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【摘 要】配电网自动化技术是服务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管理系统，通信技术是配电自动化的关键。我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果。本文以"手拉手"供电网为研究对象，就馈线自动化中故障自动隔离功能的解决方案进行分析探讨。
【关键词】馈线自动化；故障区段定位；自动隔离
0.前言
国家颁布实施的《电力法》的贯彻后，电力作为一种商品进入市场，对电力供应中的停电影响追究电力经营者的责任。另一方面，高精密的技术和装备对电能质量要求，配电网供电可靠性已是电力经营者考虑的主要方面。随着市场观念的转变和电力发展的需求，配电网的自动化已经作为供电企业十分紧迫的任务，大城市电网，从八十年代就意识到配电网的潜在危险，并竭力呼吁积极努力地致力于城市电网的改造工程，并组织全国性的大会对配电网改造提出了具体实施计划，各种渠道凑集资金，提出更改计划，利用高技术、性能好的设备从事电网的改造。
配电网自动化技术是服务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管理系统，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、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建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，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能，我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果。馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷。由于目前国内配电网自动化系统尚没有统一的模式，因此，不同设备、不同设计方案组成的配网自动化系统的馈线自动化实施方法就不同。此次以"手拉手"供电网为研究对象，就馈线自动化中故障自动隔离功能的解决方案进行分析探讨。
1.馈线自动化系统的主要功能
遥测、遥信、遥控功能；故障处理：故障区域自动判断和自动隔离，故障消除后迅速恢复供电功能；负荷管理：根据配电网的负荷均衡程度合理改变配电网的运行方式；重合闸控制：当发生过电流并导致断路器跳闸时启动，并在断路器一侧电压恢复时开始延时计数，从而实现沿线从电源至末端依次重合，若一次重合失败则不再重合；对时功能；过电流记录功能；事件顺序记录(SOE)功能；定值的远方修改和召唤功能；停电后仍维持工作的功能。
2.故障区段定位技术
2.1馈线故障区段的定位
对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环状网，在判断故障区域时，只须根据馈线沿线各断路器是否流过故障电流就可以判断故障区段。假设馈线上出现单一故障，显然故障区段位于从电源侧到线路末端方向最后一个经历了故障电流的断路器和第一个未经历故障电流的断路器之间。
2.2事故跳闸断路器的定位
事实上，由于种种原因，线路故障时，未必是第一个经过故障电流的断路器跳闸，极有可能越级跳闸。例如图1中e点故障，分段断路器3没有跳开而是断路器2跳开。根据断路器位置不能判断故障区段，但根据是否流过了故障电流却能够做出正确判断(断路器1、2、3经历了故障电流而断路器4却没有经历，从而得出故障区段在e段的结论)。
图1 手拉手供电线路示意图
为了确定各断路器是否经历了故障电流，需对安装于其上的各台FTU进行整定，由于从原理上不是通过对各台断路器整定值的差别，来隔离故障区段的，因此多台断路器可以采用同一定值。这样即使增加馈线上的分段数目也不会带来任何影响。 而故障区段隔离后，越级跳闸的断路器要复位，对于事故后跳闸断路器的准确定位是非故障区段自动恢复供电的关键。
2.3断路器状态描述矩阵
我们可以用1维矩阵运算来判别断路器是否越级跳闸。矩阵编写原则为：若第i台断路器在合闸位置，矩阵第i元素置为1，反之为0。正常运行各断路器的状态可用矩阵A来描述，如图1正常运行时A：|11110111|。 对于上例，假设e点故障时断路器2跳开，断路器3未跳开，我们可用矩阵B来描述故障后的断路器状态，如B：|10110111|。
2.4事故跳闸断路器定位矩阵
用事故前断路器状态信息矩阵A减去事故后断路器状态信息矩阵B，即可准确地识别事故跳闸断路器。对于上例可用事故跳闸断路器定位矩阵C来确定C=A－B=|01000000|。由于C矩阵中第2个元素值为1，则说明故障时是由断路器2跳闸切断故障电流的。根据前边计算可知，故障区段位于断路器3和4之间。故应自动恢复断路器2到合闸位置。对于利用计算机系统实现的馈线自动化功能，从故障段查找、隔离、非故障段自动恢复，一般仅需要十几秒钟。
3.供电线路分段及支线断路器的要求
线路"过流保护"保护范围内的故障，应由线路分段断路器跳闸切断故障电流，变电所出线断路器不动作；线路"速断保护"保护范围内的故障，应由变电所出线断路器跳闸切断故障电流，在进行一次重合闸，线路分段断路器不应动作；支线故障情况下，首先跳开支线断路器，不让故障越级到主干线路；支线断路器定值在满足运行条件下应尽可能的小，跳闸延时时间尽可能的短。
4.供電线路分段断路器保护整定值原理
线路分段断路器的过流值应比能和它相联的任何一个变电所出线断路器的过流定值小；线路分段断路器的过流延时时间应比变电所出线断路器延时时间短，但还要在时间上保证避开系统励磁涌流；③形成"手拉手"供电的线路上所有分段断路器的定值和时间应设置成一样的；④在系统和设备允许的情况下，应尽可能的将变电所出线断路器速断保护定值设置得大一些，以满足系统运行方式变化的需要。
5.结束语
配电自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配电网建设不受重视,结构薄弱,供配电能力低。国家出台的城网改造政策,提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为:提高电网供电可靠性,切实提高电能质量,确保向用户不间断优质供电;提高城乡电力网整体供电能力;实现配电管理自动化,对多项管理过程提供信息支持,改善服务;提高管理水平和劳动生产率;减少运行维护费用和各种损耗,实现配电网经济运行;提高劳动生产率及服务质量,为电力市场改革打下良好的技术基础。
【参考文献】
［１］孙德胜，郭志忠，王刚军.配电自动化系统综述[J].继电器，1999，27（3）.
［２］林功平.配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J].电力系统自动化，2001，25（4）.
［３］孙福杰，王刚军，李江林.配电网馈线自动化故障处理模式的比较及优化[J].继电器，2001，29（8）.
［４］陈堂,赵祖康,陈星莺,等. 配电系统及其自动化[M]. 北京:中国电力出版社.
［５］徐丙垠.配电自动化远方终端技术[J].电力系统自动化.
【关键词】馈线自动化；故障区段定位；自动隔离
0.前言
国家颁布实施的《电力法》的贯彻后，电力作为一种商品进入市场，对电力供应中的停电影响追究电力经营者的责任。另一方面，高精密的技术和装备对电能质量要求，配电网供电可靠性已是电力经营者考虑的主要方面。随着市场观念的转变和电力发展的需求，配电网的自动化已经作为供电企业十分紧迫的任务，大城市电网，从八十年代就意识到配电网的潜在危险，并竭力呼吁积极努力地致力于城市电网的改造工程，并组织全国性的大会对配电网改造提出了具体实施计划，各种渠道凑集资金，提出更改计划，利用高技术、性能好的设备从事电网的改造。
配电网自动化技术是服务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管理系统，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、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建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，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能，我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果。馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷。由于目前国内配电网自动化系统尚没有统一的模式，因此，不同设备、不同设计方案组成的配网自动化系统的馈线自动化实施方法就不同。此次以"手拉手"供电网为研究对象，就馈线自动化中故障自动隔离功能的解决方案进行分析探讨。
1.馈线自动化系统的主要功能
遥测、遥信、遥控功能；故障处理：故障区域自动判断和自动隔离，故障消除后迅速恢复供电功能；负荷管理：根据配电网的负荷均衡程度合理改变配电网的运行方式；重合闸控制：当发生过电流并导致断路器跳闸时启动，并在断路器一侧电压恢复时开始延时计数，从而实现沿线从电源至末端依次重合，若一次重合失败则不再重合；对时功能；过电流记录功能；事件顺序记录(SOE)功能；定值的远方修改和召唤功能；停电后仍维持工作的功能。
2.故障区段定位技术
2.1馈线故障区段的定位
对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环状网，在判断故障区域时，只须根据馈线沿线各断路器是否流过故障电流就可以判断故障区段。假设馈线上出现单一故障，显然故障区段位于从电源侧到线路末端方向最后一个经历了故障电流的断路器和第一个未经历故障电流的断路器之间。
2.2事故跳闸断路器的定位
事实上，由于种种原因，线路故障时，未必是第一个经过故障电流的断路器跳闸，极有可能越级跳闸。例如图1中e点故障，分段断路器3没有跳开而是断路器2跳开。根据断路器位置不能判断故障区段，但根据是否流过了故障电流却能够做出正确判断(断路器1、2、3经历了故障电流而断路器4却没有经历，从而得出故障区段在e段的结论)。
图1 手拉手供电线路示意图
为了确定各断路器是否经历了故障电流，需对安装于其上的各台FTU进行整定，由于从原理上不是通过对各台断路器整定值的差别，来隔离故障区段的，因此多台断路器可以采用同一定值。这样即使增加馈线上的分段数目也不会带来任何影响。 而故障区段隔离后，越级跳闸的断路器要复位，对于事故后跳闸断路器的准确定位是非故障区段自动恢复供电的关键。
2.3断路器状态描述矩阵
我们可以用1维矩阵运算来判别断路器是否越级跳闸。矩阵编写原则为：若第i台断路器在合闸位置，矩阵第i元素置为1，反之为0。正常运行各断路器的状态可用矩阵A来描述，如图1正常运行时A：|11110111|。 对于上例，假设e点故障时断路器2跳开，断路器3未跳开，我们可用矩阵B来描述故障后的断路器状态，如B：|10110111|。
2.4事故跳闸断路器定位矩阵
用事故前断路器状态信息矩阵A减去事故后断路器状态信息矩阵B，即可准确地识别事故跳闸断路器。对于上例可用事故跳闸断路器定位矩阵C来确定C=A－B=|01000000|。由于C矩阵中第2个元素值为1，则说明故障时是由断路器2跳闸切断故障电流的。根据前边计算可知，故障区段位于断路器3和4之间。故应自动恢复断路器2到合闸位置。对于利用计算机系统实现的馈线自动化功能，从故障段查找、隔离、非故障段自动恢复，一般仅需要十几秒钟。
3.供电线路分段及支线断路器的要求
线路"过流保护"保护范围内的故障，应由线路分段断路器跳闸切断故障电流，变电所出线断路器不动作；线路"速断保护"保护范围内的故障，应由变电所出线断路器跳闸切断故障电流，在进行一次重合闸，线路分段断路器不应动作；支线故障情况下，首先跳开支线断路器，不让故障越级到主干线路；支线断路器定值在满足运行条件下应尽可能的小，跳闸延时时间尽可能的短。
4.供電线路分段断路器保护整定值原理
线路分段断路器的过流值应比能和它相联的任何一个变电所出线断路器的过流定值小；线路分段断路器的过流延时时间应比变电所出线断路器延时时间短，但还要在时间上保证避开系统励磁涌流；③形成"手拉手"供电的线路上所有分段断路器的定值和时间应设置成一样的；④在系统和设备允许的情况下，应尽可能的将变电所出线断路器速断保护定值设置得大一些，以满足系统运行方式变化的需要。
5.结束语
配电自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配电网建设不受重视,结构薄弱,供配电能力低。国家出台的城网改造政策,提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为:提高电网供电可靠性,切实提高电能质量,确保向用户不间断优质供电;提高城乡电力网整体供电能力;实现配电管理自动化,对多项管理过程提供信息支持,改善服务;提高管理水平和劳动生产率;减少运行维护费用和各种损耗,实现配电网经济运行;提高劳动生产率及服务质量,为电力市场改革打下良好的技术基础。
【参考文献】
［１］孙德胜，郭志忠，王刚军.配电自动化系统综述[J].继电器，1999，27（3）.
［２］林功平.配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J].电力系统自动化，2001，25（4）.
［３］孙福杰，王刚军，李江林.配电网馈线自动化故障处理模式的比较及优化[J].继电器，2001，29（8）.
［４］陈堂,赵祖康,陈星莺,等. 配电系统及其自动化[M]. 北京:中国电力出版社.
［５］徐丙垠.配电自动化远方终端技术[J].电力系统自动化.