基于10kV配网分布式区域自动化方案分析

刁子豪

摘要：本文首先简单介绍了传统配网馈线自动化方案的缺点，然后，则具体分析了10kV配网分布式区域自动化系统方案的运行与实现。

关键词：10kV配网自动化系统;供电;安全性

0  引言

经济的建设与发展增加了对电力电能的需求，对此电能质量也面临着更大的挑战，如何提高供电可靠性成为电力行业面临的艰巨任务。通过改良配网自动化系统，采用分布式区域自动化方案，则能妥善提高供电可靠性。

1  传统配网馈线自动化系统方案

1.1 基于电压时间型开关的馈线自动化方案

此方案一般通过重合器、分段负荷开关等来逐步、逐序进行重合控制，达到对故障的隔离，并重新供电。其优势为：节省了通讯环节，成本低，方便实施，缺点为：故障出现时可能造成馈线出线开关跳闸，未发生故障段也将断电。要想隔开永久性故障，必须对馈线出线开关进行二次重合闸，使得未发生故障的部分反复停电，从而频繁地袭击系统。一般在1-3分将故障隔开，延长了故障隔离时间。

1.2 主站集中式自动化方案

此自动化方案主要依托于负荷开关，将其充当分段开关，其特点为：线路故障依然通过变电站出线断路器开关跳闸的方式得以处置，凭借馈线终端所传输的故障检测数据、信息等来达到定位、隔开故障，并对应回归非故障区域的正常供电。在这一方案下，一般由控制主站借助通讯系统来统一搜集来自于不同馈线终端的故障信号，结合系统拓扑构造、预设算法等来锁定故障，以远距离自动化控制方式来达到转供电目标。这一自动化方案可以高效地监督、检查中压配网的故障是否被隔离，其功能也更为健全，无需变电站的出口断路器发生重合闸反应，也省去了系统可能遭受过流冲击的问题，适合于架空线路、电缆线路等。其缺点为：要求通讯通道、控制主站等的运转，成本较高。不适合于多监控点的配网系统，而且无论是通讯系统还是主站发生故障都需要更长的时间进行查找，供电恢复时间更长，而且任何一条线路的故障都必须全线跳闸断电，为用户带来诸多不便。以下为负荷开关作为分段开关的主站集中式自动化系统。如图1所示：

1.3 双电源互为备自投的馈线自动化方案

将两路电源都安装在各个公用电房，并将这两路电源充当进线，凭借备自投控制器来达到两路电源进线的彼此备用，从而达到高度稳定、安全地提供电能。线路开关选择负荷开关，变电站的出口开关负责故障保护。理论上来看，此馈线自动化方案在供电方面更加平稳、安全、可靠，然而，缺点在于其主干线往往需要更多的电缆、开关等的之处，需要较多的投入，而且设备的使用效率也更低。

2  分布式区域自动化方案

2.1 基于电流差动保护的自动化方案

从上个世纪初期，电流差动保护技术已经应用于电力系统，由于现代通讯科技、电子科技等的进步，各类保护装置都逐步更新并应用于高压输电线路保护中，从差动保护的通道方面，各种差动保护更新换代，经历了导引线差动保护、微波差动保护、光纤差动保护等。其中电流差动保护具有一定的先进性，因为这一保护体现出高度的灵敏性、方便易于操作、动作快等优势特征，最主要的是差动电流能够有效地控制负荷电流的干扰，可以被用在不同供电系统的拓扑构造，普通的单端电气量保护难以达到此效果。然而，长期以来电流差动保护多数应用在高压输电系统，这是由于此要求高昂的通讯信道提供信息传输，需要更多的资金投入。随着现代通讯科技、自动化技术等的发展，不同类型的新材料、技术等的引进，传统的光纤材料与线路等逐渐走向平民化，这就使得长久以来影响光纤差动保护的通讯通道建设问题不复存在，使得配网光线差动保护的应用创造条件。

2.2 基于光纤差动保护的自动化系统

2.2.1自动化系统目标

区域内部的干线故障时，能及时切断（在100ms以下），区域内部分支线路出现故障能够就地切断，时间也要控制在100ms以下，其他的未发生故障的区域能够自动地转供电，时间也要控制在500ms以下。

2.2.2自动化系统方案

区域内部的配网主线主要通过两路10kV电源来提供电能，公共开关房内部一律安装断路器开关，各个电房之间以手拉手的方式相连，可以将2号电网环网开关充当联网开关。

公共电房之间通过光缆点来实现彼此通讯、达到点与点之间的联系和对接，从而为智能测控单元的光纤差动保护创造一个理想的信息传输通道，同时，它也将为网络备自投创造一个信息数据交流的通道。如图2所示：

主体线路如果出现故障，光纤差动则能对应提供过流保护、零序保护等，从而及时、有效地切断故障。用户负荷的分支则可以从分界控制设备来对应进行就地保护。

2.2.3方案故障处理流程与方法

第一，区域系统中当1号、2号公用电房中的线路出现问题，光纤差动保护发出动作，线路2端断路器开关分闸，隔出故障，联络开关与智能测控单元能够获取差动保护动作标识，并收到差动保护动作的两大开关位置都显示为“分位”，同时，达到其余的备自投条件，备自投控制联络开关则为合闸状态，2号公用电房的变电站2号线则能够回归正常供电。

第二，区域内当1号公共电房中的某一支线出现问题，其开关保护将动作，就地隔出线路故障，其余的线路依然正常运行。

第三，区域内部，变电站1号线、公共电房二者中间发生线路故障，对应的1号开关保护发出动作，对应的进线开关也失去电压发出分闸动作，2号公共电房联络开关备自投控制，閉合联络开关，则可以让1、2号电房正常供电。

3  结语

配网自动化技术持续进步为配网自动化方案提供了全新的方法和出路，只有积极地采用多种自动化技术，才能实现配网系统的高度平稳、安全供电，分布式区域自动化技术已经成为发展相对完善、合理的技术，将其应用于配网系统，能够发挥应有的自动化功效，从而提高供电的安全性、可靠性。

参考文献

[1] 郭谋发.配电网自动化技术[M].机械工业出版社，2012.

[2] 曾照新.配电网馈线自动化技术研究[D].湖南大学，2013.

[3] 陈堂.配电系统及其自动化技术[M].中国电力出版社，2003.

[4] 国家电网公司.分布式电源接入系统典型设计[M].中国电力出版社，2014.