馈线自动化控制的比较研究

游政+陈雨晴

摘 要：近年来，随着我国国民经济的高速发展和民众生活水平的日益提高，人们对电力的需求几乎涵盖生活的方方面面，同时，人们对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。而配网馈线自动化技术作为保障供电系统安全性的重要技术手段及智能配电网自愈的基础支撑技术，在近年来的电力系统内有着广泛的应用。本文由馈线自动化系统的智能设备入手，对当前主流的“就地控制方式”和“远方控制方式”进行比较分析，对两者的适用场合提出建议。

关键词：馈线自动化；智能电网；控制

前言：无论国内外，基于当前对供电质量的高要求，馈线自动化控制技术凭借其自身特点，成为了能充分提高配电网的可靠性的最直接的技术手段。经过数十年的实践和发展，馈线自动化控制技术成为了配电自动化的重要组成部分，同时也是智能配电网自愈功能的基础关键技术，不仅提高了供电可靠性，同时也使电网具备了多种灵活、经济的运行方式，拥有了一定自我评估、预防控制的能力。

1、馈线自动化的介绍

馈线自动化FA（Feeder Automation）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、资料测量和运行优化；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。

正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作以优化配网的运行方式，从而达到充分发挥现有设备容量的目的；而在事故状态下，能及时获取故障信息，定位故障位置并自动判别其类型，隔离馈线故障区段以及对无故障区域的自动恢复供电，尽可能减少停电面积和时间，降低由各类电力故障带来的损失。

2、智能化开关

2.1重合器

重合器（Recloser）是用于配电网自动化系统的智能开关设备，主要功能为：检测、识别故障电流，并在给定时间内断开故障电流，同时能进行一定次数重合的控制开关。

在实际应用中，当线路发生永久性故障时，重合器在完成预定的操作顺序后，若重合失败，则自行闭锁在分闸状态，隔离故障区域；而在故障排除后，需要手动复位方能解除闭锁状态。而若电路故障为瞬时性故障时，重合器在循环的分、合闸的操作中，一旦重合成功，则自行终止后续的分、合闸动作，并且在一定延时后恢复初始状态，为下一次的故障做好准备。

值得一提的是，重合器的智能化体现在自身具有的故障电流检测功能，操作顺序控制及其执行能力，无需外加的继电保护装置和操作电源，也不需要与外界通信，自身便可以完成上述功能。

2.2 分段器

分段器（Sectionalizer）也是配电网自动化系统中的智能化开关设备，是一种带智能装置的负荷开关，其主要功能为：在线路出现异常电流后动作，用以隔离故障区域，开断负荷、关合短路，但不能用其开断短路故障电流。

在实际应用中，分段器必须与电源侧前级主保护开关配合，通常与重合器或断路器配合使用。当线路出现永久性故障时，位于出线对的重合器或断路器首先动作，切出故障，此时分段器将完成一次故障信号的计数。当分段器的计数值达到规定次数后（具体次数由分段器所处的线路位置预先设定），在无电流的情况下自动分段，从而隔离故障区域，而非故障区域则由重合器或断路器恢复送电。当线路出现瞬时性故障时，分段器的计数器设有自动复位功能，其计数值在一定时间后自动复位，恢复初始状态，为下一次故障的到来做好准备。

3、就地控制方式和远方控制方式的比较分析

3.1基于重合器—分段器的就地控制方式

（1）定义

利用智能化的开关设备的相互配合来完成馈线自动化的目的，此处的智能化设备为前文所提及的自动重合器和分段器，实现配电线路故障的自动隔离和恢复无故障区域的供电等功能，无远方通信及数据采集功能。常见的就地控制方式，根据检测电气物理量的不同，可细分为以下两种：

电流型方案：采用重合器、过流脉冲型分段器、熔断器相配合，以检测馈线电流来控制和保护。

电压型方案：采用重合器与电压—时间型分段器配合，以检测馈线电压为依据进行控制和保护。

（2） 特点以应用场合

建设费用低，故障隔离和恢复供电由智能化的设备配合完成，无通信网络设备及主站需求，适用于农网及负荷密度小的偏远地区。

（3）故障处理过程

重合器与电流型分段器配合方式，在隔离故障时，分段器要记录一定次数以后才能分闸，而且重合器有多次跳合闸的过程，不利于开关本体，伴有较大的冲击，可靠性不高。并且，最终切断故障区域的需要相当长的时间，这一现象在串联型网络发生远方故障时更为明显，很容易造成额外损失。

重合器与电压型分配器配合时，若线路发生永久性故障，重合器固定为两次跳合闸，具有较高的可靠性，但最终隔离时间很长，尤其是当线路中串联级数较多时，最末级的开关完成合闸动作的时间将达到数十秒，这将导致供电的不连续性。

综上所述，基于重合器--分段器的就地控制方案，仅在故障时起作用，而正常运行时无监测作用，故不能优化运行方式；当故障区段隔离后，在恢复健全区段供电，进行配电网络重构时，无法确保安全及确定最优方案。

3.2基于FTU和通信网络的远方控制方案

（1）定义

基于FTU（Feeder Terminal Unit）来实现馈线自动化，即，利用计算机监测系统和远方通信通道，实现配电线路故障的自动隔离和恢复供电的功能。具体设备包括FTU、通信通道、电压电流传感器、电源设备等。

（2） 特点以应用场合

结构复杂，需要相配套的通信网络和计算机设备，在线路发生故障时，监测终端需提取出故障，并将相应的信息及时传送到上级站，同时下发的命令也要迅速送达终端。适用于符合密度大、对供电可靠性要求高的区域。

（3）故障处理过程

基于配电自动主站系统，对故障的定位隔离等一系列的操作由计算机主导完成，定位迅速准确，可以在短时间内实现非故障区域的自动恢复供电。

在线路发生故障时，该控制方案能及时隔离故障区域，而当线路处于正常运行状态下时，通过系统的监测功能，可以优化配电网的运行方式，使电网运行在安全经济的方式之下。适应灵活的运行方式，在恢复供电时，可以进行安全性分析，并采取最佳措施。同时基于通信网络设备，可以与GIS/MIS等进行联网通信，实现全局信息化。

综上所述：基于FTU和通信网络的远方控制方案采用先进的计算机技术和通信技术，避免馈线出线开关多次重合，准确快速定位故障。完成故障识别、隔离、负荷转移、网络重构直至恢复供电整个过程的时间小于1min。

结论：根据上文所述，随着人们对电力的需求日益增长，同时对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求，提高供电系统的可靠性是必然趋势。针对不同用电区域的具体特点，灵活采取相适应的馈线自动控制方案，完成对电网自身运行状态的评估，迅速发现故障、排除故障并消除故障影响，及时自我恢复，从而保证电网的安全稳定运行，满足人们对于用电质量的要求，同时也能促进我国的电力事业向前发展。

参考文献

[1]龚静.《配电网综合自动化技术》[J].机械工程出版社，2014.8，

[2]林功平.配电网馈线自动化技术及其应用[J].《电力系统自动化》， 1998（04）.

[3]张余.《科技创新导报》， 2015（27）：96-97.

作者简介：游政，男，籍贯：福建省龙岩市，1994年9月出生，本科在读。

陈雨晴，女，籍贯：福建省龙岩市，1994年11月出生，本科在读。