配电终端分布式馈线自动化分析与探索

刘伟

摘要：配电线路（也称馈线）是配电系统的重要组成部分，而目前的馈线自动化是智能配电网的关键和核心。智能分布式馈线自动化主要应用于10kV配电线路分段开关为断路器的配电线路上，智能配电终端通过高速通信网络，与同一供电环路内相邻智能分布式配电终端实现信息交互，根据预设条件自动实现故障定位、故障隔离，非故障区域供电恢复，能够实现快速故障隔离和自愈，最大限度地减少故障引起的停电范围，缩短故障处理时间，提高供电可靠性与生产管理效率。

关键词：配电终端；分布式馈线；自动化测试；故障分析；

1. 系统要求

10kV变电站出线开关应该带有延时速断保护的功能，通常配用的是具有该功能的断路器，对配电终端的电路起到保护的作用。而在馈线开关的选择上，采用的是带有智能分布式自动化的断路器，这种智能的终端设备造价比价昂贵，但是为了配电终端的安全，还是值得一用的。

这种智能分布式配电终端除了常规的功能外，还能自动生成保护信号，一旦出现异常，会直接将指令上传至主控制室，主控制室接收到信号指令会自动断点保护装置，避免受到不利因素的干扰；还具有逻辑判断功能，智能的终端会根据情况进行判断，检查故障出现的位置和原因，能自我排除故障或提示故障点；通信功能是自动化终端的特殊功能，和其他的设备靠网络连接，可以实现信息的互相交换，发生故障时的状态、信息和原因等都会发送到各个数据平台，实现馈线终端的智能化。

2. 开环配电网智能分布式馈线自动化原理

1） 故障定位

一个典型的开环配电网，变电站出口开关、分段开关及联络开关均为断路器，线路上由一组相邻开关围成的线路部分成为一个区域，各个开关为该区域的端点。在开关处的电流如果超过一定范围后，会发出信号电流，到达智能配电器的终端接收装置，然后经由数据终端向其他相邻的智能配电终端继续传递信号，以确保配电终端的安全。

2） 故障隔离

在开环运行的配电网中，故障隔离的程序一般分为以下步骤：

首先，在某一个开关连接的通路内，如果没有故障发生在区域内部，则电路接通后，不会发生跳闸隔离的现象，排除该区域内故障。其次，如果在某一个开关连接的通路中，在连通区域内部出现了异常故障，接通电源后，电流会立即使开关跳闸隔离，判断故障发生的具体区域位置，针对问题的类型进行处理。最后，如果一个开关旁边连接了其他的开关，如果是“开关拒分”信号，则这个开关会自动隔离其他开关的联系，以便确诊故障的发生区域。

3） 非故障区域恢复供电

对于一个开环运行的配电网，非故障区域自动恢复供电的机制由配电主站参与集中式DA进行自愈，或者通过如下机制进行自愈：

若某一联络开关一侧的电压消失，且从开关开始的一段配电区域内无故障发生，一切正常。那么，在保护开关跳闸的一段延时时间内，联络开关收到的信号是“成功跳闸”，此时的联络开关会自动连接，排出故障的干扰，恢复无故障区域的电力供应。如果联络开关没有收到旁边开关的任何信号，则说明有问题存在，联络开关不会采取任何动作，保持断开状态。

3. 分布式馈线自动化测试

动作原理：智能分布式配电终端通过高速通信网络，在线路上发生故障之后，同一环网内相邻智能分布式配电终端进行信息交互，实现快速故障定位、隔离，及非故障区域恢复供电；在变电站出口断路器动作之前切除故障区域。

智能分布式馈线自动化故障处理步骤：

图2 智能分布式馈线自动化通信示意图

图2中线路故障之后，故障点上游的K1、K2、K3处的智能分布式馈线自动化配电终端检测到故障电流，其他开关的智能终端未检测到故障电流，各个智能终端相互通信交互故障信号后，确定故障点在K3、K4之间。大约需要100ms时间。整个隔离定位、隔离的处理时间如图3所示：

图3故障定位、隔离处理时间示意图

4.1测试要求

1、完成测试线路上所有终端信号的核对及传动试验；

2、 变电站出口断路器保护时间整定为0.5S；

3、现场停电模拟测试；

4、测试完成后恢复现场正常运行方式。

4.2测试目的

智能分布式馈线自动化通过相邻智能配电终端之间的快速通信，可以实现快速切除线路故障，故障隔离成功后由主站集中式DA继续处理，根据网络结构、计算负荷转供后，恢复非故障区域的供电，提高了供电可靠性。

分布式馈线自动化实验是在尽量接近实际运行状况下进行。可以真实的模拟馈线自动化的实现方式、影响因素、实现结果，来检验馈线自动化方案是否是最佳的处理方案，以及为一些突发状况早做预案。馈线自动化实验是在配电自动化系统通信畅通、三遥无误、开关机构状态正常的基础上进行的。

4. 实验过程

1、故障信号产生的试验方法及原理

测试仪加量方式：利用继保测试仪等设备在DTU端模拟产生故障电流，DTU检测到故障信号进行故障区域定位、隔离，将信号发送给主站后进行恢复非故障区域供电，遥控开关时隔离开关实际动作的方法进行测试。

2、实验步骤

1. 线路按停电计划停电。

2. 将分布式馈线自动化功能投入。实验线路遥控压板和开关操作电源全部投入。

3. 完成变电站出口断路器的模拟遥信信号的传动。

4. 在现场负责人统一调度下，按照测试方案由测试仪器给DTU加故障电流。产生电流故障信号。

5. DTU采集到的故障电流信号，开始馈线自动化处理。进行故障区域定位、故障隔离，主站收到DTU信号后继续进行非故障区域恢复供电方案。

6. 做好全部实验记录。

7. 各DTU恢复正常运行状态，主站恢复正常运行状态。

5. 结语

馈线自动化对于减少停电影响范围、缩短停电时间和提高供电可靠性具有十分重要的意义。智能分布式馈线自动化根据预设条件自动实现故障定位、故障隔离，非故障区域供电恢复，能够实现快速故障隔离和自愈，最大限度地减少故障引起的停电范围，缩短故障处理时间，提高供电可靠性与生产管理效率。

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