配電自動(dòng)化控制方式與故障隔離恢復(fù)供電方案

　　配電自動(dòng)化控制可采用分布式控制和集中式控制兩種方式，其實(shí)現(xiàn)故障隔離及恢復(fù)供電方案是通過現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)設(shè)備的控制器對(duì)有關(guān)電流、電壓信息和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)分?jǐn)嗷蜿P(guān)合相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備，進(jìn)行故障區(qū)段的隔離，以及非故障區(qū)段恢復(fù)供電的控制，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目的。配電自動(dòng)化控制方式的選擇原則要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況優(yōu)化確定才能取得較好的控制效果。

　　1．控制方式

　�。�1）分布式控制

　　典型分布式控制的操作方式是變電站饋線斷路器與具有當(dāng)?shù)乜刂乒δ艿淖詣?dòng)重合器或分段器，配合在線路故障時(shí)按照規(guī)定的程序動(dòng)作，完成線路故障的隔離，恢復(fù)和對(duì)非故障段線路的供電，通常有電壓、電流兩種控制方式。

　　1）電壓控制方式

　　電壓控制系統(tǒng)由重合器、自動(dòng)分段開關(guān)、電壓互感器、控制器組成。分段開關(guān)能夠開斷負(fù)荷電流，可以合到故障上但不能開斷故障電流。線路分段開關(guān)采用常閉工作方式，在檢測(cè)到開關(guān)兩端沒有電壓信號(hào)時(shí)跳開，在檢測(cè)到一側(cè)有電壓時(shí)合閘，而環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用常開工作方式，正常時(shí)檢測(cè)到兩測(cè)有電壓，處于斷開狀態(tài)，在檢測(cè)到一側(cè)失壓時(shí)合閘。分段開關(guān)合閘后在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)如再一次檢測(cè)到失壓，說明下一段線路有故障，跳閘后閉鎖，不再合閘。分段開關(guān)從檢測(cè)到合閘要有一個(gè)時(shí)間延遲，以給上一級(jí)開關(guān)一個(gè)故障判斷時(shí)間，延時(shí)時(shí)間要大于分段開關(guān)合閘后的預(yù)定時(shí)間，以保證上一級(jí)電路可靠檢測(cè)故障。這種饋線自動(dòng)分段方式，不需要通訊手段，通過檢測(cè)電壓加時(shí)限，經(jīng)多次重合，即可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離目的，投資比較少。但開關(guān)動(dòng)作頻繁，影響設(shè)備使用壽命，對(duì)系統(tǒng)及用戶影響也大，如果是采用環(huán)網(wǎng)供電方式，還要引起非故障線路短時(shí)停電。

　　2）電流控制方式

　　電流控制方式是線路自動(dòng)分段器與前級(jí)重合器或斷路器配合使用的方式。線路自動(dòng)分段器不能開斷故障電流，但其控制器有在一段時(shí)間內(nèi)，能夠記憶前級(jí)開關(guān)設(shè)備開斷故障電流動(dòng)作次數(shù)的能力，對(duì)通過故障電流的次數(shù)進(jìn)行記數(shù)。在達(dá)到預(yù)定次數(shù)后，在前級(jí)的重合器或斷路器。將線路從電網(wǎng)中短時(shí)切除的無電流間隙內(nèi)，自動(dòng)分段器分閘操作，從而達(dá)到隔離故障區(qū)間的目的。若前級(jí)開關(guān)設(shè)備未達(dá)到預(yù)定的動(dòng)作次數(shù)，分段器控制器在一定的復(fù)位時(shí)間后會(huì)清零并恢復(fù)到預(yù)定的初始狀態(tài)，可進(jìn)行下一次故障的控制操作。

　�。�2）集中式控制

　　集中式控制是采用具有電動(dòng)操作能力的負(fù)荷開關(guān)以及具有遠(yuǎn)方通信能力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置FTU。當(dāng)故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置FTU將開關(guān)狀態(tài)及有關(guān)故障信息送入控制中心，由控制中心的監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)FTU送上來的信息進(jìn)行故障定位，確定故障區(qū)段，自動(dòng)或人工干預(yù)發(fā)出有關(guān)開關(guān)設(shè)備的操作命令，隔離故障區(qū)段，恢復(fù)其它非故障區(qū)段的供電。

　　集中式方式的不足之處是需要通信通道及控制主站，投資較大，工程建設(shè)涉及面廣、復(fù)雜。各FTU分別采集相應(yīng)柱上開關(guān)的運(yùn)行情況，如負(fù)荷、電壓、功率和開關(guān)當(dāng)前位置、貯能完成情況等，并將上述信息由通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過通訊前置機(jī)進(jìn)入主站SCADA系統(tǒng)。同時(shí)FTU還可以接受主站SCADA系統(tǒng)的命令進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)方倒閘操作。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，F(xiàn)TU故障檢測(cè)信息經(jīng)過通訊系統(tǒng)發(fā)送至主站，主站軟件經(jīng)過分析，對(duì)線路故障的處理一般經(jīng)過故障信息上報(bào)主站系統(tǒng)、故障段自動(dòng)分段隔離、非故障段自動(dòng)恢復(fù)送電、線路狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示等四個(gè)階段，其過程一般在1分種之內(nèi)完成�！�

　　2．故障隔離恢復(fù)供電方案

　�。�1）架空環(huán)網(wǎng)

　　圖1是一個(gè)用SCADA監(jiān)測(cè)電源端保護(hù)裝置的斷路器CB1、CB2和7個(gè)電動(dòng)操作的開關(guān)（S1、S2、S3和S4、S5、S6、S7）饋線部分的典型應(yīng)用的例子，每一個(gè)開關(guān)都帶有一個(gè)FTU，饋電線路可通過遠(yuǎn)端的正常斷點(diǎn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)（S4）切換供電的變電站。

　　圖1故障定位、隔離示意圖　

　　若出現(xiàn)短路故障F1、短路故障B時(shí)，對(duì)這些故障的切除和供電恢復(fù)的說明如下：

　　對(duì)于短路故障F1,斷路器CB1動(dòng)作跳閘切除故障F1，由于FTU1-3裝在故障的負(fù)荷側(cè)，所有FTU上報(bào)都為正常情況，操作人員得知這些信息后，就知道故障位于斷路器CB1和S1之間。要恢復(fù)供電，操作員斷開S1，隔離故障，然后閉合S4，恢復(fù)S1所屬的負(fù)荷轉(zhuǎn)供電。

　　對(duì)于短路故障F2，斷路器CB1動(dòng)作切除故障，根據(jù)斷路器CB1重合閘成功或重合閘不成功(閉鎖)來判斷瞬時(shí)故障還是永久性故障，F(xiàn)TU1上報(bào)永久性故障或非永久性故障。FTU2、FTU3上報(bào)情況正常，提示系統(tǒng)操作人員故障位于S1和S2之間。

　　如果斷路器CB1閉鎖，并由此FTU1上報(bào)永久性故障，操作人員斷開S1和S2，并且閉合斷路器CB1和遠(yuǎn)方聯(lián)絡(luò)開關(guān)S4，除故障段外，所有的線段恢復(fù)供電。

　　實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化后，故障停電的時(shí)間可壓縮到一、二分鐘內(nèi)，除本線路段故障外，其它線路段的故障不會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停電，平均每一段線路的停電時(shí)間將顯著減少．大大地提高了供電可靠性。

　　（2）電纜環(huán)網(wǎng)柜

　　電纜環(huán)網(wǎng)柜的環(huán)網(wǎng)方案參見圖2，環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線采用電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)，而出線也采用負(fù)荷開關(guān)(或熔斷器，如果是熔斷器，無需在出線上安裝FTU。圖中為負(fù)荷開關(guān))。為了節(jié)約投資，可在出線安裝熔斷器，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)由熔斷器切除。

　　圖2環(huán)網(wǎng)柜故障隔離及恢復(fù)系統(tǒng)　　

　　正常情況下，聯(lián)絡(luò)開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜A3中的S2開關(guān)打開，環(huán)網(wǎng)柜A1、A2、A3由圖上左側(cè)變電站供電，環(huán)網(wǎng)柜A4、A5由右側(cè)變電站供電。假定線路上F1點(diǎn)發(fā)生永久故障，源端斷路器CBl跳開，主站根據(jù)FTU上報(bào)信息的是否正常即可判斷出故障點(diǎn)位置，遙控打開開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜A1中的S2開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜A2中的S1開關(guān)。切除故障線段，然后CB1合，然后合環(huán)網(wǎng)柜A3中的S2開關(guān)，所有的環(huán)網(wǎng)柜恢復(fù)供電。在F2點(diǎn)故障時(shí)，如果出線是熔斷器，相應(yīng)的出線熔斷器熔斷，切除故障。如果出線是負(fù)荷開關(guān)，斷路器CB2跳開，主站主站根據(jù)FTU上報(bào)信息的是否正常即可判斷出故障點(diǎn)位置，遙控打開開關(guān)A5中的S4，CB2合閘，恢復(fù)非故障線路供電。

　�。�3）開閉所

　　開閉所的進(jìn)線采用斷路器并配備保護(hù)監(jiān)控裝置，出線采用負(fù)荷開關(guān)，擔(dān)負(fù)起正常狀態(tài)下的操作，斷路器CB1、CB2除正常倒閘操作外，在故障時(shí)切斷故障電流。S0為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常情況下為開狀態(tài)。如圖3所示。開閉所RTU對(duì)所有的出線開關(guān)進(jìn)行監(jiān)控，并能檢測(cè)故障信息并進(jìn)行上報(bào)。

　　圖3開閉所故障隔離與恢復(fù)供電方案　

　　在F1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),上一級(jí)保護(hù)動(dòng)作，斷路器CB1檢測(cè)到失壓后跳開，聯(lián)絡(luò)開關(guān)S0合，開閉所恢復(fù)正常供電。在出線F2點(diǎn)故障時(shí)，斷路器CB2跳開，主站根據(jù)RTU上報(bào)信息的是否正常即可判斷出故障點(diǎn)位置，遙控打開開關(guān)S24,斷路器CB2合閘，恢復(fù)非故障線路供電�！�

　　3．分布式控制和集中式控制選擇原則

　�。�1）環(huán)型結(jié)構(gòu)的雙電源網(wǎng)絡(luò)，要采用分布式控制方案，但在具備通信通道的場(chǎng)合，應(yīng)能自動(dòng)利用通道交換信息，以改善和提高分布式控制的性能和效率，采用集中控制與分布控制相結(jié)合原則。

　�。�2）對(duì)于三電源以上的多電源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在依靠分布式智能難以達(dá)到滿意的控制效果時(shí)，可采用集中式控制。使用集中式控制必須具有速度快、穩(wěn)定、可取的通信通道。

　　（3）輻射型結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)，一般應(yīng)采用分布式控制，自動(dòng)切除和隔離故障，恢復(fù)故障點(diǎn)前非故障區(qū)域的供電。