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智能配电网馈线自动化功能优化研究

摘要：近年来，信息技术愈加发达，智能技术渗透到各个行业当中，智能配电网应运而生。实现智能配电网的馈线自动化功能有利于促进智能配电网的稳定运行，因此需要对基于馈线自动化要求的终端设备功能进行研究、优化辅助系统的实用化方案并优化馈线自动化方式，提高智能配电网的整体水平。
关键词：智能配电网；馈线；自动化
前言：
配电自动化线路终端在智能化电网中发挥着重要作用，具有三遥功能，可以实现配电网的馈线自动化。但是，在科技不断进步的过程中，逐渐开始应用智能型馈线自动化，因此需要研究智能配电网馈线自动化功能的优化。
1.智能型馈线自动化的类型
1.1集中智能型
集中智能型馈线指的是以配电主站系统与通信网络为基础，利用主站系统依据配电自动化线路终端采集的数据判断故障点的具体位置，进行故障点隔离以及非故障区域的供电恢复【1】。同时，智能化终端只需要依靠主站系统的命令实现断路器的分闸与合闸操作。但是，集中智能型馈线对于主站系统的占用率比较高，通常是在分钟级别上实现馈线自动化，所以在配电网中的应用较少。
1.2分布智能型
分布智能型馈线具有快速治愈的特点，可以通过GOOSE实现终端设备之间的信息交换，从而具备馈线自动化功能。而配电自动化主站系统是馈线自动化功能的后备，所以需要对配电网进行监视与控制。
从理论上来看，配电自动化终端以及馈线自动化逻辑较为简单，但是会受到多重因素的影响，例如断路器故障、电网拓扑结构、智能化终端故障以及电网干扰等，所以仍需深入研究配电网馈线自动化的实用化技术。
2.智能化线路终端实用性的优化
2.1方式一体化智能终端研究
在配电自动化当中存在馈线自动化方案随电网发展而更改的情况。之前，在通信通道等方面的影响下，只能采用就地方式，而在通信通道简称之后可以采用智能型模式，并更换智能终端。从智能终端的判据以及硬件系统等各个方面来看，进行“方式一体化”智能终端的研究具有重要意义，且只需要在通信机制上进行硬件与软件的优化【2】。在这一过程中主要是根据软件控制字的切换进行馈线自动化方式的选择。
2.2以馈线自动化要求为基础的终端设备功能研究
从现代配电网自动化基础理论来看，终端的“三遥”功能与继电保护功能的应用技术越来越成熟，但仍需要根据配电网的运行特点对部分功能进行优化。
2.21故障隔离判据研究
故障电流的间断处理方案在很大程度上决定着配电网故障的隔离效果，且配电网经常出现由外力破坏造成的事故，故障电流呈现波形间断的特点。因此，需要利用过电流元件判别故障并采用跳闸出口展宽方式。
2.22励磁涌流判别
进行励磁涌流研究的主要目的是提高继电保护定值的灵敏度以及合闸的成功率。配电网馈线励磁涌流具有自身特点，进行多配变励磁涌流的叠加会导致励磁涌流更加复杂。其次，大多数配电变压器的低压侧负荷都没有低压脱扣装置，所以只能进行带负载合闸，这就削弱了励磁涌流的特征【3】。此外，可以通过提高定值这种方法减小励磁涌流的影响，并应用励磁涌流的闭锁判据。
2.23抗干扰方案
若配电自动化终端设备与一次设备相邻过近就会影响智能终端的运行环境，这就需要优化抗干扰方案。首先，需要优化智能终端设备，即应用软件与硬件双重滤波，增强金属外壳的封闭性。其次，在设计过程中，需要综合分析终端设备箱体的防雷性能，优化设备接地方案。
3.辅助系统实用化方案的优化
3.1断路器控制回路方案的优化
在传统配电网中，需要通过跳合闸机构进行断路器的手动分合。在完善配电网自动化功能后，智能设备无法自动采集断路器的合闸后位置，就会影响到合闸等各项动作的准确性，因此需要设置机械分合闸滑动辅助触点。
3.2电源系统分析
智能终端的后备电源都是超级电容或蓄电池，而蓄电池会受环境的影响，使用寿命相对较短，但是超级电容具有工作温度广泛、功率密度高、维护简单、使用寿命长等优势。进行馈线自动化的线路需要大量的电压互感器，这就需要注意铁磁谐振问题，例如在安装电压互感器之前计算系统消谐方案【4】。
4.智能配电网馈线自动化方式的优化
4.1自愈问题的分析以及实用化策略
配电网自愈包括两种类型，即快速自愈与不停电自愈两种类型。其中，不停电自愈需要线路环网运行的支持，同时在不停电自愈模式中，馈线会导致不同电源点并列运行，且电网运行控制与故障判断的难度较大，且系统存在故障点时会影响到负荷运行，因此很少应用不停电自愈模式。快速自愈需要正常环网线路开环运行的支持，具有可靠性高、故障判断简单等优势。
4.2仅跳开故障点各侧断路器
若就地智能化终端没有通信，可以通过时限级差这种方法使接近故障点的断路器跳闸切除故障，但是在这一过程中需要设置较长的实现，会降低电网运行的稳定性，因此很少应用。若需要通过故障点各侧断路器跳闸进行故障点的隔离就需要应用分布智能型馈线自动化方案。对于开环运行来说，需要利用与相邻终端比较故障电流有无这种方式，若系统出现故障，系统当中的FTU故障判别元件就会对故障进行隔离
【5】。若相邻终端检测同时有电流或无电流，就需要保持断路器合闸，若两者不同，就需要跳开两个断路器。
4.3负荷分支发生故障时跳闸的可靠性分析
从图一来看，若AB分支出现故障，就需要AB断路器跳闸进行故障切除即可。需要确保干线FTU的动作比分支线路的FTU动作延迟40ms，从而增强闭锁的可靠性。同时，当分支FTU-AB做出动作之后，需要立即闭锁与之相邻的干线断路器对应的FTU-A、FTU-B。

图一：负荷分支馈线自动化

4.4断路器失灵时的判据及FTU故障分析
在故障点两侧的断路器都失灵的情况下，若想达到缩小停电范围的目的需要增加断路器失灵判别逻辑。当发出跳闸之灵之后，开关跳闸位置没有在200ms之内返回，且故障电流没有消失就可以判断为是开关失灵，需要向相邻的断路器发出相关指令，从而隔离故障点。
结语：
在优化智能配电网馈线自动化功能时，需先优化智能化线路终端的实用性、优化辅助系统实用化方案，最后优化馈线自动化方式。在优化馈线自动化方式时，需进行自愈问题的分析、仅跳开故障点各侧断路器、负荷分支发生故障时跳闸的可靠性分析、断路器失灵时的判据及FTU故障分析，从而提升智能配电网馈线自动化功能。
参考文献：
[1]王良. 智能配电网自动化应用实践的几点探讨[J]. 电力系统保护与控制, 2016(44):12-16.
[2]高盛, 刘冰, 张卫东,等. 一种智能配电网馈线自动化技术的研究[J]. 电子技术与软件工程, 2018, No.145(23):127-127.
[3]刘琛琛. 集中型馈线自动化实用化应用优化策略分析[J]. 轻松学电脑, 2019, 002(015):P.1-1.
[4]罗伟文. 基于混合型配电网智能分布式馈线自动化故障定位方法研究[J]. 能源与环保, 2017, 39(12):180-183+192.
[5]冯洋. 智能配电网自动化应用实践的几点探讨[J]. 内燃机与配件, 2018, 001(006):237-238.

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