一 馈线自动化方案介绍
馈线自动化是配网自动化系统的核心,其主要功能是故障发生后,迅速隔离故障区段并恢复非故障区段的供电。
县级配电网的10kV馈线自动化可以采取多种方法,取决于自动化装置的技术特点和整体方案,一般分就地控制和远方控制两种方式。就地控制方式以开关设备之间的整定值配合实现,能在不依赖主站和通信系统的条件下隔离故障,从设备选择和故障判别方式来看,就地控制方式分为重合器方案和电压—时间型分段器方案。远方控制方式通过主站或子站对FTU上传信息的分析、判断、控制。下面就目前国内常见的馈线自动化方案进行比较。
1)重合器方案
采用具有开断与关合短路电流能力的重合器,通过重合器的保护与时序配合来实现就地的故障定位、隔离与恢复供电。采用该方案时,重合器保护功能和重合动作次数应可调;当采用自动重合分段器时,变电所的出线保护断路器应具备多次的重合闸功能。重合器方案的特点是无需主站系统和通信系统;能快速完成故障隔离与恢复供电;避免变电站出线开关的多次动作。两电源的有效供电距离在5~10km时,宜采用“三开关四分段”方式。适用于分段数为3~5段的架空配电线路。
2)电压-时间型分段器方案
采用电压-时间型分段器作为分段开关,开关设备可采用负荷开关,通过分段器对故障状态下的电压变化、时序配合和变电站出线开关的动作来完成故障定位、隔离与恢复供电。采用该方案时,变电站出线开关应具备多次重合的功能。该方案的特点是无需整定继电保护;无需建设主站系统和通信系统;但变电站出线开关动作次数较多,恢复供电时间较长。适用于分段数较多的配电线路。
3)远方控制方式
远方控制方式是通过主站系统/子站系统、通信系统、监控终端互相配合,利用终端设备监测故障信号和开关动作情况,按照电网拓扑结构分析判断出故障区段,并经过远方操作将故障区段隔离和恢复非故障区段的供电。采用该方案时,变电站出线开关控制器应具备至少1次重合功能,分段开关可采用断路器或负荷开关,应具备电动操作机构和通信接口,配电终端应具备记录故障电流和电压幅值,判断故障类型的功能。该方案的特点是依靠可靠的通信系统;可处理较复杂的配电网络;一次性隔离故障和恢复供电。
馈线自动化方案的选择本着实用、可靠、先进的原则,对于分段较少的架空线路,重合器方案能够快速有效地隔离故障,恢复供电;而当线路较长,分段较多时,采用分段器方案更可靠;对于电缆环网线路,则通过环网智能设备的故障采集和保护功能(或者采用远方控制方式)来隔离故障,恢复供电;当网络接线比较复杂,以断路器或负荷开关作为线路开关时,应采用远方控制方式。
二 县局馈线自动化方案选择
对比各种馈线自动化方案的优缺点,结合遵义市配网自动化建设的需要及县局配网一次网架的实际情况,本次规划确定县局馈线自动化方案为电压-时间型分段器方案,重点对县局D、E类供电区进行建设。电压-时间型分段器方案在配电网建设中的应用如下:
1)在辐射配电网中的应用

图1 电压-时间型分段器方案在辐射配电网中的应用
若图1中线路d段发生永久性故障,则:
① 重合器A分闸,配电开关B、C、D、E感应到失压后,分闸;
② 重合器第一次重合闸;
③ 配电开关B感应到电压后,按预先设定的合闸顺延时差(称作x时限,假设为7s)延时7s合闸,再经过5s后复位;
④ 配电开关D感应到电压后,延时7s后合闸,关合到故障线路上;
⑤ 重合器感应到故障电流,再次分闸;配电开关B、D感应到失压后也再次分闸,其中配电开关D在检测时限(称作Y时限,假设为5s,Y<x)内检测到电压又失去电压,因此分闸后闭锁;配电开关C、E(由于是分支开关,为满足选择性,整定时间设为14s)仍保持在分闸状态;
⑥ 重合器第二次重合闸;
⑦ 配电开关B感应到电压后,延时7s合闸,再经过5s后复位;
⑧ 配电开关C保持在闭锁状态,将故障段隔离;配电开关C延时14s合闸、再经过5s后复位,恢复供电。配电开关D既不合闸,也不闭锁。
2)在环网配电网中的应用

图2电压-时间型分段器方案在环网中的应用
① 正常运行
重合器A和配电开关B、C、D、F都是闭合的,E为联络开关是分断的。此时,线段a、b、c、d由左侧电源供电,而联络开关E以右的各线段由右侧电源供电,如图2所示。
② 第一次跳闸
干线路c发生永久性故障,根据选择性要求,则重合器A首次跳闸。此时,因为左侧已失去电源,故B、C、D同时跳开。另外,E的故障检测器因一侧没有电压,故开始进行计时,其所计的时间是xL=45s。
③ 第一次重合
当A跳闸后,经15s进行第一次重合,电压施加到a段线路,当B的FDRb检测到a段电压后,x开始计数,经x=7s后,B自动闭合,电压施加到b段线路。
④ 经x=7s后,C自动闭合,电压施加到c段线路,且y=5s开始计时,因为永久性故障发生在c段线路,当C自动闭合后,A发生二次跳闸,断开故障电流,此时将发生两种闭锁状态。
a)甲种闭锁:是C闭锁在开断状态。这是因为当C自动闭合后,A立即发生第二次跳闸,如此,配电开关C的FDR,不能在满y=5s的全部时间内检测到电压,故其闭锁,不能进行再次合闸。
b)乙种闭锁:所谓乙种闭锁是D也闭锁在开断状态。这是因为D的FDR检测电压的时间非常短,约为0.15s左右,此外检测的是故障电压,其值约为额定电压的30%左右,所以也被闭琐。
⑤ 二次重合
二次重合后,电压依次加到无故障区段a、b。
⑥ 当xL=45s时,E的计数达到整定值,E自动闭合,电压从另一侧电源加到d段线路,故障c被隔离出来。
三 馈线分段原则
在实施配网自动化前必须经过电网改造,使供电半径趋于合理,网架和设备得到加强,线路间的相互连接具备条件。具体的网架结构有如下几种方式:单电源辐射型、双电源环网、多电源环网和网格状供电(井字形)等。在配网自动化实施过程中,按如下原则进行馈线的分段:
1)分段开关:双电源环网和辐射线路上的分段应根据线路上的负荷性质、负荷密度及线路长度确定安装位置,具体应兼顾以下原则。
重要负荷集中区应优先保证独立分段,条件允许时采用多电源供电;
为使故障后的停电范围最小,分段后各段线路的负荷密度应尽量均衡;
考虑环境因素。
2)联络开关:联络开关也起到线路分段的作用,其安装位置在考虑第1)项所述原则的同时,还应兼顾行政辖区分界点。环网线路的电源点若属于不同行政辖区,为满足考核要求,可选择辖区分界处作为联络开关的安装位置。
3)分支线:重要负荷或负荷密度较高的分支线路考虑安装重合器。确定分段器安装位置时主要考虑负荷性质、负荷密度和环境等因素,负荷较小的分支线路可将重合器安装在线路起点处,负荷较大的分支线路可考虑第1)项第2)项所述原则选择重合器安装位置。

