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馈线故障处理技术综述 |
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| 馈线故障处理技术综述 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:37:10  |
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[摘 要] 为了实现馈线故障快速切除、故障区域隔离与非故障区域的尽快恢复，缩小停电面积并减小停电时间，许多学者提出了馈线故障处理技术。馈线故障处理技术的发展经历了人工式、分布式和集中式三个阶段。本文对已提出的馈线故障处理技术进行了综述，分析了各自特点以及应用范围，为我国的配电系统自动化系统应用提供技术参考。
[关键词] 馈线 故障处理 自动化
0 引言
馈线（也称配电线路、馈电线路）是配电系统的重要组成部分，由于运行条件复杂，馈线故障经常发生。馈线故障不可避免地将影响系统对用户的正常供电。随着用户对电能质量的要求的提高，作为馈线自动化技术核心的馈线故障处理技术显得越来越重要。
馈线故障处理技术的发展经历了三个阶段，即人工处理、分布式自动处理和集中式自动处理。人工式的故障处理需要人的干预才能切除故障，恢复非故障区域供电。分布式自动处理不需要人工干预，设备之间不需要通信或者只需要局部通信，然后切除故障，恢复非故障区域供电。集中式自动处理技术是以全网的通信为基础的，由系统主站控制故障切除和非故障区域供电恢复。本文对以上三种方式的馈线故障处理技术进行了综述，分析了各自特点，应用范围，为我国的配电自动化系统应用和开发提供技术参考。
1 人工式馈线故障处理技术[1]
图1 人工式馈线故障处理技术
早期的馈线故障处理是人工式的。人工式馈线故障处理技术的结构如图1所示，其中，CB－断路器；S－负荷开关；F－故障点； －故障指示器；L－分支负荷。
它由安装在变（配）电站配电线路出口处的电流速断保护、出口断路器、安装在其它位置的负荷开关和故障指示器组成。配电线路任意区段故障后，电流速断保护动作，出口断路器动作跳闸，根据故障指示器所指示的位置人工拉开两端的负荷开关隔离故障区段，然后再重新闭合断路器恢复未故障部分的供电。该系统构成简单，运行人员工作量大，用户停电时间长，是我国城市配电网和农村配电网改造的对象。
2 分布式馈线故障处理技术[3-7]
上世纪80年代，一些发达国家出现了利用分段器、重合器等智能开关设备为标志的馈线故障处理技术[1] [2]，如图2所示。在该技术中，故障区段的查找、隔离和非故障部分的恢复供电是靠分段器、重合器的反复配合动作来自动实现的。基本原理有电压型[3-6]和电流型[7]，现以图2为例分别说明其工作原理。
1） 电压型
所谓“电压型”实质指设备是基于电压、时间配合的原理进行工作，其正常工作和对事故的判断处理均是以电压为基本判据。通过每一区段投入的延时逐级送电来判断故障区间。假设在图2中F点发生了故障，变电站保护将会因检测到故障电流而开断出线断路器，随后各级杆上开关失压分断。经过延时，站内出线断路器一次重合闸。柱上开关按设定的延时时间逐一关合。如果该次故障属于瞬时故障，那么当开关闭合后，故障消失，恢复正常供电状态。但是假如故障为永久性故障，那么当开关闭合后，由于故障并未消失，断路器将再次跳闸，重合失败；此时，故障区间的前后两级开关因感受到故障电压而闭锁，从而隔离故障区间。由于配电自动化设备已隔离了故障段，所以再次重合，对故障段的前端线路恢复供电。环网点的联络开关在感觉到一侧失去电压后，经过预置的延时后自动投入，恢复非故障区域供电。
2） 电流型
所谓“电流型”实质指设备是基于电流、时间配合的原理进行工作。如分段器采用负荷开关，则故障处理过程同电压型。下面将说明如分段器采用断路器的电流型馈线故障处理技术基本原理。
所有的分段开关采用断路器并配置电流保护，变电站出口配置电流保护和断路器。故障发生后，变电站出口速断保护跳闸，分段开关失压分闸，然后变电站出口保护改为延时速断，依次重合分段开关，合到故障点时，该分段开关处速断电流保护出口跳闸，切除故障。环网点的联络开关在感觉到一侧失去电压后，经过预置的延时后自动投入，恢复非故障区域供电。
分段器和重合器之间不需要通信，也无需人工干预，是一种比较合理的配电线路自动化模式。但存在如下问题：(1) 经多次重合, 才能隔离故障, 对配电系统和一次设备有一定冲击；(2) 为了故障隔离, 非故障区段也要短时停电；( 3) 当馈线长, 分段多时, 逐级延时的时限越长, 对系统影响越大。因此这种方式适用于供电半径较长，负荷分散，馈线传输容量不大的线路，如城郊、乡镇和一般村庄。目前这种馈线故障处理技术已在我国获得应用[2][3][4][5]。
图2分布式馈线故障处理技术
3 集中式馈线故障处理技术[8-11]
图3 集中式馈线故障处理技术
近年来，随着通信技术的快速发展，出现了基于馈线终端单元FTU(Feeder Terminal Unit)和网络通信的馈线故障处理技术，见图3。CB－断路器；S－负荷开关（或者断路器）；L－分支负荷；FTU－配电线路终端单元；F－故障点
在该技术中，故障的查找、隔离以及恢复供电是靠FTU采集故障信息并上传给调度中心，断路器和负荷开关（该负荷开关也可以更换为具有开断短路电流能力的断路器）的分合操作是由调度中心控制的。一种原理是基于电流信息判断故障。当本开关所监测的线路电流大于启动电流，而相邻开关的线路电流的增量方向相反或无流，调度中心认为该开关和上述相邻开关区段故障。调度中心下令该开关第二次过流时分闸并锁定其状态，并通知与上述开关相邻开关分闸并锁定状态，从而隔离故障区段。调度中心根据故障区段和环网开关处的位置判断是否需要闭合环网开关。若故障远离环网开关，则下令合上联络开关，恢复非故障区域的供电；若故障与环网开关相邻，则闭锁联络开关。另一种原理是基于电压电流信息判断故障。根据FTU采集的电压电流信息：如一条线路两端，一段电流增大、电压降低；另一端电流降低、电压也降低，判断此线路为故障区域。然后由调度中心下令切除故障区域，恢复非故障区域供电。
该技术具有很高的自动化水平，开关只需一次动作，避免馈线出线开关多次重合, 准确快速定位故障区段。但是它需要可靠地通信，需要建设庞大而且复杂的通信网络，建设费用较高。一般适用于大型城市的负荷密集区或对供电可靠性要求较高的工业园区。
4 结论
本文对已提出的馈线故障处理技术进行了综述，分析了各自特点，为我国的配电系统自动化系统应用提供参考。人工式馈线故障处理技术由于不能满足供电可靠性的要求，已逐渐被分布式的馈线故障处理技术取代。分布式的馈线故障处理技术能基本满足我国现阶段馈线自动化的需要，并易于与以后的配电自动化系统兼容，是现在馈线自动化系统的主要应用技术。而集中式馈线故障处理技术将是发展的方向。
参考文献
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[2]徐丙垠，馈线自动化技术 [J], 电网技术，1998，22（3）：54－60
[3]陈勇，海涛，电压型馈电自动化系统 [J]，电网技术，1999，23（7）：31－33
[4]孙福杰，何俊佳，邹积岩，基于重合器和分段器的10kV环网供电技术的研究与应用 [J]，电网技术，2000，24（7）：33－36
[5]刘健，张伟，程红丽，重合器和电压－时间型分段器配合的馈线自动化系统的参数整定 [J]，电网技术，2006，30（16）：45－49
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[7] 程红丽, 张伟，刘健，合闸速断方式馈线自动化的改进与整定[J]，电力系统自动化，2006，30（15）：35－38
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[10] 刘健，倪建立，配电自动化系统[M]，北京：中国水力电力出版社，1999.
[11] 叶世勋，张步林，叶曦等，金藤工业园配电网自动化系统及其技术讨论配电自动化系统[J]，电力系统自动化，1998，22（8）：61－
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