简述配网自动化及馈线自动化技术赵树宏

简述配网自动化及馈线自动化技术赵树宏

赵树宏

赵树宏

（广东电网有限责任公司东莞供电局523008）

摘要：馈线自动化在配电网自动化系统中发挥着非常重要的作用，可远程实时监测馈线运行过程中电压和电流参数变化以及各种开关设备和保护装置的状态，实现远程操作控制保护装置，对开关设备进行分闸和合闸操作，准确记录配电网线路的故障情况，并且实现故障线段的自动隔离，保障非故障线路的安全可靠供电。因此应仔细研究配电网馈线自动化技术，优化和完善馈线自动化设置，确保配电网的安全、稳定运行。

关键词：配电网；馈线；自动化技术

一、配网自动化及馈线自动化的内容

配电自动化系统的建设应包括以下五方面：配电网架规划、馈线自动化的实施、配电设备的选择、通信系统建设和配网主站建设。

1.1配电网架规划

合理的配电网架是实施配电自动化的基础，配电网架规划是实施配电自动化的第一步，配电网架规划应遵循如下原则：遵循相关标准，结合当地电网实际；主干线路宜采用环网接线、运行、导线和设备应满足负荷转移的要求；主干线路宜分为段，并装设分段开关，分段主要考虑负荷密度、负荷性质和线路长度；配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和智能功能。

1.2馈线自动化的实施

配电网馈线自动化是配电网自动化系统的主要功能之一。配网馈线自动化是配电系统提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段，因此目前电力企业考虑配网自动化系统时，首先投人的是配网馈线自动化（DA）的试点工程。馈线自动化的主要任务是采用计算机技术、通信技术、电子技术及人工智能技术配合系统主站或独立完成配电网的故障检测、故障定位、故障隔离和网络重构。目前通过采用馈线测控终端（FTU）对配电网开关、重合器、环网柜等一次设备进行数据采集和控制。因此，FTU、通信及配电一次设备成为实现馈线自动化的关键环节。配网馈线自动化主要功能包括配网馈线运行状态监测，馈线故障检测，故障定位，故障隔离，馈线负荷重新优化配置，供电电源恢复，馈线过负荷时系统切换操作，正常计划调度操作，馈线开关远方控制操作，统计及记录。

配电网馈线自动化系统，与其它自动化系统关系密切，如变电站综合自动化系统、集控中心站、调度自动化系统（SCADA）、用电管理系统、AM/FM/GIS地理信息系统、MIS系统等。因此必须采用系统集成技术，实现系统之间信息高度共享，避免重复投资和系统之间数据不一致。配电网中的停电包括检修停电和故障停电两部分，提高供电可靠性就是要在正常检修时缩小因检修造成的停电范围；在发生故障时，减小停电范围，缩短停电时间。这就要求对具有双电源或多电源的配电网络，在进行检修时，只对检修区段进行停电，通过操作给非检修区段进行供电；故障时快速的对故障进行定位、隔离、恢复非故障区段的供电。配电网络的构成有电缆和架空线路两种方式。电缆网络多采用具有远方操作功能的环网开关，对一次设备和通信系统的要求高，适合于经济发达的城区；对于大多数县级城市，配网改造必须综合考虑资金和效果两个因素，采用以重合器、分段器和负荷开关为主的架空网络方案比较合适。其中，架空线路电源手拉手供电是最基本的形式。线路主干线分段的数量取决于对供电可靠性要求的选择。理论上讲，分段越多，故障停电的范围越小，但同时实现自动化的方案也越复杂。在手拉手供电方式下，要求系统对各分段的故障能够自动识别并切除，最大限度缩短非故障区域的停电时间。实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法，取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式，就地控制以馈线终端单元（FTU）之间的配合为主，不需要通信通道，通过对线路过流或失压的监测，以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。

1.3配电设备的选择

在配电自动化系统中，配电设备应包括一次设备如配电开关等，二次设备如馈线远方终端（FTU）、配变终端单元（TTU）等，以及为一、二次设备提供操作电源和工作电源的电源设备。实施配电自动化，必须以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体化特性的自动配电开关设备为基础，在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关应该具有免维护、操作可靠、体积小和安装方便的特点，并且能适应户外严酷的环境条件。馈线远方终端（FTU）用于采集开关的运行数据、控制开关的分合，为了达到“四遥”功能，必须具有通信功能。配变终端单元（TTU）用于采集配电变压器低压侧的运行数据，控制低压电容器投切用于无功补偿，通信的实时性要求低。开关的操作电源和FTU的工作电源要根据配电网络和设备的具体情况确定，可以从380/220V低压网络直接取得，也可以从10KV线路通过互感器获得；采用蓄电池或UPS作为后备电源，也可以从其它配电线路获得后备电源。需特别注意的是，配电设备都在户外布置，其工况条件恶劣，必须达到特定的运行环境要求，否则实施配电自动化不但无法提高供电可靠性，还会降低供电可靠性。

1.4通信系统建设

通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带，主站与终端设备间的信息交互都是通过通信系统完成，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电自动化的功能。通信方式有光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借助公众通信网等多种。配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。一般的，城区10KV主干线路采用光缆通信，建成光缆主干网，用于配电开关和主站间的实时通信；城区10KV分支线路、变台监控、无功补偿等采用有线通信，就近接入光缆主干网，或采用其它通信方式。

1.5配网主站建设

1）配电网实时数据采集与控制。通过终端设备和通信系统将配电网的实时状态传送到主站，在主站对配电网络进行远方监视和控制，与调度自动化类似。包括配电开关的状态，保护动作信息，运行数据等。

提供主站控制方式下的馈线自动化功能，用于完成线路故障的快速定位、隔离和非故障区段的供电恢复，要求适用于各种复杂的网络。

2）配电地理信息管理（AM/FM/GIS）。以地理图为背景对配电设备、配电网络进行分层次管理，包括查询、统计等。

3）配电网应用分析（PAS）。对系统采集的运行数据进行分析计算，为调度员提供辅助决策，包括：网络拓扑、状态估计、潮流计算、网络重构、无功优化、仿真培训等，配电网具有与输电网不同的特点，因此配电网应用分析的算法与能量管理系统（EMS）有所不同。

4）与其它应用系统（如EMS系统）接口。根据生产和管理的要求，配电主站系统需要与其它应用系统交换数据，给供电企业内部其它部门提供配电网的信息。配网主站的建设应遵循统筹规划分步实施的原则，在规划时要考虑系统的安全可靠、实用和易于扩展。配网主站管理的对象是配电线路中的设备，而调度管理的是变电所内的设备，两者结构类似，因此需要从投资和系统投入运行后维护管理的方便性考虑。

二、关于配电网馈线自动化技术研究

2.1主站监控

配电终端系统、子站和主站是配电网系统的重要组成部分。主站监控集中式馈线自动化是指通过主线来控制和隔离馈线故障。配电主站是整个配电网自动化系统的核心，其通过通信网络实施控制和采集佩蒂网运行数据，实现配电高级应用和自动化配电控制。同时，这种馈线自动化控制方式基于GIS地理信息系统平台，进行配电网图资管理和设备管理，配电高级应用、实时监控操作系统和地理信息系统的总额和应用，使配电主站的功能更加更大、更加紧密，能够自动化维护配电网系统，实现实时的保护和监控。馈线自动化通过集中控制，将重合闸、RTU遥控和电流保护功能综合起来，可在几秒到几十秒内快速完成故障隔离，然后在几十秒到几分钟内恢复配电网线路正常供电。

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