摘要 在分析当前普遍使用的配电网馈线自动化控制方案的基础上，提出适合我国目前配电网的最佳控制方案。并以河北省行唐配电网为例给出具体实施方案。
配电网馈线自动化是配电系统提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段。因此配电自动化过程中首先进行的往往都是配电网馈线自动化，这也是配电自动化的基础。当前馈线自动化采取多种控制方案，可分为利用自动开关设备智能控制机构和负荷开关配合通信系统两类。控制方案实现故障的判断、隔离和非故障段的自动恢复供电。
随着电子技术、计算机技术和信息传输技术的发展以及一次设备的小型化、智能化，馈线自动化技术也得到不断发展和提高。馈线自动化控制方式经历了从现场设备智能机构控制到负荷开关配合通信系统的转变。总体来看，控制方式有以下几种：
1 带时限电压—时间型(V—T)重合式自动分段器控制方式
这种控制方式采用电压—时间(V—T)型分段器，不需要通信手段，它凭借分段器加压或失压的时间长短来控制其动作，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。
图1中，QR1，QR2为变电所出线重合器，变电所设置故障区段指示器。FD1～FD5为V—T型重合式自动分段器，分段器上配置有故障检测器(FDR)，可以人工设定x时限和y时限。x时限为分段器在前级开关合闸，而使其控制器得压后延时合闸的时限。y时限，又称故障探测时间，在分段器经过x时限闭合有电压时开始计时，若在y时限内检测到线路失压，分段器就被锁定在分闸状态。FD1～FD2、FD4～FD5为常闭分段器，FD3为常开分段器。正常运行状态下，当任一侧的供电电源失去后，FD3的FDR开始计时，其时限整定值x′>(QR二次重合闸时间)+(分段器个数)×(每一分段器的x时限)。重合器QR1、QR2整定为四分三合。
如图1所示，当L2段发生故障时，变电所的QR1保护动作时间t秒后跳闸，为在瞬时故障时避免短时停电，将分段器失压后自动分闸的短暂时延z适当延长，使一次快速重合限制在z时限内完成。这样，如果是瞬时故障，QR1快速重合后即恢复供电;如果是永久性故障，QR1重合于短路故障点，t秒后再一次跳闸，使分段器FD1、FD2因断电而分闸，A段供电暂停。QR1在一定时间间隔后第二次重合，分段器FD1按预先设定的x时限合闸送电。L2区段故障依然存在，FD1关合在故障线路上而使QR1再度跳闸，L1区段又再度停电，FD1分段器又分闸，不过这时因为FD1的FDR在y时限内检测到又失去电压，因而将FD1闭锁在分闸状态，待下次再得电时也不再自动重合。QR1第三次重合后，恢复L1段供电。FD1因处于闭锁状态，因而将有故障的L2段与电网隔离。此时，设置在变电所的故障区段指示器与QR1联动，按时间的长短显示出故障在L2段。
此时FD2仍处于分闸状态，FD3在时限x′后闭合，延时x时限后FD2闭合到故障段，另一侧QR2检测到故障而跳闸。FD5、FD4依次断开，FD3检测到失压闭合，FD2的FDR实际检测到的y时限小于整定的y时限，因而FD2也闭锁于分闸状态，QR1再一次重合后，FD4、FD5依次延时x后闭合，然后FD3延时x也闭合，从而恢复对L3～L6的供电。
由上述动作过程分析可以看出时限x>y，如在x时限内其得电时间大于y，则表明此段无故障，开关不会闭锁。同时y时限必然大于故障开始时QR1与分段器延时分闸之和，即y>(t+z)。变电站内QR1、QR2根据第二次合闸到再次跳闸的时间来判断故障发生在哪一段，如x
这种控制模式采用V—T型分段器，不需要通信手段，通过检测电压加时限，经多次重合即可实现故障自动隔离，投资比较少，且其数量可任意选定。但存在如下问题：
(1) 为隔离故障段，如A出线上任一段故障，波及到非故障段B出线，使非故障段也要短时停电;
(2) 当馈线较长，分段多时，逐级延时的时限也较长，对系统影响较大;
(3) 经多次重合才能隔离故障，对配电系统和一次设备有一定的冲击。
2 重合器就地隔离故障方式
采用重合器作为馈线分段开关，重合器具有切断短路电流的能力和自身的保护和自动化功能，可实现馈线故障就地隔离，自动恢复非故障段供电。重合器重合次数和保护动作延时时间可以整定。如图2所示，这种控制方式由变电站重合器QRx、QRy、及线路重合器QR1～QR5组成。QR1、QR2、QR4、QR5是常闭重合器，QR3是常开重合器。QR1、QR5、QR2、QR4控制器时刻监视着电源侧的电压，一旦失压，QR1、QR5在预先整定的延时后分闸并闭锁;QR2、QR4在比QR1、QR5稍长的时延后改变其最小脱扣电流值(小于QR3的脱扣电流值)及到合闸闭锁的动作次数。QR3的控制器时刻监视这两侧的电压，无论哪一边失压，将比QR2、QR4的动作时间又有稍长的延时后关合。
a.若L1段发生永久性故障，变电站重合器QRx重合一次不成功闭锁，QR1、QR2、QR3同时检测到失压，如果失压在QR1预定的时延内没有恢复，QR1分闸并闭锁，稍后，QR2自动改变其最小脱扣电流，且改变其动作为一次合闸不成功闭锁于分闸状态，以便同QR3配合。再稍后，QR3合闸，仅QR1保持在打开位置，整个环路L2～L6由B侧供电; b.若L2段发生永久性故障，QR1动作到分闸闭锁，QR2、QR3检测到失压。QR2随即脱离原状态，如a.一样，改变其最小脱扣电流及动作次数。QR3在比QR2稍长的时延后合闸于短路状态，QR2上因流过短路电流而分闸，然后一次合闸不成功闭锁，将L2段故障隔离，L3段由B侧供电; c.若L3段发生永久性故障，QR2动作到分闸闭锁，联络重合器QR3检测到失压，合闸于故障状态，在预定的延时和操作次数(如可整定为两分一合)后也闭锁于分闸状态，故障段由QR2、QR3隔离。L1、L2段由A侧电源供电。
QR1、QR2(或QR4、QR5)的配合可通过整定t—I特性和动作电流来实现。如t-I特性和动作电流难以满足配合要求，可整定QRx、QRy 四分三合，QR1、QR5三分两合，QR2、QR4两分一合。
采用重合器控制方式实现馈线自动化功能同方式1相同之处在于均不需要通信手段。重合器控制方式利用重合器多次重合及保护动作时限的相互配合就可实现故障自动隔离、自动恢复供电。它与方式1相比有很大的进步：通过整定线路上各重合器的动作特性，利用重合器本身切断短路电流的能力，经过短时停电就可将线路上某段故障隔离，减少了出线上开关的动作次数。但是重合器控制方式存在以下问题：
(1) 环路上重合器之间保护的配合靠延时来实现，分段越多，保护级差越难配合。
(2) 为与重合器保护级差相配合，变电站出线断路器是最后一级速断保护，分段重合器越多，出线开关速断保护的延时就越长，对配电系统的影响也越大。
(3) 重合器具有切断故障电流的能力，造价高，因此投资比较大。
由于以上原因，限制了重合器组网的使用范围。
3 集中远方监控实现馈线自动化功能
如图3所示，变电站出口采用自动重合器QR1、QR2，馈电线路上装设常闭电动负荷开关FK1、FK2、FK4、FK5，联络开关装设常开负荷开关FK3。负荷开关处装设有远方馈线终端装置(FTU)它与配调中心通信传送故障信息，由配调中心下发命令实现故障定位及恢复供电。QR1、QR2整定为两分一合。变电站出口采用具有至少两次重合闸的重合器(或断路器)。这种控制方式中负荷开关必须与上一级自动重合器配合使用。在配电网中常用真空负荷开关构成配电自动化系统。
以L2段发生永久性故障为例分析其动作过程：L2段故障后，重合器QR1重合失败而形成闭锁，位于FK1处的FTU检测到两次短路电流及失压，FK2处的FTU只检测到两次失压，没有检测到短路电流，控制中心通过通信系统得到这些数据后判定故障点在FK1、FK2之间。处理对策是断开负荷开关FK1、FK2以隔离故障，闭合QR1以恢复L1段供电，闭合FK3以恢复L3段的供电。故障区域的供电将在维修人员排除L2段故障之后恢复。
这种控制方式除变电站使用重合器(或断路器)，外全部使用负荷开关。由于负荷开关造价低且易构成复杂的网络，因而有着广泛的应用前景。但这种控制方式必须以高可靠性的通信系统为基础，一旦通信出现故障，整个系统将陷入瘫痪。而如果线路上采用分段器，通信故障后分段器仍可利用整定x、y的时限实现故障隔离，因而可靠性更高。另一方面，这种控制方案的控制软件较复杂，要求准确判断出故障。
4 应用实例
由以上分析可以看出，以现场控制设备智能机构实现的控制方案通常经过开关的多次重合才能实现，对电网冲击比较大;而负荷开关配合通信系统虽能依次定位，但过分依赖于通信系统，可靠性不高。为此本文提出1种将两种控制方式结合起来的控制方式，即远方监控与就地控制相结合的控制方式，并将此用于河北省行唐县配电网。图4为河北省行唐县配电网结构示意图，图5为该配电网开关设备选择及分布示意图。
该控制方案在变电站出口装设重合器，为躲过瞬时故障，重合器应在分段器延时分闸z时限内完成一次快速合闸，可整定为三次重合闸。馈线上装设常闭电压—时间型分段器，其动作特性仍由其x时限及y时限来确定。联络开关采用常开重合器，失压后较长的整定的时限x′后闭合，可整定为两次重合。这样可以充分利用重合器的多次重合功能，与分段器配合实现就地隔离故障，同时作为远方监控的后备。而远方监控通过通信系统实现故障段的一次定位、隔离及恢复供电。为避免二者之间的冲突，在重合器及分段器的控制器中进行软件接口设置。具体时限过程以图5配网开关设备分布图中故障点为例说明。
如图6，若为瞬时故障，QO1在tk秒后快速跳闸，第一次快速重合后恢复供电;若为永久性故障则快速重合后tk秒又一次跳闸。由于z大于QO1快速重合间隔，因而分段器在QO1第二次跳闸之后延时z时限后分闸。在QO1的重合间隔tj内，通信系统将故障信息传送控制中心，故障检测软件通过判断FD1流过两次故障电流、两次失压，FD2有两次失压，无故障电流，因而判断出故障段，下达遥控命令，拉开FD1并闭锁，闭锁QO3然后合上FD2。如通信正常，tj内开关设备接受到遥控信息，则停止其控制器内的计时装置，终止其后的动作过程，否则按图示时序完成故障判断、隔离。该方案联络开关采用常开重合器，避免引起非故障段的短时停电。
5 结束语
综上所述，该方案具有以下特点：
(1) 变电站出口装设重合器，可充分利用它的多次重合功能，通过整定合适的重合间隔时间和延时分、合闸时间即可快速消除瞬时故障(一次重合);永久性故障采用一次定位并隔离故障;二次重合后恢复非故障段的供电。
(2) 联络开关运用常开重合器Q03，可避免Q01-FD1-Q03线段发生故障波及到Q02-FD3-Q03线段，Q03检测到失压闭合可切断短路电流，对FD1-Q03线段故障再次重合闭锁隔离故障，对Q01-FD1线段故障Q03再次重合可恢复对FD1-Q03线段供电。
(3) 远方监控与就地隔离控制方式在前几种控制方式的基础上取长补短，一方面借助于通信系统实现了准确快速一次定位，隔离故障;另一方面通信出现问题时可以使就地自动控制作为后备。除此而外，重合器和分段器均具有在杆下当地用遥控器实施遥控分/合闸的功能。
参考文献
[1] 王章启，顾霓鸿.配电自动化开关设备M.中国电力出版社1998.
[2] 林功平.配电网馈线自动化及其应用J. 电力系统及其自动化 1998(4).
[3] 朱寿斌周任华. 馈线自动化技术及其应用J.电力自动化设备1999(4).
作者简介
顾秀芳(1974-)，女，内蒙古人，硕士，毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，现从事配电网自动化方面的研究与教学工作。
（转载）
