配电系统自动化规划及应用原则
　　（浙江省电力公司，浙江杭州310007）
　　关键词：配电网；自动化；功能；规划；实施原则
概述

　　配电系统自动化是城市电网规划建设的重要内容，实施配电系统自动化，应当在规划和建设好城市配电网网架的基础上，紧紧围绕提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务、提高供电企业的经济效益三大目标。

　　经过“九五”大规模的城市电网改造，许多大中城市的电网已经基本具备实施配电系统自动化的条件，但我国配电系统自动化的实践时间不长，许多技术问题有待运行实践的考验，功能有待于逐步完善。为此，我们必须制定好本地区配电系统自动化的发展规划和实施计划，期望配电系统自动化在我国有一个较大的发展。
配电自动化的主要功能

　　配电系统自动化的主要功能应包括：
（1）调度自动化（SCADA）。
（2）变电站自动化系统。
（3）馈线自动化（FA）、配网自动化（DA）。
（4）配电网自动制图／设备管理／地理信息系统（AM／FM／GIS）。
（5）用户故障电话投诉（报修）系统（TCM）。
（6）配电工作管理系统（DJM）。
（7）配电网应用软件。
（8）用电营业自动化系统。
（9）负荷管理系统。
（10）远方自动抄表系统。
（11）配电变压器在线监测装置。
（12）中、低压侧无功补偿的自动控制。

　　在以上功能中，（1）～（7）为当前要重点开发的功能，其他为已经和正在实施的相关子功能。其中调度SCADA，其常规功能与现有产品相同，但为实现配网自动化，还必须进行功能的扩展和开发。

　　按照实施的原理分：电压型或称电压－时间型（日本模式）馈线自动化，电流型（美国模式）馈线自动化，改进的电压型馈线自动化，远方控制型馈线自动化。

　　按照有无信道分：无信道的馈线自动化，有信道的馈线自动化。

　　按照远方控制类型分：由变电站控制的馈线自动化（二级主站），由调度控制中心控制的馈线自动化（一级主站）。
图1表示了一个电压型馈线自动化，当在区段2发生故障时的动作过程示意图。变电站A侧的10kV馈线分为4段，通过联络开关LD与对侧变电站的馈线联络。线路断路器CB1上配置继电保护装置，用来切除故障电流。线路分段开关FD1-FD3采用负荷开关，其动作特征为：（1）当分段开关两侧失压时，分段开关瞬时自动分闸。（2）当分段开关一侧带电时，经x秒时间自动合闸。（3）合闸后有电检出时间整定为y秒，当y＞x时，判断为正常状态。当y＜x时，判断为合闸永久故障，在第二次失压后将永久闭锁重合闸。（4）联络开关LD可以手动或自动方式。在自动方式，当一侧有电另一侧失电时，经过大于线路一侧断路器切除永久故障两次重合的全部周期的延时自动合闸。
　电压型馈线自动化的特点为：（1）采用负荷开关作为分段开关，成本比采用断路器低（约低20％）。（2）主要靠事先设定的逻辑配合完成规定的动作程序，避免了复杂的继电保护整定配合。（3）对不具备信道条件的配电网，有其推广价值。

　　其缺点主要有：（1）恢复供电的时间相对较长。（2）对切除永久故障，主供线路侧重合两次受短路电流冲击两次（与没有实现馈线自动化情况相同），备供线路侧也要重合一次并受到一次短路电流的冲击，且波及线路对侧的用户不必要的短时间陪停电。（3）要对变电站馈线现有的保护及重合闸装置进行改进，使之与动作逻辑相适应，或另加重合器。
2．3电流型馈线自动化（无信道）

　　这种类型主要在美国城市配电网中应用。在图1中的分段开关、联络开关均采用带重合功能的断路器，并且配置继电保护装置，当在FD1－FD2之间的区段发生故障时，由靠近故障点的分段开关FD1和FD2的继电保护装置动作将故障切除。

　　电流型馈线自动化的优点是逻辑关系简单，可以快速隔离故障，一个区段故障不影响其他区段的供电。其缺点是断电保护配置和整定复杂。以下对采用定时限和反时限电流保护的两种配置方式进行分析：
（1）采用定时限电流保护
　　瞬时或限时电流速动保护——由于城网10kV线路供电半径短，仅3～5km，再经过分段以后，每段线路始端和末端的短路电流水平变化不大，电流速动保护几乎没有保护范围。

　　过电流保护——由于10kV馈线过电流保护已经是电网中最末一级的后备保护，其动作时限一般取1～1．5s。要保证与馈线上几个分段开关保护装置在时间上的逐级配合，考虑分段开关的固有分闸时间（约200ms），时间级差至少要0．3～0．5s，用定时限过流保护也是无法配合的。
（2）采用反时限过流保护
　　利用保护装置的反时限动作特性取得配合。在美国取得了成功的运行经验，但反时限过流保护的整定配合十分复杂。

　　国内城市电网不宜采用电流型馈线自动化方案。在农村电网中是否可以采用电流型馈线自动化方案，也需要针对具体电网进行分析后确定。
2．4改进的电压型馈线自动化

　　国内针对电压型馈线自动化的上述缺点正在开发电压型馈线自动化的改进产品，下面介绍两种方案：
（1）分段开关具有检测短脉冲（脉冲电压≥30％额定电压，持续时间≥150ms）闭锁反向来电合闸功能。
图2表示在区段2发生永久故障时的动作过程（说明略）。当FD1合闸于故障时，FD2已检测到一个极短的带电脉冲，对反向来电其合闸回路被永久闭锁，故障区段被隔离。

　　　该方案有新的思路，对不对称故障均可实现反向来电闭锁。缺点是当发生三相短路时，故障点以远侧的分段开关可能检测不到短脉冲信号，因而无法实现反向来电闭锁。
（2）分段开关、联络开关带后加速保护
　　在图1的基础上，做了以下改进：分段开关和联络开关全部采用断路器，在分段开关和联络开关上配置带重合闸后加速的保护装置，该装置仅在重合闸启动后投入。后加速保护动作延时t₂小于变电站馈线断路器的限时速动保护的动作延时t₁。由于后加速保护仅在重合闸动作后与变电站馈线保护配合，一般易于整定。

　　图3表示在区段2发生故障时的动作过程（说明略）。当分段开关FD1、FD2重合到永久故障时，则加速跳闸并闭锁重合闸，故障被隔离。
　　以上两个改进方案的主要不同点在于：方案（1）的分段开关可采用负荷开关，而方案（2）的分段开关则必须采用断路器。

2．5具有远方遥控功能的馈线自动化
远方遥控的方案有三种：　　　　（1）在确定故障区段的基础上，对图1远离故障区段中的联络开关LD、分段开关FD3进行遥控操作。以加快恢复非故障区段的供电。

　　（2）在二级主站，进行故障的定位、隔离和恢复供电。

　　（3）在一级主站，进行故障的定位、隔离和恢复供电。

　　第一种适用于馈线自动化发展的初期，在建设信道的基础上增加下行的遥控功能，由调度中心人工发出操作指令。第二种适用于网络结构简单、规模较小[1][2][3]下一页