计及DG接入的山区配电网馈线自动化规划方法

收稿日期：2018－10－31摘要：针对现有山区配电网馈线自动化规划方法缺乏分布式电源接入的考虑，且未针对实际线路情况进行差异化规划指导的现状，立足于馈线自动化建设模式及分布式电源接入对自动化的影响分析，提出了一种计及DG 接入的10kV 山区配电网馈线自动化规划方法。

该方法以自动化配置的综合年费用最小为目标，构建馈线自动化规划模型，结合实际线路聚类情况，优化求解得各场景下馈线自动化配置方案、开关配置数量等，形成自动化规划推荐表，指导山区配电网的馈线自动化规划。

算例验证了该方法在满足可靠性指标的前提下，在经济性方面具有优越性。

关键词：配电网；馈线自动化；规划；分布式电源中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1009－9492(2019)04－0178－05Planning Method of Distribution Network Feeder Automation inMountain Area Considering Distributed GenerationWENG Xing-hang 1，CHEN Yong-jin 1，HUANG Hui 1，XU Ning 2，WU Zhong-ming 2（1.Shaoguan Power Supply Bureau ，Guangdong Power Gird Co.，Shaoguan 512028，China ；2.Shaoguan Qingneng Designing Limited Company ，Shaoguan 512026，China ）Abstract:The existing feeder automation planning method of mountain distribution network lacks the consideration of distributedgeneration access ，and has not directed the differential planning according to the actual line situation.Aiming at the status quo ，a newfeeder automation planning method considering transfer of distribution network ，proposed in this paper based on the analysis of feeder automation construction mode and the influence of distributed generation on feeder automation.This method aims at minimizing the total annual cost of automatic configuration ，building feeder automation planning model and considering actual line situation ，optimizing the optimal configuration of feeders and the number of switch configurations in each scenario.An automatic planning recommendation form is formed to guide feeder automation planning in mountain distribution network.The example shows that the method has superiority in economy when meeting the reliability index.Key words:distribution network ；feeder automation ；planning ；distribution generation计及DG 接入的山区配电网馈线自动化规划方法翁兴航1，陈永进1，黄慧1，许宁2，伍忠明2（1.广东电网有限责任公司韶关供电局，广东韶关512028；2.韶关市擎能设计有限责任公司，广东韶关512026）DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2019.04.0520引言山区配电网配电线路以架空线为主，供电半径长、供电区域广阔，配电网设备运行环境较为复杂，配电网故障率相对较高[1]。

传统山区配电网在电网故障发生停电事故时，主要依靠运维人员人工地排查故障，故障排查时间及停电修复时间长，可靠性较低。

而配电自动化可以有效地减少故障排查时间与非故障区复电时间，提升配电网供电可靠性，是安全可靠山区配电网建设的重要内容[2-3]。

同时，山区配电网自然资源较为丰富，存在较多的分布式电源（Distribution Generation ，DG ）接入，DG 接入改变了线路的潮流分布及短路电流分布，如何降低DG 接入对配电自动化的影响，是馈线自动化规划的难题之一[4]。

现有的馈线自动化规划研究，一般立足于经济性与可靠性，研究规划流程、自动化配置方案、线路分段数、自动化终端配置类型等[5-11]。

文献[6]归纳馈线自动化规划基本思路和步骤，对比不同馈线自动化模式的优缺点，并以具体案例演示电缆网馈线自动化规划的流程；文献[7]建立了辐射分段接线和联络分段接线2种可靠性计算模型，对馈线自动化4种典型方式分别进行经济性分析，提出了10kV 配电网馈线自动化优化配置实施流程；文献[8]利用传统配电网可靠性指标计算方法，分别利用实测数据的均值和假设的故障定位时间、故障修复时间作为评估实施配电自动化后可靠性水平的依据。

然而上述配电网馈线自动化规划方法均是基于单源配电网结构的研究，缺乏对于分布式电源接入的考虑，且未对配电网不同线路长度及负荷容量进行差异化规划指导，规划成果难以转化成实际的工程应用。

针对上述现状，本文立足于配电网馈线自动化建设模型，结合DG接入对自动化的影响分析，提出一种计及DG 接入的馈线自动化规划方法，以期指导实际山区配电网的馈线自动化配置规划。

1馈线自动化建设模式根据自动化建设方案是否具备故障自动隔离能力，可将馈线自动化建设模式[12-13]分为两种：（1）运行监测型，以故障定位及运行监视为主要目的；（2）控制型，以故障快速隔离与非故障区域快速复电为目标，包括集中控制型和就地控制型。

运行监测型及集中控制型，主要应用于电缆线路，要求具备完善的终端、主站及通信网络。

而就地控制型则主要应用于架空线路，对通信依赖性较弱，可依靠自动化开关的逻辑配合，实现其故障隔离及恢复供电功能。

本文主要面向山区配电网，其以架空线为主，因此，本文主要对就地控制型自动化配置方案进行分析。

就地控制型主要包括智能分布式、就地重合器方式和电流级差保护方式三种。

智能分布式一般应用于可靠性要求较高的城市核心区，且以电缆线路为主，在此不做分析。

（1）就地重合器方式通过变电站出线开关与线路上的配电自动化开关成套设备间逻辑配合实现馈线自动化功能，其技术手段包括电压-时间逻辑配合、电压-电流-时间配合（电压电流型）等方式，目前主要应用的配置方案为电压电流型。

该模式广泛应用于架空线路，对于开关配置要求较低，只需配置自动化负荷开关，通信方面要求也较低，可不依赖通信完成故障自动隔离和非故障区域恢复供电，同时也可配置相应的自动化终端和无线通信，完成日常运行信息及故障信息的上报。

（2）电流级差保护方式变电站带电流保护的出口开关与分段断路器或分支线路断路器间电流保护配合实现馈线自动化功能。

该模式要求配置自动化断路器，一般情况下，电流级差保护方式可与就地重合器方式混合使用，提高配电网供电可靠性。

综合而言，就地控制型中的就地重合器及电流级差均可通过电流整定及逻辑配合实现馈线自动化功能，是山区配电网馈线自动化建设的重要模式。

2DG接入对馈线自动化的影响分析由前文分析可知，就地控制型的电流级差和就地重合器方式以自动化开关电流保护整定为核心，而小水电等分布式电源接入将引起配电网短路电流的变化，因此，本节从定性与定量两个角度分析DG接入对馈线自动化的影响。

电流保护基于保护装置对于保护点的监测电流幅值，在电流幅值超过某一阈值时，保护装置动作响应，以保障配网线路及设备的安全。

分布式电源接入配电网后，配电网由传统的单电源供应网络变成多端电源供电网络，网源结构发生了巨大的改变，对自动化开关的电流保护配置带来了以下重大影响。

（1）故障发生时，由于部分分布式电源对于短路电流的助增作用，流经故障点的短路电流将增大，分布式电源接入改变了线路短路电流的分布，影响了保护装置的保护范围、灵敏度和选择性。

（2）由于分布式电源接入，配电网变成双端电源供电网络，当故障点在分布式电源接入点上游时，将产生反方向故障电流，若保护装置不设方向元件，则保护可能误动，影响保护动作的准确性。

以图1模型为例，在PSASP中进行DG接入对馈线自动化影响的建模仿真分析。

模型中，L1、L2分别为采取就地重合闸式和电流级差式馈线自动化的10kV配电线路，F1~F5为智能断路器，W1、W2为智能负荷开关，大系统容量为335.5MVA，设置线路长度为9.1km、型号为LGJ-120。

设置L2接入小水电，分别设置K1~K4三相短路，设置小水电接入容量为5MVA，接入前后各故障点的短路电流如表1所示。

由仿真结果可知，在该参数模型下，5MVA的小水电接入对各短路点的短路电流产生了重大的影响，其中K1、K2、K3点短路时，DG的短路电流分量甚至大于系统提供的短路电流，而K4、K5点DG短路电流分量也与系图1含小水电线路模型表1短路电流计算结果统提供的短路电流相近。

各短路场景下，小水电接入对自动化开关的动作影响情况如下。

（1）K1点故障，小水电接入激增了短路电流，由于小水电在故障点下游，对于F1开关动作不影响，F1正常动作，新增的短路电流分量流经F3，若此时F3无方向判别元件且小水电容量足够大，F3误动作。

（2）K2点故障，虽然小水电接入增加了短路电流总量，但不影响流经F3的短路电流分量，F3开关正常动作，同时小水电机组自身保护响应，小水电与系统断开。

（3）K3点故障，小水电新增的短路电流分量直接叠加，加速了F4开关的动作响应，此时，F4仍正常动作，但可能会扩大保护范围，其余开关不受影响。

（4）K4点故障，由于小水电短路电流分量影响，在F4无方向判别元件且小水电装机容量足够大时，将使得F4误动。