摘要：近幾年，西北地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)有了較大發(fā)展。用電負(fù)荷逐年增加，農(nóng)村用電不僅要求改造后的農(nóng)網(wǎng)運行有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且也對供電可靠性和供電質(zhì)量有了進(jìn)一步要求。本文通過對比分析，提出采用重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器相互配合的饋線自動化系統(tǒng)來實現(xiàn)西北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)的饋線自動化。以提高改造后的農(nóng)網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量，滿足當(dāng)前及今后一段時期西北地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng) 重合器 過流脈沖計數(shù)分段器配合 饋線自動化系統(tǒng) 1 引言 　　對于電網(wǎng)架空配電線路，58％左右故障是暫時性故障。重合閘是在發(fā)生暫時性故障后迅速排除故障并恢復(fù)供電的有效手段，大部分主變電站的10kV出線均配備了重合閘設(shè)備。隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的進(jìn)行，10kV配電網(wǎng)被改造成多分段、多連接多供電途徑的網(wǎng)格網(wǎng)，東部發(fā)達(dá)地區(qū)的城區(qū)配電網(wǎng)基本實現(xiàn)了配電自動化，在沿線主要開關(guān)處裝設(shè)饋線終端單元（FTU）。在此情況下，線路發(fā)生暫時性故障時，依賴FTU的重合閘策略可有效地排除故障并恢復(fù)供電。但是過去很長一段時期，由于我國西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)比較落后，農(nóng)網(wǎng)改造中，人們更多的關(guān)注是放在經(jīng)濟(jì)性上的，對農(nóng)網(wǎng)的供電可靠性和供電質(zhì)量重視不夠。因此，西北地區(qū)部分改造完成的農(nóng)網(wǎng)雖然使農(nóng)民用電負(fù)擔(dān)減輕，但供電可靠性和供電質(zhì)量仍停留在原有的水平上。隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)高速增長，西北地區(qū)的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也獲得了長足發(fā)展，用電負(fù)荷不斷增大，對供電可靠性和供電質(zhì)量要求也在不斷提高。如果我們對當(dāng)前農(nóng)村用電的變化情況不加深入了解，做長遠(yuǎn)考慮，勢必造成在農(nóng)網(wǎng)改造完成后其已經(jīng)又落后于現(xiàn)實發(fā)展要求的不良后果。鑒于此，西北地區(qū)的農(nóng)網(wǎng)改造，應(yīng)當(dāng)在考慮經(jīng)濟(jì)性的同時，必須對供電可靠性和供電質(zhì)量加以足夠的重視，盡可能在不大幅增加改造費用的情況下，選擇合理方案，實現(xiàn)西北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線的自動化,確保農(nóng)村電網(wǎng)供電的可靠性和供電質(zhì)量。 2 兩種饋線自動化系統(tǒng)的比較 　　當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)中常采用的饋線自動化系統(tǒng)有兩種: 一種是采用配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng); 另一種為基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。 2.1基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng) 　　典型的基于饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)的工作流程是：各終端設(shè)備FTU分別采集相應(yīng)柱上開關(guān)的運行情況，如負(fù)荷、電壓、功率和開關(guān)當(dāng)前位置、儲能完成情況等，并將上述信息經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)傳至遠(yuǎn)方的配電自動化控制系統(tǒng)，各FTU還可以接受配電網(wǎng)絡(luò)自動化控制中心下達(dá)的命令進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)方倒閘操作以優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)的運行方式。在故障發(fā)生時，各FTU記錄下故障前及故障時的主要信息，如最大故障電流和故障前的負(fù)荷電流、最大功率等，并將上述信息傳至配電自動化控制系統(tǒng)，經(jīng)計算機系統(tǒng)分析后確定故障區(qū)段和最佳供電恢復(fù)方案，最終以遙控方式隔離故障區(qū)段，恢復(fù)健全區(qū)段供電。因此，作為以計算機和通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的饋線終端設(shè)備（FTU）的饋線自動化系統(tǒng)。其主要功能是在正常情況下，遠(yuǎn)方實時監(jiān)視饋線開關(guān)的狀態(tài)、饋線電流和電壓情況，實現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作，在負(fù)荷不均勻時，通過負(fù)荷均衡化達(dá)到優(yōu)化運行方式的目的。在故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復(fù)對非故障區(qū)域的供電。該系統(tǒng)所需的主要設(shè)備為FTU、通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域工作站、配電自動計算機系統(tǒng)。它的主要優(yōu)點集中體現(xiàn)在: ①故障時隔離故障區(qū)域，正常時監(jiān)控配網(wǎng)運行，可優(yōu)化運行方式，實現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運行;②恢復(fù)健全區(qū)域供電時，可以采取安全和最佳措施; ③可以和GIS（Geographic Information System配電地理信息系統(tǒng)）等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全局信息化。該系統(tǒng)的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高，同時還需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)。適合于城網(wǎng)等供電途徑多的網(wǎng)格狀配電網(wǎng)和其它對供電可靠性要求高的區(qū)域，由于成本高，因此不適合于西部地區(qū)農(nóng)網(wǎng)。 2.2基于配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng) 　　基于配電自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)其關(guān)鍵設(shè)備為重合器（Recloser）和分段器（Sectionalizer）。重合器是一種自具控制及保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備，它能按預(yù)定的開斷和重合順序自動開斷和重合操作，并在其后自動復(fù)位或閉鎖。它可以代替變電站的出線斷路器，其功能是: 當(dāng)事故發(fā)生后，如果重合器經(jīng)歷了超過其定值的故障電流，則跳閘，并按預(yù)先整定的動作順序作若干次合、分閘的循環(huán)操作，若重合成功則自動終止后續(xù)動作，并經(jīng)一段延時后恢復(fù)到預(yù)先的整定狀態(tài)，只有通過手動復(fù)位才能解除閉鎖。它可以避免瞬時性故障對電網(wǎng)的影響。分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備。當(dāng)發(fā)生永久故障時，分段器可在預(yù)定次數(shù)的分合閘操作后閉鎖于分閘狀態(tài)從而達(dá)到隔離故障線路區(qū)段的目的; 若分段器未完成預(yù)定次數(shù)的分合閘操作，故障就被其它設(shè)備切除了，則其將保持在合閘狀態(tài)，并經(jīng)一段延時后恢復(fù)到預(yù)先整定狀態(tài)，為下一次故障做好準(zhǔn)備。分段器不能分段短路故障電流。 　　當(dāng)前有四種典型的配電自動化開關(guān)設(shè)備的相互配合實現(xiàn)饋線自動化的模式: 即重合器和重合器配合模式、重合器和電壓－時間型分段器配合模式、重合器和電源－電流型分段器配合模式以及重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。 　　基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費用低，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，不存在電源提取問題。雖然存在著諸如: 僅在故障時起作用，正常運行時不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行方式; 調(diào)整運行方式后，需到現(xiàn)場修改定值; 恢復(fù)健全區(qū)域供電時，無法采取安全和最佳措施；多次重合，對設(shè)備沖擊大等缺點。但它因較低的建設(shè)成本和方便的維護(hù)措施，卻能實現(xiàn)饋線的自動化,同時滿足網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性和供電的可靠性，不失為著眼于發(fā)展、立足長遠(yuǎn)西北農(nóng)網(wǎng)改造直接實現(xiàn)饋線自動化的最佳系統(tǒng)。 3 重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)工作情況 過流脈沖計數(shù)型分段器與前級的重合器配合使用，雖然它不能斷開短路故障電流，但有在一段時間內(nèi)，記憶前級開關(guān)設(shè)備開斷故障電流動作次數(shù)的能力。在預(yù)定的記錄次數(shù)后，在前級的重合器或斷路器將線路從電網(wǎng)中短時切除的無電流間隙內(nèi)，過流脈沖計數(shù)型分段器分閘達(dá)到隔離故障區(qū)段的目的。若前級開關(guān)設(shè)備未達(dá)到預(yù)定的動作次數(shù)，則過流脈沖計數(shù)型分段器在一定的復(fù)位時間后會清零而恢復(fù)到預(yù)先整定的初始狀態(tài)，為下一次故障做好準(zhǔn)備。該系統(tǒng)價格較低、工作可靠、維護(hù)方便。根據(jù)西北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)中負(fù)荷密度較小，負(fù)荷對供電質(zhì)量要求不是很高的特點，我們對該配合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬實驗，其工作可靠性令人滿意，能較好的滿足西北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷對供電可靠性的要求，同時也可以保證農(nóng)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性要求。下面就基于實驗對重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合隔離永久性故障區(qū)段的過程作以簡述。 　　圖（a）為網(wǎng)絡(luò)中的部分輻射狀網(wǎng)絡(luò)正常工作情況，A為重合器，B和C采用過流脈沖計數(shù)型分段器，他們的計數(shù)次數(shù)均調(diào)整為2次。圖（b）反映在b區(qū)段發(fā)生永久性故障后，重合器A跳閘，分段器B計過電流1次，由于未達(dá)到整定值（2次），因此，B不分閘而保持在合閘狀態(tài)。圖（c）描述經(jīng)一段時間（延時）后，重合器A第一次重合。圖（d）描述由于再次合到故障點處，重合器A再次跳閘分?jǐn)?，并且分段器B的過流脈沖計數(shù)值達(dá)到整定值2次，因此分段器B在重合器A再次跳閘后的無電流時期分閘。圖（e）描述又經(jīng)過一段延時后，重合器A進(jìn)行第二次重合，而分段器B保持分閘狀態(tài)，從而隔離了故障區(qū)段，恢復(fù)了健全區(qū)段供電。 　　若在b區(qū)段發(fā)生暫時性故障，重合器A跳閘，分段器計過電流一次，由于未達(dá)到整定值（2次），因此分段器B不分閘而保持在合閘狀態(tài)，經(jīng)過一段延時后，暫時性故障消失，重合器A重合成功恢復(fù)了系統(tǒng)供電，在經(jīng)過一段確定的時間以后，分段器B的過電流計數(shù)值清零，又恢復(fù)到其初始狀態(tài)。 　　綜上所述，為滿足農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，西北地區(qū)結(jié)合農(nóng)網(wǎng)改造，選擇重合器和過流脈沖計數(shù)型分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)，適時實行農(nóng)網(wǎng)饋線自動化，既可以在不較大幅度范圍內(nèi)提高網(wǎng)改成本的前提下，確保網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運行，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，又可以有效提高供電可靠性和供電質(zhì)量，保證農(nóng)村生產(chǎn)、生活正常安全用電。