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【摘要】在自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信傳輸技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，配電網(wǎng)可靠性的提高已經(jīng)越來(lái)越依賴自動(dòng)化保護(hù)，本文探討適用于城市新區(qū)的配電自動(dòng)化建設(shè)方式，對(duì)比分析常見的配電自動(dòng)化方案的優(yōu)劣，針對(duì)適用于城市新區(qū)的10kV網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的智能配電網(wǎng)配電自動(dòng)化建設(shè)方式的選擇提出建議。

【關(guān)鍵詞】配電自動(dòng)化；光纖縱差；智能分布式；光纖通信；智能配電網(wǎng)；供電故障恢復(fù)

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司明確提出建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的目標(biāo)戰(zhàn)略，在配電網(wǎng)網(wǎng)架不斷改進(jìn)完善的形勢(shì)下，配電自動(dòng)化對(duì)電網(wǎng)的支撐作用將更加突出。隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各種經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、社會(huì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題逐漸突出，建設(shè)新區(qū)成為各地政府建設(shè)現(xiàn)代城市的必然選擇，而智能光纖縱差分布式配電自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，為城市新區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)提供一個(gè)能夠滿足其高供電可靠性要求的合適解決方案。

1城市新區(qū)中壓配電網(wǎng)

1.1城市新區(qū)建設(shè)

21世紀(jì)后，我國(guó)迎來(lái)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展階段，各地政府多采用新建城市新區(qū)的方式來(lái)滿足城市人口不斷增加的形式，各地城市新區(qū)建設(shè)不斷加快，城市新區(qū)配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在快速推進(jìn)。隨著城市新區(qū)用電設(shè)備種類和負(fù)荷快速增長(zhǎng)，對(duì)配電網(wǎng)供電能力提出更高的要求，不僅要適應(yīng)城市負(fù)荷增長(zhǎng)，更要兼顧城市規(guī)劃布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、用戶用電需求提高等各種外部條件，我國(guó)配電網(wǎng)面臨復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境和更高的建設(shè)要求。

1.2提高城市新區(qū)配電網(wǎng)供電可靠性的方法

我國(guó)城市新區(qū)配電網(wǎng)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，其負(fù)荷集中且密度大，設(shè)備容載比較低，電力設(shè)施供電半徑小，電纜使用率較高，電纜管線通道完善，對(duì)供電可靠性要求高。所以針對(duì)城市新區(qū)的特點(diǎn)，配電網(wǎng)在建設(shè)階段一般可以通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)提高配電網(wǎng)供電可靠性：（1）優(yōu)化一次網(wǎng)架。考慮到城市新區(qū)的定位一般是城市未來(lái)的中心區(qū)域或者工商業(yè)集聚區(qū)，不管是園區(qū)企業(yè)用戶還是普通居民用電負(fù)荷都非常集中，用戶對(duì)電力依賴程度高，停電的造成損失比其他地區(qū)更加大，相應(yīng)的中壓網(wǎng)絡(luò)一次網(wǎng)架必須具有高的可靠性及很強(qiáng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力。因此，城市新區(qū)的10kV中壓電網(wǎng)一般建議采用雙環(huán)網(wǎng)線路架構(gòu)，整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)清晰，保證線路“N-1”通過(guò)率，當(dāng)其中一條線路故障時(shí)，整條線路可以劃分為若干部分由其余線路轉(zhuǎn)供，可以使客戶同時(shí)得到兩個(gè)方向的電源，供電可靠性較高，運(yùn)行較為靈活。在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，還可以采用“花瓣式”等具有更高靈活度和可靠性的接線方式，各地供電企業(yè)可以根據(jù)自身供電需求和能力靈活選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。（2）提高配電網(wǎng)自動(dòng)化水平。配電自動(dòng)化是通過(guò)建立完善的信息通信網(wǎng)絡(luò)，使配電網(wǎng)中各種類型的系統(tǒng)信息得到有效管理和控制，從而保證配電網(wǎng)供電質(zhì)量和效率，提高安全性。配電自動(dòng)化實(shí)施后，故障點(diǎn)和故障原因由自動(dòng)化設(shè)備或主站后臺(tái)通過(guò)預(yù)設(shè)邏輯進(jìn)行判斷，快速提出相應(yīng)的解決方案，使運(yùn)行人員能夠快速響應(yīng)，有效縮短用戶的停電恢復(fù)時(shí)間。配電自動(dòng)化相較一次網(wǎng)架，投資小見效快，目前已經(jīng)成為提高配電網(wǎng)供電可靠性的主要手段。目前電網(wǎng)一般采用有線光纖和無(wú)線公網(wǎng)兩種方式保證配電信息通信通道，因?yàn)榭紤]到網(wǎng)絡(luò)安全原因，一般光纖方式用于需要實(shí)現(xiàn)“三遙”（遙測(cè)、遙信、遙控）的重要配電線路，而無(wú)線公網(wǎng)方式則用于“二遙”（遙測(cè)、遙信）的分支線路。城市新區(qū)由于具備相對(duì)完善的電纜管線通道，光纜建設(shè)將不再是阻礙配電自動(dòng)化實(shí)施的主要因素，對(duì)普及“三遙”功能的配電自動(dòng)化非常有利。

2配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

（1）智能分布式FA。在基于傳統(tǒng)線路保護(hù)的配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，存在諸多現(xiàn)有保護(hù)和無(wú)法解決的問(wèn)題，如過(guò)流保護(hù)定值級(jí)差不易配合，故障后可能造成變電站出口斷路器跳閘，造成全線停電，無(wú)法將停電范圍最小化；停電后的故障隔離、供電恢復(fù)由配電主站通過(guò)人工確認(rèn)控制完成，全過(guò)程停電時(shí)間一般在幾分鐘到幾十分鐘，無(wú)法滿足新區(qū)99.999%的供電可靠性指標(biāo)。而隨著自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展、城市化進(jìn)程不斷加速對(duì)供電可靠性要求不斷提高，智能分布式饋線自動(dòng)化（簡(jiǎn)稱智能分布式FA，F(xiàn)A：FeederAutomation饋線自動(dòng)化）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能分布式FA技術(shù)屬于就地式饋線自動(dòng)化方式的一種，其基于實(shí)際網(wǎng)架中相鄰開關(guān)的終端間對(duì)等通信，通過(guò)配電終端之間的故障處理邏輯，能夠在自適應(yīng)開環(huán)與合環(huán)運(yùn)行方式的情況下，對(duì)電纜線路或母線故障后實(shí)現(xiàn)故障快速的隔離，以及完成非故障區(qū)域的及時(shí)恢復(fù)供電，并將故障處理結(jié)果上報(bào)給配電自動(dòng)化主站，配電自動(dòng)化主站和子站不參與故障的處理過(guò)程，可以極大地加快故障恢復(fù)速度，縮短用戶停電時(shí)間，提高供電可靠性。（2）光纖縱差式FA。隨著城市新區(qū)中分布式能源的大量接入，配電網(wǎng)也變成復(fù)雜的多電源源網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的基于單端電氣量設(shè)置過(guò)流保護(hù)為主保護(hù)的分布式FA配網(wǎng)保護(hù)方案在實(shí)際應(yīng)用中若系統(tǒng)發(fā)生故障，短路電流的大小及其流向必然會(huì)受到附近分布式電源的影響，會(huì)導(dǎo)致原有保護(hù)出現(xiàn)靈敏度低、拒動(dòng)和誤動(dòng)等問(wèn)題。在這種情況下，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)和潮流計(jì)算方法也不再適用。近年來(lái)，在智能分布式FA和光纖縱差保護(hù)基礎(chǔ)上做出了深度融合，提出了改進(jìn)的智能分布式FA—光纖縱差式FA。光纖縱差式FA中的光差保護(hù)，在進(jìn)行故障判別時(shí)只需要線路兩端的電流量，無(wú)須考慮故障電流方向，保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)，不存在死區(qū)，且在配網(wǎng)各種接線方式下，均能很好地滿足繼電保護(hù)的快速性、靈敏性和可靠性等要求。

3兩種分布式FA技術(shù)路線對(duì)比分析

智能分布式FA技術(shù)目前的兩種解決方案：對(duì)等通信分布式FA和光纖縱差式FA各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面分別從技術(shù)角度和實(shí)現(xiàn)方式方面進(jìn)行對(duì)比分析。（1）對(duì)等通信分布式FA。對(duì)等通信分布式FA技術(shù)通過(guò)配電終端之間相互通信實(shí)現(xiàn)饋線的故障快速定位、隔離和非故障區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電的功能，并將處理過(guò)程及結(jié)果上報(bào)配電自動(dòng)化主站而根據(jù)智能配電網(wǎng)的相關(guān)要求，具有與集中式FA完全兼容、快速故障處理、縮短停電時(shí)間、一般不需考慮級(jí)差配合等特點(diǎn)。其在雙環(huán)網(wǎng)中的每個(gè)配電節(jié)點(diǎn)及變電站出線側(cè)配置智能分布式DTU，利用DTU之間的水平對(duì)等通訊進(jìn)行信息傳輸。從而在發(fā)生故障時(shí)利用互傳的信息定位、切除故障，并在小區(qū)域內(nèi)判斷故障恢復(fù)路徑，并將處理過(guò)程和結(jié)果上報(bào)配電自動(dòng)化主站。（2）光纖縱差分布式FA。光纖縱差分布式FA技術(shù)屬于光纖差動(dòng)保護(hù)與分布式配電自動(dòng)化方案的技術(shù)結(jié)合技術(shù)，光纖差動(dòng)目前比較成熟的應(yīng)用在110kV等高電壓等級(jí)的主保護(hù)方面，應(yīng)用在10kV配網(wǎng)屬于成熟技術(shù)下移擴(kuò)展，該技術(shù)通常適用于對(duì)供電可靠性要求特別高的核心地區(qū)或供電線路，與城市新區(qū)的定位相匹配。光纖縱差分布式FA技術(shù)需要在雙環(huán)網(wǎng)中的每個(gè)配電節(jié)點(diǎn)及變電站出線側(cè)配置一體化配電保護(hù)終端設(shè)備，利用一體化配電保護(hù)終端設(shè)備具有的光纖差動(dòng)保護(hù)快速、靈敏地切除故障；環(huán)內(nèi)一體化配電保護(hù)屏柜之間通過(guò)光纜連接，形成HSR組態(tài)環(huán)網(wǎng)，進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊。從而準(zhǔn)確定位故障、快速切除故障。同樣，也可在故障切除后通過(guò)環(huán)內(nèi)裝置之間的交互通信選擇區(qū)域內(nèi)最優(yōu)故障恢復(fù)方案。（3）技術(shù)對(duì)比（見表1）。對(duì)等通信分布式FA優(yōu)勢(shì)主要在于：能夠獨(dú)立于主站系統(tǒng)進(jìn)行故障的隔離與恢復(fù)；水平通訊使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠標(biāo)準(zhǔn)建模，使配電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)增刪操作不會(huì)影響原有FA系統(tǒng)運(yùn)行，可適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建等需求。光纖縱差分布式FA的優(yōu)勢(shì)主要在于：具有保護(hù)原理簡(jiǎn)單可靠，集成度高，保護(hù)范圍明確，且不受電力系統(tǒng)振蕩影響等優(yōu)點(diǎn)，具備良好的選擇性和靈敏度；可有效解決分布式電源接入后配電網(wǎng)潮流及結(jié)構(gòu)的變化對(duì)保護(hù)產(chǎn)生的影響；不受運(yùn)行方式變化的影響，可適用于配電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行時(shí)故障的判別與隔離，整體動(dòng)作時(shí)間極快。對(duì)等通信分布式FA和光纖縱差式FA具有共同的缺點(diǎn)：對(duì)配電終端自身性能以及對(duì)水平通訊網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性有很高的要求。從技術(shù)角度，光纖縱差式FA相比對(duì)等通信分布式FA具有一定優(yōu)勢(shì)，但其還具有邏輯復(fù)雜、運(yùn)維難度大、系統(tǒng)集成成本高等局限，但隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)運(yùn)維力量的加強(qiáng)，相信這些問(wèn)題將逐步得到解決。

4結(jié)語(yǔ)

本文介紹了兩種適用于城市新區(qū)高可靠性配電網(wǎng)建設(shè)的饋線自動(dòng)化技術(shù)，并進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論：光纖縱差式FA技術(shù)集中了光纖縱差保護(hù)快速動(dòng)作和智能分布式FA智能判斷切除故障恢復(fù)供電兩者的優(yōu)點(diǎn)，比智能分布式FA動(dòng)作速度更快，比光纖縱差保護(hù)更智能，將為城市新區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)提供助力。

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作者：張道遠(yuǎn) 單位：鄭州祥和電力設(shè)計(jì)有限公司