探讨配网自动化技术应用

　　摘要：对配网自动化在电力系统中的重要地位进行了阐述,并对柱上馈电线自动化一次设备的几种运行模式进行了分析和比较,得出了柱上开关配电自动化运行模式应采用远方集中控制模式的结论。
　　关键词：电力系统，配电网，自动化
　　
　　1配网自动化在电力系统中的位置
　　电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个环节组成。其中发电、输电、变电几个环节的监视、控制和管理属能量管理系统EMS，包括监视控制和数据采集SCADA、自动发电控制AGC、管理信息系统MIS和其它名目繁多的EMS高级应用软件。配电和用电的监视、控制和管理属配电管理系统DMS，包括SCADA、负荷管理LM/负荷控制、故障管理、自动绘图AM/设备管理FM/地理信息系统GIS/投诉电话热线TC，配电网高级应用软件等功能。
　　EMS和DMS两者均以SCADA系统为起点，由于电力是发、供、用一次完成，两者有分工，但对于较小的系统两者可合而为一。
　　配网自动化DA与配电管理系统DMS密切相关，从供电网络结构来看，主要包括变电站自动化和馈电线自动化。馈电线自动化又包括柱上馈电线自动化和电缆馈电线自动化。柱上馈电线监视控制和数据采集、柱上馈电线故障定位与柱上馈电线隔离和自动恢复供电是柱上开关、分段器、重合器完成的功能。其中监视控制和数据采集也可用“遥信、遥控、遥调、遥测”四遥来描述。这“四遥”功能，最后要与配电管理系统DMS平台相配合，涉及到通讯方式及通讯规约问题。
　　通讯方式目前有：有线、无线、光纤、电力载波等。有线通讯：抗干扰能力强，需架设通讯线路或租用电话线；
　　无线通讯：架设方便，存在频道资源限制及无线干扰问题；
　　光纤：干扰小、可靠、可与电缆同时铺设，成本较高；
　　电力载波：经济性好，但由于配电网络复杂、开关断点多，需信号耦合、解决电容器组信号短路和变压器信号衰减问题。
　　2柱上一次开关设备
　　2.1柱上馈线自动化一次设备
　　柱上馈电线自动化设备分为重合器与分段器两种，具有故障检测与识别功能、测量与控制功能、计量功能、通讯功能和维护功能。
　　2．2柱上断路器
　　（1）使用条件：所有故障都应获得作为瞬时故障处理的机会，避开涌流的影响，分闸后闭锁应仅发生于永久性故障的情况，因此分闸后闭锁而切除的线路区段应尽可能少。
　　（2）根据负荷大小和线路长短经济合理地安排和选择分段点及开关设备。农村长线路和分支线一般采用电流型重合器+分段器以提高供电可靠性，环网供电网络可采用电压型重合器，具备通信的馈线可采用负荷开关。
　　（3）根据安装地点选定额定电流，开断和关合短路电流能力，动、热稳定电流。
　　（4）正确设置其保护配合，如跳闸电流、重合次数、分段器的次数预设、延时时间特性等。
　　（5）电流型重合器与重合器的配合应充分利用其快、慢的"双时"时间特性曲线，位于电源侧的重合器应至少1次的快速操作，其后的重合器有相同或更多的快速动作。而电压型重合器的延时时间整定应一级比一级延长T（一般设置7s）时间，环网供电中环网点的时间应大于每侧延时时间之和。
　　（6）重合器与分段器的配合，故障电流次数整定应一级比一级少。
　　3柱上馈电线自动化一次设备运行模式
　　(1)日本东芝模式：在架空线相间短路故障隔离及恢复供电方面有效，适用于配电馈线的初级阶段，对于馈线综合自动化的功能方面是不完善的。
　　a.没有接地故障检测功能。当出现接地故障时，若象对待短路故障一样全线跳闸，再重合的办法来隔离故障，则对于占总故障数90%的接地故障来说会出现频繁跳闸的现象，失去了中性点不接地的优点，采用中性点接地方法比之为好。
　　b.要求出线侧开关具有重合功能。负荷重的地方一般不允许变电站内出线侧开关再重合，应加装重合器，这样日本东芝的自动配电开关需依赖于重合器，就整个配电配置而言属从属位置了。
　　c.故障隔离时间长，级数越多隔离时间越长。
　　d.对故障判别和隔离，自身解决，对于负荷控制，SCADA功能仍需依赖于通讯线路。且操作平台不适合中国国情。
　　(2)分布智能控制模式：FTU监控终端+断路器（重合器），在一定区域内的断路器实现故障隔离和恢复供电，但需建设该区域内断路器之间的通道。
　　该模式要求柱上断路器具有电动操作机构，FTU监控终端将检测到的电流、电压信号，断路器状态信号进行比较处理，通过点对点通信，FTU把故障后断路器状态及记录信息传送到临近断路器的FTU，识别出故障区段并自动隔离，然后对非故障区段自动恢复供电；其特点是增加了断路器间通讯，技术较为先进，是配网自动化的过渡阶段。对于有重合器配置，首先要使接地电流检测灵敏度提高，并将接地故障改为慢速跳闸方式，站内应加装接地故障微机选线装置。
　　(3)远方集中控制模式：配调中心站+FTU监控终端+负荷开关，由控制中心（分中心）判断故障、隔离故障、恢复供电。该模式将FTU监控终端检测的信息通过通信网络传送至配调控制中心（分中心），进行全面的计算机管理；在馈线发生故障后，由控制中心（分中心）自动判别后遥控断路器隔离故障区段、恢复非故障区段供电。该模式采用国产优质断路器加智能控制器FTU，在出口端具有重合器功能，其它各段相当于分段器功能。具有小电流接地检测功能，灵活的通讯方式，适用于配电自动化的通讯规约和性能好的配电自动化平台体系。虽需建设通信通道和控制中心（分中心），投资较高。但该模式是一种技术上更为先进的馈线自动化，是目前配电自动化的最高级阶段。
　　4智能控制与智能电器
　　近来，在电器领域出现了智能电器和智能开关柜，具有自诊断功能、在线检测功能作为智能电器特征，有将能在各种环境下可靠工作作为其特征。
　　智能控制的核心在高层控制，即组织控制。其任务在于对实际环境或过程进行组织，即决策和规划。为此，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示以及自动推理和决策等相关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程具有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。以二元结构智能开关为电量传感器不同于以往电流，电压互感器，而是宽范围线性传感器，不仅以电流电压幅值作为判断量，而要判断其相位，功率因数及过零点。
　　非电量传感器包括行程、温度、密度、湿度等高性能，以上各参量需进行传感信息分析，并可以得到如线圈断线，触头剩余寿命等间接参数。在线检测和自诊断功能保证智能电器只有处于正常工作状态方能进行操作，否则报警闭锁并指示对开关如何检修。这对于提高其可靠性是有益的但不是智能电器的主要特征。
　　最重要的是问题求解和规划，它不是简单地按速断或反时限动作，而是考虑到以前状态，当前线路各种特征值，以专家系统的方法进行操作包括选相合分闸、根据不同阻抗特性选择不同分、合闸速度，以达到操作过电压最小，载流过电压最低，避免重燃、重击穿，根据线路短路状况柔性开断以限制短路电流等，对于智能化重合器、分段器应具有监视控制和数据采集，中性点接地和短路故障的定位、隔离和自动恢复供电等功能。
　　在变电站综合自动化和配电自动化系统中，智能电器作为一个单元，其动作要服从总体规划，这要涉及到与上级通讯，就应当以四元结构来分析。
　　由此可见我们将智能电器可视作为：凡是根据外界指定讯号和要求，采用专家控制系统等智能控制手段，无需人的干预，就能独立地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备属智能电器。智能电器的技术方案要涉及到计算机数据处理技术、自动控制理论、传感器技术、通信技术（网络技术）、电力技术等，并随之发展而发展。
　　5结语
　　(1)柱上断路器应采用真空开关管灭弧，SF6气体绝缘。
　　(2)操动机构应首选永磁机构，但要解决启动电容以及电子控制线路的寿命、温度特性问题。弹簧机构密封后，近期将是一个适宜于柱上的操动机构。
　　(3)柱上开关配电自动化运行模式应采用远方集中控制模式。
　　(4)智能电器随着相关技术的发展，而不断完善，要克服智能电器型号多、变化快且随意使用的现象。

《探讨配网自动化技术应用》

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