示断路器，圆圈表示负荷开关。开关填充黑色表示闭合，填充白色表示分闸。）
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图3：ZB1在t秒后重合闸
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图4：ZB1再次跳闸并闭锁合闸
3.2 有通信智能模式
分布智能模式是指现场FTU具备自动故障判断隔离及网络重构的能力可不需要通信与主站系统参与，但FTU配置多种通信模块。在馈线故障处理中，故障识别、故障隔离功能可以由FTU以及当地智能终端来完成，开关动作后，FTU通信模块可采用无线、光纤等多种通信方式将告警信号上传至后台，缩短运行人员的故障查找时间。这种模式可实现主站中紧急控制部分功能的下放，增强了FTU以及当地智能终端的控制功能，不需要主站或集中的配电子站来参与处理和控制，前期建设可以考虑使用无线公网通信（2g/4g）方式。
3.3 馈线自动化实施模式比较
无通道模式适用于结构比较简单的网架，不需具备通信条件或通信不完善的场合。无通道模式虽然实现了故障隔离、非故障区段供电恢复，整体减少了停电范围，缩短了停电时间，但不能进行远程遥控，不利于现有的信息管理系统的数据共享。
有通信智能模式在配电终端在正常运行时，实时交换潮流信息，当故障发生后，联络开关后的FTU开关可以根据自身及故障区域内的配电终端的功率情况确定能否转移负荷。这种模式可将配电自动化的紧急控制功能尽可能下放到馈线终端装置上实现，强调保护功能(故障识别、故障隔离)的独立性、完整性。同时，有利于消除配网自动化系统的信息孤岛现象。
4.试点建设体会和分析
（1）中压馈线自动化是一项系统工程，必须做好总体规划，馈线自动化规划涉及到配电网络接线规划、设备技术规划、通信规划、信息系统规划，各规划的实施必须保持协调。
（2）选择馈线自动化实施模式是自动化的核心，要结合本地区配网实际情况进行分析。分析地区配网的实际应用情况，找出本地区配网存在的技术方案问题，合理选择自动化实施模式。
（3）馈线自动化实施可对馈线进行快速地故障定位、故障隔离、非故障区域供电恢复，最大限度地减少故障引起的停电范围、缩短故障恢复时间；配合通信方式对配电网正常运行状态进行监控，向后台发送故障信号，实现故障的快速定位，同时，实时采集馈线潮流和开关等运行信息。
（4）馈线自动化不能成为信息孤岛，需与现有的信息管理系统(调度管理系统、配网GIS管理系统、营销管理系统等)实现数据共享，方便一线员工的应用，逐步实现智能决策。
（5）对配网故障定位、非故障区域快速恢复供电、转供电等新功能，必须在充分积累经验的基础上，逐步投入使用，确保安全。
5.结论
馈线自动化系统是一个复杂系统的集成，各部分有着密切的关系，任何一部分出现问题都会使整个系统的功能难以实现。馈线自动化系统的建设、运行使用需要一个过程。
目前，乳城供电所馈线自动化实施在无通信智能模式经验基础上，可考虑先以部分线路为试点，前期先采用无线通信方式，推进有通信智能模式实施，不断积累经验。随着系统建设的进一步深入，系统运行使用人员将会不断提出新的要求，这也将进一步促进乳城供电所配网馈线自动化系统的发展。
参考文献
[1] 焦邵华，焦燕莉，程利军.馈线自动化的最优控制模式[J]．电力系统自动化，2002.
[2] 陈唐，赵祖康，陈星莺等.配电系统及其自动化技术[M]. 北京:中国电力出版社，2002.
作者简介
林玉煌，配电线路技师，现任韶关乳源供电局乳城供电所配电运维班班长，联系电话：13927853328。本文撰写于2018年8月15日。
论文作者:林玉煌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：馈线论文; 故障论文; 供电所论文; 断路器论文; 模式论文; 负荷论文; 通信论文; 《当代电力文化》2019年 20期论文;