DQZHAN訊：智能分布式配電自動化在架空線配電網中的運用研究---柱上斷路器接線模式

架空線饋線自動化在國內配電自動化建設試點中主要是以主站集中式為主，在國外架空線路以智能分布式的饋線自動化解決方案較為成熟。本文以10千伏多分段多聯絡的網架和光纖以太網技術為基礎，對架空線路智能分布式饋線自動化方案進行深入的探究。

根據《配電網規劃設計技術導則》，架空線路典型網架結構如圖1 所示。該結構中，10kV 架空線1、架空線2、架空線3、架空線4 分別從不同的變電站(或開關站)引出，通過聯絡開關LB1、LB2、LB3 互相聯結，構成四分段三聯絡10kV 主干網架。每一個分段由多個柱上開關(圖中FB1、FB2、FB3)分隔為多個供電區段。

支接桿變和10kV 用戶作為分支線路，從主干線路上引出。配網中性點經小電阻接地。正常運行時，LB1、LB2、LB3等聯絡開關處于熱備用狀態，配網開環運行;當架空線故障后，非故障段需恢復供電時，通過閉合聯絡開關恢復供電。

圖1 架空線典型網架

方案一：柱上斷路器接線模式

架空線上分段、聯絡、分支線路都配置斷路器;各斷路器處配置饋線自動化終端FTU，FTU通過光纖工業以太網互相通信，交換電流和開關狀態信息;每個FTU控制一臺開關設備，聯絡開關兩端需安裝備自投檢測電壓的壓變。如圖2所示：

圖2 方案1系統圖

1.1方案原理：

主干線路故障，FTU相互交換故障電流和開關狀態信息判斷、定位故障，鄰近故障點上游的斷路器直接跳閘并經延時后重合閘。若是瞬時故障，重合閘后恢復供電;若是長久故障，再次跳閘后閉鎖重合閘，跳開故障點下游開關隔離故障，然后聯絡開關按設定的時間優先級自投，恢復故障點下游段供電。整個過程故障點上游不停電。

分支線路開關設置“看門狗”保護，發生故障后，FTU相互交換電流和開關狀態信息判斷、定位故障后，直接跳開分支線路斷路器切除故障，整個主干線路不停電。

1.2 邏輯處理過程：

(1)架空線主干線發生故障，處理過程如下：(以圖3 為例)

圖3 方案1主干線故障示意圖

1)故障發生階段：架空線1 主干線上FB1 與FB2 之間發生短路故障，故障電流依次流過開關CB1 和FB1;

2)故障定位階段：開關CB1、FB1 處FTU 檢測到故障電流，開關FB2 處FTU 未檢測到故障電流，FTU 之間互相發送并接收檢測到的故障電流信息，通過比對，判斷出故障位于開關FB1 與FB2 之間;

3)故障跳閘階段：FB1 處FTU 檢測出故障位于開關FB1 與FB2 之間后，啟動開關FB1 保護跳閘，切除故障;

4)重合閘階段：經過設定的重合閘延時后，開關FB1 重合閘。若故障為瞬時性，FB1 重合閘后恢復供電，故障處理結束;若故障為長久性，FB1 重合閘后加速跳閘，同時FB2跳閘故障隔離，開關FB2 下游停電，進入備自投恢復供電階段。

5)備自投恢復供電階段：聯絡開關LB2、LB3 處FTU 接收到故障隔離成功信息，并檢測到聯絡開關兩端“一側有壓，一側無壓”后，同時啟動備自投，設定備自投延時短的聯絡開關(即較高優先級)首先閉合，恢復開關FB2 下游區段供電，延時長的聯絡開關即檢測到聯絡開關“兩側有壓”，備自投返回。

(2)架空線支接線發生故障，處理過程如下：(以圖4 為例)

圖4 方案1分支線故障示意圖

1)故障發生階段：支接線路開關ZB1 下游發生短路故障，故障電流依次流過主干線開關CB1、FB1、FB2 和支線開關ZB1;

2)故障定位階段：開關CB1、FB1、FB2 及支線開關ZB1 檢測到短路電流，各開關處的FTU 互相發送和接收故障信息，確定短路故障發生在開關ZB1 下游支線上;

3)故障跳閘階段：ZB1 處FTU 啟動“看門狗”保護，ZB1 開關跳閘，切除所在支線下游故障;

4)重合閘階段：經過設定的重合閘延時后，ZB1 處FTU 啟動重合閘，ZB1 開關重新閉合。若支線故障為瞬時性故障，重合后恢復供電;若為長久性故障，ZB1 加速跳閘切除故障。

1.3設備配置

變電站出口開關設備配置：FTU(每路出線一臺)、以太網交換機;(電源從站內取，操動機構、流變等沿用原有設備)

主干線分段開關設備配置：FTU、以太網交換機、斷路器及操動機構、流變、取電壓變、蓄電池組、電源管理模塊;

分支線路開關設備配置：同主干線路;

聯絡開關設備配置：FTU、以太網交換機、斷路器及操動機構、流變、檢壓壓變(兩個)、取電壓變(可考慮與檢壓壓變合用)、蓄電池組、電源管理模塊，配置如下：

圖5 方案1設備配置圖

1.4自動化效果：

(1)故障停電范圍

分支線路故障，主干線不停電。主干線路瞬時故障幾乎不停電;長久性故障，故障點上游不停電，下游短暫停電。

(2)故障定位速度：毫秒級故障定位

(3)故障隔離速度：100ms內故障隔離

(4)供電恢復速度：1-3秒故障恢復