10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)分析

臧立帥

摘要：饋線自動(dòng)化系統(tǒng)是10kV配電網(wǎng)的重要組成部分，在正常的運(yùn)行條件下，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控電網(wǎng)饋線的電壓、限流情況以及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和饋線分段開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)饋線開(kāi)關(guān)的分閘和合閘操作，自動(dòng)隔離電網(wǎng)故障線線路，獲取故障信息，保障配電網(wǎng)非故障饋線區(qū)域的供電。因此要根據(jù)10kV配電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)一步完善和優(yōu)化饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制技術(shù)，確保10kV配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。本文分析了饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制方式和控制功能，闡述了10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng);饋線自動(dòng)化;控制方式;控制技術(shù)

配電控制系統(tǒng)自動(dòng)化大致分為配電管理自動(dòng)化、變電站配電自動(dòng)化、配電線路的自動(dòng)化、面向用戶管理的自動(dòng)化和配電通信的自動(dòng)化等，其中配電線路的自動(dòng)化即為饋線自動(dòng)化，在電力電網(wǎng)配電過(guò)程中起著重要的作用。饋線自動(dòng)化控制能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控配電線路中各個(gè)供電開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，得到線路正常運(yùn)行過(guò)程中的電壓電流，實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電線路的自動(dòng)控制和供電。因此結(jié)合 10kV 配電的基本情況分析饋線自動(dòng)化的應(yīng)用具有重要的意義。

1. 10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的控制方式及控制功能

1.1饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制方式

饋線自動(dòng)化的控制方式分為遠(yuǎn)方控制和就地控制，這與配電網(wǎng)中可控設(shè)備（ 主要是開(kāi)關(guān)設(shè)備） 的功能有關(guān)。如果開(kāi)關(guān)設(shè)備是電動(dòng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并有通信設(shè)備，那就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制分閘或合閘; 如果開(kāi)關(guān)設(shè)備是重合器、分段器、重合分段器，它們的分閘或合閘是由這些設(shè)備被設(shè)定的自身功能所控制，這稱為就地控制。遠(yuǎn)方控制又可分為集中式和分散式兩類。所謂集中式，是指由 SCADA 系統(tǒng)根據(jù)從 FTU 獲得的信息，經(jīng)過(guò)判斷作出控制，亦稱為主從式; 分散式是指 FTU 向饋線中相關(guān)的開(kāi)關(guān)控制設(shè)備發(fā)出信息，各控制器根據(jù)收到的信息綜合判斷后實(shí)施對(duì)所控開(kāi)關(guān)設(shè)備的控制。

1.2饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制功能

1.2.1運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控是指實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)各支路和主干線的電能量、功率因數(shù)、無(wú)功功率、有功功率、電流、電壓等電氣參數(shù)，監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)的操作狀態(tài)。遙控聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)和遙信的功能。

1.2.2故障定位和故障恢復(fù)

在10kV配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生永久性運(yùn)行故障，按照開(kāi)關(guān)設(shè)備的順序，快速隔離故障線路，在開(kāi)關(guān)運(yùn)行或者環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的10kV配電網(wǎng)線路中實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移供電，快速恢復(fù)供電，將故障設(shè)備線路隔離后，為了控制和減少停電范圍，保障非故障線路的供電質(zhì)量，可以適當(dāng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)重構(gòu)。如果發(fā)生瞬時(shí)性運(yùn)行故障，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可以自動(dòng)切斷故障電流，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)自動(dòng)重合，從而恢復(fù)饋線供電。

2.10kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的控制技術(shù)分析

2.1重合器方式的就地式饋線自動(dòng)化控制技術(shù)

重合器的饋線自動(dòng)化主要有這兩種實(shí)現(xiàn)途徑：重合器與電壓—時(shí)間型和重合器與過(guò)流脈沖計(jì)數(shù)型，通過(guò)與分段器的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障位置的確定和隔離。重合器與電壓—時(shí)間型配合分段器方式的饋線自動(dòng)化一般采用的方式為電壓—延時(shí)，在沒(méi)有故障的情況下，分段點(diǎn)的開(kāi)關(guān)應(yīng)該是合閘的。

當(dāng)線路中有故障發(fā)生或是因?yàn)橥ｋ姸斐删€路出現(xiàn)失壓現(xiàn)象時(shí)，開(kāi)關(guān)就會(huì)變?yōu)榉珠l狀態(tài)，當(dāng)首次重合后，線路將分段投入，等到達(dá)發(fā)生故障的線路段后會(huì)再次發(fā)生跳閘，從而將故障電壓傳遞給故障線路段周圍的開(kāi)關(guān)，使其在受到感應(yīng)后及時(shí)進(jìn)行閉鎖。

站內(nèi)斷電器第二次合閘后，故障段將通過(guò)閉鎖被隔離，線路的非故障段恢復(fù)正常供電。位于聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置的開(kāi)關(guān)在其兩端的電壓均為正常狀態(tài)時(shí)始終處于開(kāi)閘狀態(tài)，但若有一側(cè)的電源出于某種原因表現(xiàn)出失壓現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)就會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)，隨即延時(shí)并開(kāi)始進(jìn)入對(duì)故障的辨識(shí)狀態(tài)。延時(shí)時(shí)間到后，開(kāi)關(guān)會(huì)重新投入運(yùn)行，并啟動(dòng)備用電源，使并未發(fā)生故障的正常線路段恢復(fù)正常供電狀態(tài);而如果聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)兩端的電源在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生失壓，該開(kāi)關(guān)就會(huì)閉鎖。

2.2集中式饋線自動(dòng)化控制技術(shù)

饋線配電終端、配電子站和配電主站是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。集中式饋線自動(dòng)化控制主要由配電主站實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線故障的監(jiān)測(cè)控制，配電主站作為整個(gè)10kV配電網(wǎng)的控制中心，主要依靠完善的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)饋線線路的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)和控制。集中式饋線自動(dòng)化控制技術(shù)基于地理信息系統(tǒng)，集PAS、GIS和SCADA為一體，實(shí)現(xiàn)全方位、自動(dòng)化的配電維護(hù)、管理、監(jiān)控和保護(hù)的運(yùn)行管理系統(tǒng)，綜合重合閘、RTU遙控和電力保護(hù)等功能，快速切除線路故障。集中式饋線自動(dòng)化控制技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，主要由配電主站集中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)移故障負(fù)荷、定位線路故障、分析故障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和識(shí)別故障類型，再由通信系統(tǒng)逐步完成。

2.3基于子站監(jiān)控式的饋線自動(dòng)化技術(shù)

配電子站通常位于變電站或配網(wǎng)分控制中心，其功能涵蓋通信處理和就地監(jiān)控，與變電站綜合自動(dòng)化一樣，配電子站在子站層能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的信息采集與控制。在饋線故障處理中，故障識(shí)別、故障隔離功能可以由配電子站完成。這種控制方式實(shí)現(xiàn)了主站中緊急控制部分功能的下放，增強(qiáng)了子站的控制功能，減弱了饋線故障處理對(duì)主站的依賴，是目前比較流行的控制方式。該控制模式需要協(xié)調(diào)解決故障隔離與故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移的關(guān)系。主站能夠基于配電網(wǎng)全局的拓?fù)湫畔⒔o出全局最優(yōu)的故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案，其優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括開(kāi)關(guān)的操作次數(shù)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移的合理行、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的合理行、網(wǎng)損等因素。一般情況主站在故障發(fā)生后進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移的分析，為調(diào)度給出最優(yōu)恢復(fù)策略，由調(diào)度確認(rèn)后實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。實(shí)際上只有在復(fù)雜的大型配電網(wǎng)中發(fā)生大范圍故障時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)荷需要轉(zhuǎn)移，自動(dòng)化系統(tǒng)將通過(guò)復(fù)雜的拓?fù)浞治鼋o出一系列順序執(zhí)行的轉(zhuǎn)移負(fù)荷方案。然而通常情況下，饋線故障的恢復(fù)供電措施都很簡(jiǎn)單，只需考慮聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)投人備用電源是否能夠完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移。對(duì)于這種單一操作可以考慮通過(guò)配電子站來(lái)完成。理想的方案是由主站在正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障預(yù)想. 在線生成控制策略，并下載到配電子站中，即對(duì)于哪些故障可以由配電子站直接進(jìn)行故障負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，主站作為該項(xiàng)任務(wù)的后備。

2.4就地智能分布式饋線自動(dòng)化控制

配電線路中能夠直接反應(yīng)線路運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)是電壓和電流，因此通常在配電線路監(jiān)視過(guò)程中取電壓和電流作為判斷線路是否出現(xiàn)故障的依據(jù)，形成了就地智能分布式饋線自動(dòng)化控制技術(shù)。該技術(shù)能夠根據(jù)線路是否存在過(guò)電流或者欠電壓等情況對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行重新構(gòu)設(shè)，并且應(yīng)用證明聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)裝置和線路的分段數(shù)目對(duì)于系統(tǒng)控制參數(shù)的選擇沒(méi)有直接影響，因此進(jìn)行配電線路控制過(guò)程中不需考慮聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。當(dāng)配電線路采用智能負(fù)荷開(kāi)關(guān)的時(shí)候，線路各段的控制開(kāi)關(guān)會(huì)在事先設(shè)定好的功能下相互協(xié)調(diào)工作，自發(fā)的對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的故障進(jìn)行隔離和重構(gòu)，如若配電線路中采用的是斷路器，則與之相連的斷路器等的開(kāi)關(guān)功能可以自由控制，對(duì)出現(xiàn)的故障快速響應(yīng)處理，對(duì)故障進(jìn)行切斷或隔離，保證正常線路的供電需求。

3.結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，對(duì)配電網(wǎng)供電的質(zhì)量提出了更高的要求。配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，是連接輸電和用電的樞紐，其技術(shù)直接影響著電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。饋線自動(dòng)化技術(shù)是配電網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，其應(yīng)用目的是當(dāng)饋線中發(fā)生故障時(shí)及時(shí)對(duì)故障段的位置進(jìn)行確定并實(shí)行有效隔離，使非故障線路段恢復(fù)供電，盡可能地減小故障所造成的影響。相關(guān)工作部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)10 kV配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的重視與應(yīng)用，促進(jìn)電網(wǎng)的正常運(yùn)行與供電質(zhì)量的不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王斌.10kv 配電網(wǎng)饋線的自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)[J].工程技術(shù)：文摘版，2017（2）：00005.

[2]張玉林，崔寶娣，朱正友，等.10kV 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)分析[J].通信電源技術(shù)，2019，（4）：15-16.

[3] 薛一鳴.10 kV配網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)分析[J].機(jī)電信息，2014，（36）.