几种馈线自动化方式

1.集中控制式 集中控制式的故障处理方案是基于主站、通信系统、终端设备均已建成并运 行完好的情况下的一种方案，它是由主站通过通信系统来收集所有终端设备的信 息，并通过网络拓扑分析，确定故障位置，最后下发命令遥控各开关，实现故障 区域的隔离和恢复非故障区域的供电。 优点：非故障区域的转供有着更大的优势，准确率高，负荷调配合理。 缺点：终端数量众多易拥堵，任一环节出错即失败。

案例： 假设F2处发生永久性故障，则 变电站1处断路器CB1因检测到故障电流而分闸，重合不成功然后分闸闭锁。 定位：位于变电站内的子站或配电监控中间单元因检测到线路上各个 FTU的状 态及信息，发现只有FTU1流过故障电流而FTU2〜FTU5没有。子站或配电监 控中间单元判断出故障发生在 FTU1〜FTU2之间。 隔离：子站或配电监控中间单元发出命令让 FTU1与FTU2跳闸，实现故障隔离。 恢复：子站或配电监控中间单元发出命令让 FTU3合闸，实现部分被甩掉的负荷 的供电。子站或配电监控中间单元将故障信息上传配调中心，请求合变电站 1 处断路器CB1,实现部分被甩掉的负荷的供电。配调中心启动故障处理软件，产 生恢复供电方案，自动或由调度员确认。配调中心下发遥控命令，合变电站 1 处断路器CB1,实现部分被甩掉的负荷的供电。等故障线路修复后，由人工操作， 遥控恢复原来的供电方式。2. 就地自动控制

2.1 负荷开关（分段器）

主要依靠自具一定功能的开关本身来完成简单的自动化， 它与电源侧前级开 关配合，在线路具备其本身特有的功能特性时， 在失压或无流的情况下自动分闸， 达到隔离故障恢复部分供电的目的。 这种开关一般或者有“电压 -时间”特性，或者有“过流脉冲计数”特性。 前者是凭借加压、 失压的时间长短来控制其动作的， 失压后分闸， 加压后合闸或 闭锁。后者是在一段时间内， 记忆前级开关开断故障电流动作次数， 当达到其预 先设定的记录次数后， 在前级开关跳开又重合的间隙分闸， 从而达到隔离故障区 域的目的。 在“电压 -时间”方案中，开关动作次数多，隔离故障的时间长，变电站出口开 关需重合两次，转供时容易有再次故障冲击，但它的优点是控制简单。

（ 1） 基于重合器与电压 -时间分段器方式的馈线自动化 基于电压延时方式， 对于分段点位置的开关， 在正常运行时开关为合闸状态， 当线路因停电或故障失压时， 所有的开关失压分闸。 在第一次重合后， 线路分段 一级一级地投入， 投到故障段后线路再次跳闸， 故障区段两侧的开关因感受到故 障电压而闭锁， 当站内断路器再次合闸后， 正常区间恢复供电， 故障区间通过闭 锁而隔离。 而对于联络点位置的开关， 在正常时感受到两侧有电压时为常开状态， 当一 侧电源失压时， 该联络开关开始延时进行故障确认， 在延时时间完成后， 联络开 关投入，后备电源向故障线路的故障后端正常区间恢复供电。两侧同时失压时， 开关为闭锁状态。 特点：造价低，动作可靠。该系统适合于辐射状、 “手拉手”环状和多分段 多连接的简单网格状配电网， 一般不宜用于更复杂的网架结构。 应用该系统的关 键在于重合器和电压-时间型分段器参数的恰当整定， 若整定不当，不仅会扩大 故障隔离范围，也会延长健全区域恢复供电的时间。

2） 基于重合器与过流脉冲计数分段器方式的馈线自动化

当发生故障时重合器跳闸，分段器维持在合闸位置，但是经历了故障电流的 分段器的过流脉冲计数器加一，若计数值达到规定值，则该分段器在无电流间隙 分断，当重合器再次重合时，即达到隔离故障区段和恢复健全区段供电的目的。 案例： 在处理如图2所示配电网结构，A为重合器，B、C、D为过电流脉冲计数 分段器，其计数次数均整定为2次。

正常运行时，重合器A，分段器B、C、D均为合，当C之后的区段发生故 障时，重合器A跳闸，分段器C计过电流一次，由于没有达到事先整定的2次， 因此分段器保持合闸，经过一段时间后，重合器进行第一次重合。若为瞬时性故 障，重合成功，恢复系统正常供电，再经过一段确定的时间(与整定有关)后， 分段器C的过电流计数值清零，又恢复至其初始状态，为下一次做好准备；若 为永久性故障，再次重合到故障点，重合器 A再次跳闸，分段器第二次过电流 而达到整定值，于是，分段器在重合器跳闸后无电流时期分闸；再经过一段时间， 重合器A进行第二次重合，由于此时分段器 C处于分闸状态，从而将故障区段 隔离开，恢复对健全区段的供电。 (3)电压-电流型

GPRS通佶网络［移弓通信网关 一 丿¥PN专线 GPRS通信模块 ■i ■ V GPRS通信模块 GPRS通勺 倩服务器 RS-232 | RS-232 t TCP/IP

IFTU 配电网主站

通信方式和通信协议 ： 选用GPRS+VPN（虚拟专用网）的通信传输通道，优点为：数据传输速率高；永 久在线,空间网络数据传输透明 ;运行费用低廉 ,运行经济;安全性高,采用加密技术 实现数据的安全传输。在传输过程中 （见图 1）,FTU 与 GPRS 通信模块之间采用 RS-232接口，数据通过GPRS通信网络传输后，再通过移动通信网关、VPN专线传 输到GPRS通信服务器,最后再传输到配电网主站。FTU传输协议采用 IEC60870-5-101 通信协议 ,由于是准实时数据传输 ,因此,协议数据召唤频度可以 适当放慢。 FTU 电压—电流型特点 ：

开关本体虽采用电压型自动负荷开关，但 FTU 具有电压—电流型特点。电 压型特点是指 FTU 具有电压型开关控制器功能：在馈线全线停电的情况下，当 FTU检测到开关一侧带电时，在开关没有被闭锁分闸的情况下，经过△ t延时， 自动将开关合闸， 而不需要主站发遥控命令； 如果开关被闭锁分闸， 则开关保持 在分闸位置。电流型特点是指 FTU 故障检测依据电流检测判据，而不是依据电 压和时延判据。当线路发生故障时， FTU 根据流过的故障电流大小，记录故障 标志，并通过GPRS向主站系统发送。在电压型馈线自动化方案中，由于是利用 电压和时限配合进行故障检测，△ t 一般设置不小于5s；而电压一电流型馈线自 动化方案中，由于利用电流信号检测故障，为尽快缩短停电时间恢复供电，△ t 可设置为 0。 FTU 需要配置一定容量的蓄电池，确保失电情况下 FTU 和通信的 正常工作，并采用浮充技术提高电池寿命。由于开关操作采用交流电源，因此， 蓄电池容量可以很小。 实现策略： 电压—电流型馈线自动化实现策略是指故障的检测、 定位、隔离等功能的实 现采用电流检测判据， 而开关的操作采用交流操作电源。 当线路发生故障时， 由 配电网主站通过GPRS方式收集线路上相关FTU的故障信息，同时，根据线路 拓扑关系，进行故障分析， 定位故障。由于电压型自动负荷开关具有 “失压脱钩” 的特点，此时， 处于失电的开关位于分闸位置， 远方主站只需发出开关闭锁分闸 命令，把故障点两侧开关闭锁在分闸， 就可以实现故障区域的隔离。 对于馈线上 健全区段的恢复供电， 由主站提出最佳重构方案， 通过遥控变电站出线开关和解 除联络开关闭锁分闸状态，并结合电压型自动负荷开关“来电自举”的特点，逐 级恢复，完成网络重构。这种电压一电流型混合配电网自动化方案兼顾了电压型、 电流型配电网自动化方案的优点，一方面具有电流型快速、可靠故障定位和故障 隔离的优点，避免了电压型方案中因“残压闭锁”不绝对可靠而造成对侧全线停 电的缺点，同时具有电压型开关采用交流操作电源的特点， 开关操作可靠性大大 提高。同时，变电站出线开关保护也不需要改造，保留一次重合闸即可。 案例演示： 变电站出口断路器设置一次重合功能， 延时时间为0.5s, △ T（ △ T 一般取1min〜 5min）后返回，分段开关和联络开关厶t=0,另外，考虑到电压型开关的机械合闸 特性，开关的固有机械合闸时间AT =0.3S

。

假如c区发生瞬时性故障，CB1因速断保护动作而分闸，随后B、C、D因失压而分 闸。CB1经过0.5s后重合使a区恢复供电，经过AT后 B合闸将电送至b区， 又经过AT后C合闸将电送至c区，再经过AT后D合闸将电送至d区。从发 现瞬时性故障，到恢复供电，前后经过的时间约为 1.4&此后，FTU通过GPRS 向主站汇报各自检测的瞬时故障信息，以便主站了解瞬时故障的发生过程和位置。 b c f □__O~o - - CB1 B

O ------ •——

E F

(b)重合失败后开关位罢 a b c / d

e f -□——O——O " CB1 B C

O••——•——■

-

E F G H CB2 (c)闭锁故障区域开关在分闸位置 t-/ d e f g h

—0—T

2®

——O——•

•——•——■ B C x D E F G H CB2 2)恢复电源侧失电区域供电 b c/ d e f -Hg—y0 » ♦ ~• C X D E F G H ______ CB1经过一次重合，虽依次合闸送电至c区，由于c区是永久性故障，CB1再次 因速断保护

动作而闭锁分闸，同时，分段开关 B、C、D因失压而分闸。主站通 过GPRS轮询相关FTU的故障标志信息，由于开关 B、C有故障电流标志而开 关D、E无故障电流，因此，判断永久性故障发生在 c区，向分段开关C、D处 的FTU发开关闭锁分闸命令，使开关 C、D闭锁在分闸位置(见图2(c))。主站然 后将出线开关CB1合上，恢复a区供电，经AT延时，B合闸，恢复b区供电。 由于开关C闭锁在分闸位置，从电源侧确保了故障区域c的安全隔离(见图2(d))。 为了恢复失电区域d的供电，解除联络开关E的闭锁合闸命令，E检测到开关一 侧有电、一侧无电，经延时AT后合闸，恢复失电区域 d的供电。由于开关 D 闭锁在分闸位置，从备用电源侧确保了故障区域 c的安全隔离。 (4)智能式分布 智能分布式的就地式馈线自动化是在重合器方式的就地式馈线自动化的基 础上，增加局部光纤通信，使得环网内的各 FTU互相交互信息，在故障后 ms 级的时

c CB2 出 线 7 出 线 出 线 2 出 线 CB1 B 出 线 2

g h

(a) c处永久性故障 •黑J ■

G H CB2

h 出

线

1

出线

1出

线

I出

线

1

出线—

CB1 CB2