配电网自动化及其实现

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1、配电网自动化及其实现一引言配电自动化技术是效劳于城乡配电网改造建设的重要技术，配电 自动化包括馈线自动化和配电治理系统，通信技术是配电自动化的关 键。目前，我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈 线终端组成的三层结构已取得普遍认可，光纤通信作为骨干网的通信 方式也取得共识。馈线自动化的实现也完全能够成立在光纤通信的基 础上，这使得馈线终端能够快速地彼此通信，一起实现具有更高性能 的馈线自动化功能。二。配电网馈线爱惜的技术现状电力系统由发电、输电和配电三部份组成。发电环节的爱惜集中 在元件爱惜，其要紧目的是确保发电厂发生电气故障时将设备的损失 降为最小。输电网的爱惜集中在输电线路的爱

2、惜，其首要目的是保护 电网的稳固。配电环节的爱惜集中在馈线爱惜上，配电网不存在稳固 问题，一样以为馈线故障的切除并非严格要求是快速的。不同的配电 网对负荷供电靠得住性和供电质量要求不同。许多配电网仅是考虑线 路故障对售电量的阻碍及配电设备寿命的阻碍，尚未将配电网故障对 电力负荷（用户）的负面阻碍作为配电网爱惜的目的。随着我国经济的进展，电力用户用电的依托性愈来愈强，供电靠 得住性和供电电能质量成为配电网的工作重点，而配电网馈线爱惜的 要紧作用也成为提高供电靠得住性和提高电能质量，具体包括馈线故 障切除、故障隔离和恢复供电。具体实现方式有以下几种：传统的电流爱惜过电流爱惜是最大体的继电爱惜之一。

3、考虑到经济缘故，配电网 馈线爱惜普遍采纳电流爱惜。配电线路一样很短，由于配电网不存在 稳固问题，为了确保电流爱惜动作的选择性，采历时刻配合的方式实 现全线路的爱惜。经常使用的方式有反时限电流爱惜和三段电流爱惜， 其中反时限电流爱惜的时刻配合特性又分为标准反时限、超级反时限、 极端反时限和超反时限，参见式（1）、（2）、（3）和（4）。这种爱惜整 定方便、配合灵活、价钱廉价，同时能够包括低电压闭锁或方向闭锁， 以提高靠得住性；增加重合闸功能、低周减载功能和小电流接地选线 功能。电流爱惜实现配电网爱惜的前提是将整条馈线视为一个单元。当 馈线故障时，将整条线路切掉，并非考虑对非故障区域的恢复供电，

4、这些无益于提高供电靠得住性。另一方面，由于依托时刻延时实现爱 惜的选择性，致使某些故障的切除时刻偏长，阻碍设备寿命。重合器方式的馈线爱惜实现馈线分段、增加电源点是提高供电靠得住性的基础。重合器 爱惜是将馈线故障自动限制在一个区段内的有效方式参考文献。参 见图1，重合器R位于线路首端，该馈线由A、B、C三个分段器分为 四段。当AB区段内发生故障F1，重合器R动作切除故障，尔后，A、 B、C分段器失压后自动断开，重合器R经延时后重合，分段器A电压 恢复后延时合闸。一样，分段器B电压恢复后延时合闸。当B合闸于 故障后，重合器R再次跳开，当重合器第二次重合后，分段器A将再 次合闸，尔后8将自动闭锁在分

5、闸位置，从而实现故障切除、故障隔 离及对非故障段的恢复供电。目前在我国城乡电网改造中仍有大量重合器取得应用，这种简单 而有效的方式能够提高供电靠得住性，相关于传统的电流爱惜有较大 的优势。该方案的缺点是故障隔离的时刻较长，多次重合对相关的负 荷有必然阻碍。基于馈线自动化的馈线爱惜配电自动化包括馈线自动化和配电治理系统，其中馈线自动化实 现对馈线信息的搜集和操纵，同时也实现了馈线爱惜。馈线自动化的 核心是通信，以通信为基础能够实现配电网全局性的数据搜集与操纵， 从而实现配电SCADA、配电高级应用(PAS)。同时以地理信息系统(GIS) 为平台实现了配电网的设备治理、图资治理，而SCADA、GI

6、S和PAS 的一体化那么促使配电自动化成为提供配电网爱惜与监控、配电网治 理的全方位自动化运行治理系统。参见图2所示系统，这种馈线自动 化的大体原理如下：当在开关S1和开关S2之间发生故障(非单相接 地)，线路出口爱惜使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1 处的FTU检测到故障电流而装设在开关S2处的FTU没有故障电流流 过，现在自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，遥控跳开S1 和S2实现故障隔离并遥控合上线路出口的断路器，最后合上联络开关 S3完成向非故障区域的恢复供电。这种基于通信的馈线自动化方案以集中操纵为核心，综合了电流 爱惜、RTU遥控及重合闸的多种方式，能够快速切除故

7、障，在几秒到 几十秒的时刻内实现故障隔离，在几十秒到几分钟内实现恢复供电。 该方案是目前配网自动化的主流方案，能够将馈线爱惜集成于一体化 的配电网监控系统中，从故障切除、故障隔离、恢复供电方面都有效 地提高了供电靠得住性。同时，在整个配电自动化中，能够加装电能 质量监测和补偿装置，从而在全局上实现改善电能质量的操纵。三。馈线爱惜的进展趋势目前，配电自动化中的馈线自动化较好地实现了馈线爱惜功能。可是随着配电自动化技术的进展及实践，对配电网爱惜的目的也要悄 然发生转变。最初的配电网爱惜是以低本钱的电流爱惜切除馈线故障， 随着对供电靠得住性要求的提高，又显现以低本钱的重合器方式实现 故障隔离、恢复供

8、电，随着配电自动化的实施，馈线爱惜表现为基于 远方通信的集中操纵式的馈线自动化方式。在配电自动化的基础上， 配电网通信取得充分重视，本钱自动化的核心。目前国内的主流通信 方式是光纤通信，具体分为光纤环网和光纤以太网。成立在光纤通信 基础上的馈线爱惜的实现由以下三部份组成：1）电流爱惜切除故障；2）集中式的配电主站或子站遥控FTU实现故障隔离；3）集中式的配电主站或子站遥控FTU实现向非故障区域的恢复供 电。这种实现方式实质上是在自动装置无选择性动作后的恢复供电。 若是能够解决馈线故障时爱惜动作的选择性，就能够够大大提高馈线 爱惜的性能，从而一次性地实现故障切除与故障隔离。这需要馈线上 的多个爱

9、惜装置利用快速通信协同动作，一起实现有选择性的故障隔 离，这确实是馈线系统爱惜的大体思想。四。馈线系统爱惜大体原理大体原理馈线系统爱惜实现的前提条件如下：1）快速通信；2）操纵对象是断路器；3）终端是爱惜装置，而非TTU. 在高压线路爱惜中，高频爱 惜、电流差动爱惜都是依托快速通信实现的主爱惜，馈线系统爱惜是 在多于两个装置之间通信的基础上实现的区域性爱惜。大体原理如下:参见图3所示典型系统，该系统采纳断路器作为分段开关，如图 A、B、C、D、E、F.关于变电站M，手拉手的线路为A至D之间的部份。 变电站N那么对应于C至F之间的部份。N侧的馈线系统爱惜那么操 纵开关A、B、C、D的爱惜单元UR

10、1至UR7组成。当线路故障F1发生在BC区段，开关A、B处将流过故障电流，开 关C处无端障电流。但显现低电压。现在系统爱惜将执行步骤：Stepl：爱惜起动，UR一、UR 二. UR3别离起动；Step2：爱惜计算故障区段信息；Step3:相邻爱惜之间通信；Step4： UR 二. UR3动作切除故障；Step5： UR2重合。如重合成功，转至Step9；Step6： UR2重合于故障，再跳开；Step7： UR3在AT内未测得电压恢复，通知UR4合闸;Step8： UR4合闸，恢复CD段供电，转至SteplO；Step9： UR3在AT时刻内测得电压恢复，UR3重合；SteplO :故障隔离，

11、恢复供电终止。故障区段信息概念故障区段信息如下:逻辑1:表示爱惜单元测量到故障电流，逻辑0：表示爱惜单元未测量到故障电流，但测量到低电压。当故障发生后，系统爱惜各单元向相邻爱惜单元互换故障区段， 关于一个爱惜单元，当本身的故障区段信息与收到的故障区段信息的 异或为1时，出口跳闸。为了确保故障区段信息识别的正确性，在进行逻辑1的判按时， 能够增加低压闭锁及功率方向闭锁。系统爱惜动作速度及其后备爱惜为了确保馈线爱惜的靠得住性，在馈线的首端UR1处设限时电流 爱惜，建议整按时刻内秒，即要求馈线系统爱惜在200ms内完成故障 隔离。在爱惜动作时刻上，系统爱惜能够在20ms内识别出故障区段信 息，并起动

12、通信。光纤通信速度专门快，考虑到重发多帧信息，相邻 爱惜单元之间的通信应在30ms内完成。断路器动作时刻为40ms100ms.如此，只要通信环节理想即可实现快速爱惜。馈线系统爱惜的应用前景馈线系统爱惜在专门大程度上沿续了高压线路纵联爱惜的大体原 那么。由于配电网的通信条件极可能十分理想。在此基础之上实现的 馈线爱惜功能的性能大大提高。馈线系统爱惜利用通信实现了爱惜的 选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成，具 有以下优势：（1）快速处置故障，不需多次重合；（2）快速切除故障，提高了电动机类负荷的电能质量；（3）直接将故障隔离在故障区段，不阻碍非故障区段；（4）功能完成下放到馈

13、线爱惜装置，无需配电主站、子站配合。四。系统爱惜展望继电爱惜的进展经历了电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型。 微机爱惜在拥有很强的计算能力的同时，也具有很强的通信能力。通 信技术，尤其是快速通信技术的进展和普及，也推动了继电爱惜的进 展。系统爱惜确实是基于快速通信的由多个位于不同位置的爱惜装置 一起组成的区域行广义爱惜。电流爱惜、距离爱惜及主设备爱惜都是搜集当场信息，利用局部 电气量完成故障的当场切除。线路纵联爱惜那么是利用通信完成两点 之间的故障信息互换，进行处于异地的两个装置协同动作。最近几年 来显现的散布式母差爱惜那么是利用快速的通信网络实现多个装置之 间的快速协同动作若是由位于广域电

14、网的不同变电站的爱惜装置一起 组成协同爱惜那么极可能将继电爱惜的应用范围提高到一个新的层 次。这种协同爱惜不仅能够改良爱惜间的配合，一起实现性能更理想 的爱惜，而且能够演生于基于继电爱惜相角测量的稳固监控协系统， 基于继电爱惜的高精度多端故障测距和基于继电爱惜的电力系统动态 模型及动态进程分析等应用领域。目前，在输电网中已经显现了基于 GPS的动态稳固系统和分散式行波测距系统。在配电网，伴随贼配电 自动化的开展。配电网馈线系统爱惜有可能率先取得应用。五。结论成立在快速通信基础上的系统爱惜是继电爱惜的进展方向之一。随着配电网改造的深切及配电网自动化技术的进展，系统爱惜技术可 能在配电网中率先得以应用。本文讨论了配电网馈线爱惜的进展进程， 提出了成立在配电自动化和光纤通信基础之上的馈线系统爱惜新原 理。这种新原理能够进一步提高供电靠得住性。同时，系统爱惜散布 式的功能也将提高配电自动化的主站及子站的性能，是一种极具前途 的馈线自动化新原理。