配电自动化控制方式与故障隔离恢复供电方案

　　配电自动化控制可采用分布式控制和集中式控制两种方式，其实现故障隔离及恢复供电方案是通过现场开关设备的控制器对有关电流、电压信息和开关状态进行监测，自动分断或关合相应的开关设备，进行故障区段的隔离，以及非故障区段恢复供电的控制，达到网络重构的目的。配电自动化控制方式的选择原则要根据现场的实际情况优化确定才能取得较好的控制效果。
　　1．控制方式
　　（1）分布式控制
　　典型分布式控制的操作方式是变电站馈线断路器与具有当地控制功能的自动重合器或分段器，配合在线路故障时按照规定的程序动作，完成线路故障的隔离，恢复和对非故障段线路的供电，通常有电压、电流两种控制方式。
　　1）电压控制方式
　　电压控制系统由重合器、自动分段开关、电压互感器、控制器组成。分段开关能够开断负荷电流，可以合到故障上但不能开断故障电流。线路分段开关采用常闭工作方式，在检测到开关两端没有电压信号时跳开，在检测到一侧有电压时合闸，而环网联络开关采用常开工作方式，正常时检测到两测有电压，处于断开状态，在检测到一侧失压时合闸。分段开关合闸后在一预定时间内如再一次检测到失压，说明下一段线路有故障，跳闸后闭锁，不再合闸。分段开关从检测到合闸要有一个时间延迟，以给上一级开关一个故障判断时间，延时时间要大于分段开关合闸后的预定时间，以保证上一级电路可靠检测故障。这种馈线自动分段方式，不需要通讯手段，通过检测电压加时限，经多次重合，即可实现故障自动隔离目的，投资比较少。但开关动作频繁，影响设备使用寿命，对系统及用户影响也大，如果是采用环网供电方式，还要引起非故障线路短时停电。
　　2）电流控制方式
　　电流控制方式是线路自动分段器与前级重合器或断路器配合使用的方式。线路自动分段器不能开断故障电流，但其控制器有在一段时间内，能够记忆前级开关设备开断故障电流动作次数的能力，对通过故障电流的次数进行记数。在达到预定次数后，在前级的重合器或断路器。将线路从电网中短时切除的无电流间隙内，自动分段器分闸操作，从而达到隔离故障区间的目的。若前级开关设备未达到预定的动作次数，分段器控制器在一定的复位时间后会清零并恢复到预定的初始状态，可进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电动操作能力的负荷开关以及具有远方通信能力的现场测控装置FTU。当故障发生后，现场测控装置FTU将开关状态及有关故障信息送入控制中心，由控制中心的监控系统根据FTU送上来的信息进行故障定位，确定故障区段，自动或人工干预发出有关开关设备的操作命令，隔离故障区段，恢复其它非故障区段的供电。
　　集中式方式的不足之处是需要通信通道及控制主站，投资较大，工程建设涉及面广、复杂。各FTU分别采集相应柱上开关的运行情况，如负荷、电压、功率和开关当前位置、贮能完成情况等，并将上述信息由通信网络经过通讯前置机进入主站SCADA系统。同时FTU还可以接受主站SCADA系统的命令进行相应的远方倒闸操作。当发生故障时，FTU故障检测信息经过通讯系统发送至主站，主站软件经过分析，对线路故障的处理一般经过故障信息上报主站系统、故障段自动分段隔离、非故障段自动恢复送电、线路状态实时显示等四个阶段，其过程一般在1分种之内完成。
　　
　　2．故障隔离恢复供电方案
　　（1）架空环网
　　图1是一个用SCADA监测电源端保护装置的断路器CB1、CB2和7个电动操作的开关（S1、S2、S3和S4、S5、S6、S7）馈线部分的典型应用的例子，每一个开关都带有一个FTU，馈电线路可通过远端的正常断点联络开关（S4）切换供电的变电站。

　　图1故障定位、隔离示意图
　　
　　若出现短路故障F1、短路故障B时，对这些故障的切除和供电恢复的说明如下：
　　对于短路故障F1,断路器CB1动作跳闸切除故障F1，由于FTU1-3装在故障的负荷侧，所有FTU上报都为正常情况，操作人员得知这些信息后，就知道故障位于断路器CB1和S1之间。要恢复供电，操作员断开S1，隔离故障，然后闭合S4，恢复S1所属的负荷转供电。
　　对于短路故障F2，断路器CB1动作切除故障，根据断路器CB1重合闸成功或重合闸不成功(闭锁)来判断瞬时故障还是永久性故障，FTU1上报永久性故障或非永久性故障。FTU2、FTU3上报情况正常，提示系统操作人员故障位于S1和S2之间。
　　如果断路器CB1闭锁，并由此FTU1上报永久性故障，操作人员断开S1和S2，并且闭合断路器CB1和远方联络开关S4，除故障段外，所有的线段恢复供电。
　　实现馈线自动化后，故障停电的时间可压缩到一、二分钟内，除本线路段故障外，其它线路段的故障不会造成长时间停电，平均每一段线路的停电时间将显著减少．大大地提高了供电可靠性。
　　（2）电缆环网柜
　　电缆环网柜的环网方案参见图2，环网柜进线采用电动负荷开关，而出线也采用负荷开关(或熔断器，如果是熔断器，无需在出线上安装FTU。图中为负荷开关)。为了节约投资，可在出线安装熔断器，当出现故障时由熔断器切除。

　　图2环网柜故障隔离及恢复系统
　　
　　正常情况下，联络开关环网柜A3中的S2开关打开，环网柜A1、A2、A3由图上左侧变电站供电，环网柜A4、A5由右侧变电站供电。假定线路上F1点发生永久故障，源端断路器CBl跳开，主站根据FTU上报信息的是否正常即可判断出故障点位置，遥控打开开关环网柜A1中的S2开关、环网柜A2中的S1开关。切除故障线段，然后CB1合，然后合环网柜A3中的S2开关，所有的环网柜恢复供电。在F2点故障时，如果出线是熔断器，相应的出线熔断器熔断，切除故障。如果出线是负荷开关，断路器CB2跳开，主站主站根据FTU上报信息的是否正常即可判断出故障点位置，遥控打开开关A5中的S4，CB2合闸，恢复非故障线路供电。
　　（3）开闭所
　　开闭所的进线采用断路器并配备保护监控装置，出线采用负荷开关，担负起正常状态下的操作，断路器CB1、CB2除正常倒闸操作外，在故障时切断故障电流。S0为联络开关，正常情况下为开状态。如图3所示。开闭所RTU对所有的出线开关进行监控，并能检测故障信息并进行上报。

　　图3开闭所故障隔离与恢复供电方案
　　
　　在F1点发生故障时,上一级保护动作，断路器CB1检测到失压后跳开，联络开关S0合，开闭所恢复正常供电。在出线F2点故障时，断路器CB2跳开，主站根据RTU上报信息的是否正常即可判断出故障点位置，遥控打开开关S24,断路器CB2合闸，恢复非故障线路供电。
　　
　　3．分布式控制和集中式控制选择原则
　　（1）环型结构的双电源网络，要采用分布式控制方案，但在具备通信通道的场合，应能自动利用通道交换信息，以改善和提高分布式控制的性能和效率，采用集中控制与分布控制相结合原则。
　　（2）对于三电源以上的多电源网络结构，在依靠分布式智能难以达到满意的控制效果时，可采用集中式控制。使用集中式控制必须具有速度快、稳定、可取的通信通道。
　　（3）辐射型结构的电网，一般应采用分布式控制，自动切除和隔离故障，恢复故障点前非故障区域的供电。