综合配电自动化终端的设计及实现

摘 要

配网运行经验表明，配网故障一般位于分支线路上，主线路发生故障的概率不高。针对目前配网自动化系统的结构和特点，从配网改造和建设实际出发，提出一种综合配电自动化终端设计方案，在分支线路配置集继电保护、无功补偿、无源自供电、多种通信接口功能于一体的配电自动化终端，快速隔离配网故障和动态改善配网电能质量，解决失电时配电终端设备工作和断路器操作的电源问题，实现提高供电可靠性和供电质量的目的。

引言

配网是整个电力系统的末端，直接面向终端用户，供电可靠性和供电质量要求越来越高。目前国内配网基础设施和结构相对比较薄弱;供电质量较差，电压水平低，网损率高;配电自动化程度还较低。配网的总体水平已不能满足终端用户日益增长的用电需求，大规模的配网自动化改造和建设正在积极展开。

配网自动化是建立在信息化的基础上，将配电系统在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制以及用电和配电管理的自动化，最终实现以大幅度提高供电可靠性、改善电能质量为目标的对配电系统在线的、准实时的闭环控制[1]。配电自动化终端作为配网自动化系统的重要基础部分，要求其功能完善、工作可靠、扩展简单以及维护方便。

本文在分析典型配电自动化方案基础上，结合配网运行实际，提出一种配电自动化终端方案，以期能够解决配网当前存在的实际问题。

典型配电自动化方案分析

考虑到各地方配电网的复杂性，不失一般性，配电网可以以如下拓扑示意：

图一中，变电站的10kV出线配置断路器和相应的保护，主线路上采用分段开关分段，各分支线路采用负荷开关的配置，所有开关均带电动分、合闸功能。由于分段开关和负荷开关均不能开断短路电流，因此不配置保护。故障区段查找、隔离以及恢复供电目前大致有两种方案：

其一，依靠自动化开关设备反复配合动作来自动实现。在故障情况下，由变电站出线断路器配置的保护切除故障，这时会造成全线失电，然后分段开关、负荷开关由于失压而跳闸，然后再由变电站的断路器合闸后，依次合负荷开关和分段开关来检测故障点，当然还存在断路器再次跳闸、再次合闸的可能，造成对负荷(尤其是变压器)的多次冲击，停电时间长。

其二，依靠分布在分段开关上的FTU采集故障信息，通过通信网络上传调度集中控制，通过遥控将故障隔离并恢复非故障区段供电。该方案减少了开关的反复动作，提高了设备运行安全，自动化程度高，对通信系统依赖很强。

已有的配网自动化方案[2~7]都是集中在配网主网架的故障隔离和网络重构上，从理论上来说，这些方案都具有可行性，但在实际应用中都遇到了许多问题，导致系统并不能发挥其应有的效果，如：通信方式及通信系统稳定性、故障判别元件的灵敏度配合、环境适用性、电源的可靠性等方面或多或少存在问题，应用的效果并不好。

综合配电自动化终端设计

根据配网系统实际运行的统计，故障一般位于分支回路上，主回路上发生故障的概率并不大，而改造配网的出发点应该是能够实际解决问题，如果能将分支线路的故障快速切除，将可以解决配网大部分的问题，即故障快速隔离、提高供电可靠性。

配网供电质量较差，改善供电质量的通常做法是在配网上安装无功补偿装置。为了能够减少电力用户内部各条配电线路的电能损耗，提高配网的功率因数，采用分散无功补偿方式比较合适，即在分支线路公用配变低压侧、用户的配电母线上安装无功补偿装置。