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摘 要：随着配网自动化建设的快速发展，配电自动化技术日趋成熟，智能分布式这个名词越来越频繁地出现，进入我们的生活。本文通过对智能分布式馈线自动化基本原理进行介绍，并分析其在配电网中的应用和发展趋势，希望对电力建设的进一步发展有一定的指导意义。
关键词：智能分布式；自动化；配电网
1 前言
相对其它馈线自动化，智能分布式馈线自动化能够不依赖主站，通过馈线自动化终端内部间的数据交换，实现故障点准确定位及隔离，并快速恢复供电，极大地提高了故障隔离及恢复供电的速度，减少了系统的维护成本，并且当配网中的控制器或开关出现通信或机械异常后，自动启动异常处理机制，确保故障隔离和联络开关的自动转供电。
2 智能分布式的基本原理
所谓智能分布式，就是去中心化，无需主站干预，由各个环网开关的智能终端决策，协同完成配电线路故障定位、隔离以及恢复供电。目前的主流技术是由相邻开关的智能终端之间交换故障检测信息实现故障区段的定位与隔离，由联络开关处的智能终端进行故障点下游非故障区段的供电恢复决策与控制。
通过对传统保护和集中式数字逻辑保护的研究，引入对等式通信网络，形成了新型的网络式保护策略。其核心原理是借助对等式通信网络，将每个开关保护单元检测的数据信息、故障判别信息、开关状态等信息与相邻开关实时共享，使不同地点的保护能够在毫秒级时间内进行协调和配合，保障离故障点最近的断路器跳闸，而其它开关进入后备、不跳闸，使故障停电范围最小、故障停电时间最短，实现了保护的快速性和选择性的统一。这种馈线自动化技术适用于B类及以上供电区域。
网络式保护适用于各种系统运行结构及不同开关类型的组网方式。主要有开环运行模式、闭环运行模式、断路器与负荷开关混合组网模式。开环模式是目前国内应用最为广泛的网架结构，故障处理过程如下：
（1）故障定位切。除网络式保护能够在故障发生100ms内分断紧邻故障点的开关，解决了配电系统多开关级联的保护配合难题，提高了电网的供电可靠性和供电质量。
（2）故障区段隔离。智能终端在切除故障点的同时将跳闸信息发送给相邻开关，紧邻故障点的、处于下游的开关可以在200ms内联锁跳闸以隔离故障点。
（3）非故障区域恢复供电。处于分闸状态的联络开关收到故障点的隔离信息，确认线路出现故障且智能终端已准确隔离故障，启动自动合闸转供功能，在2s恢复非故障区域供电。
3 智能分布式的应用实例
下面通过汕头濠江区配电自动化改造项目，就智能分布式自动化技术在配电网的应用进行探讨分析。
110kV保税站10kV保广线与110kV广澳站10kV保澳线构成“手拉手”的联络网。变电站上安装双侧三相电压传感器、保护与控制单元、自供电电源回路，实现了智能化的分布。两条10kV馈线采用光纤通信方式，接入配电数据网，实现了智能分布式馈线自动化系统。当系统正常运行时，分布式馈线自动化系统采集线路电压、电流值等信息在光纤通信中共享，监督配电网的数据信息，维持一次系统稳定运行，避免故障发生。当线路发生故障时，自动化系统能快速监测到故障点，距离故障点最近的自动装置根据电流电压等信号的变化判断故障点位置，执行自愈操作。
4 实现智能分布式应用的分析
4.1设备的基本组成
按照智能分布式的基本原理，设备由四部分组成。一是断路器或负荷开关作为开关，二是具备单体或集中的智能终端，三是CT或PT作为故障检测设备，四是提供开关和智能终端所需的电源。现阶段很多厂家生产的成套开关柜、户外开关箱、单独的智能终端都能满足智能分布式要求。用于架空线路自动化的主流产品是成套柱上开关，包括柱上断路器或负荷开关、FTU、PT、电源模块。用于电缆线路的主流产品是成套自动化开关柜，包括开关柜、分布式智能终端、PT柜。
4.2对线路的要求
无论是电缆线路、架空线路还是混合线路，只要域内开关具备能执行分布式馈线自动化程序的智能终端，就可以构建智能分布式馈线自动化。实现域内开关的正常运行需满足三个条件，一是域内电气接线是单环网结构，二是域内分段开关和联络开关需要配套智能终端，三是智能终端之间需要建立快速通信。
4.3分支线采用的保护策略
线路的分支线通常是单辐射结构，分支上发生故障，只要分支开关分闸就可以隔离，所以采用常规保护。但由于主干上智能开关的速度非常快，分支上发生故障，主干上游开关也同时检测到。为了减少停电区域，需要在基本逻辑中增加分支开关通信和处理。因此，分支采用常规保护与线路的分布式保护进行配合。
4.4设备的配置要求
需要根据实际应用环境，考虑故障检测能否满足网络保护的要求。例如，变电站是有效接地系统，通过三相CT和零序CT就可以满足检测相间短路和接地短路。如果变电站是非有效接地系统（例如经消弧线圈接地），那么需要三相PT配合，通过零序电压暂态录波法判断故障点。
4.5对通信的要求
为了在变电站出口开关动作前完成故障隔离，速動型对时间的要求非常高，其中智能终端的逻辑处理需要约50ms，开关本体动作时间约70-100ms，再考虑冗余时间，通信时间应控制在50ms以内。通常每个环网柜内各配置一台以太网工业交换机，三台交换机连接形成光纤自愈环网。环网柜内的每个间隔均配置断路器，每个断路器配置一台智能分布式终端，智能分布式终端之间通过交换机交互智能分布式信息。
4.6对电源的要求
智能终端通常采用直流48V作为工作电源，一次设备工作电源、操作电源以及通信模块也需要直流电源，成套环网柜总的电源需求约为20Ah。需要在设备附近提供直流电源，电源模块的输入通常采用市电，可以就近取单相220V交流电源，如果没有低压电源可取，则需要在设备的PT取电。
4.7对周围环境的要求
由于智能终端包含大量电气元件，还有集成电路，对环境的要求较高，最好能够安装在室内。对于安装在户外的设备，需要考虑高温、凝露对设备的影响。
5 结语
目前智能分布式多用于城市电缆线路，随着智能终端功能的快速发展，应用范围可以扩大到架空线路，以及农网地区。现阶段主要是针对整组线路进行改造，接下来可以在电力用户中进行推广，对重要用户建立一个自动化域，实现环网供电，停电转换时间可接近于毫秒级，相当于配置双电源和备自投。该技术的主要制约因素是通信，要满足快速可靠的要求，电力中压载波通信基本能满足“缓动型”的需求，而应用于“速动型”还有一定的局限，目前看来还是光纤通信最好。
参考文献
[1] 高孟友.智能配电网分布式馈线自动化技术[D].山东大学，2016.
作者简介
庄乐禹（1988-），男，广东省汕头市人，民 族：汉 职称：工程师，学历：工程硕士。研究方向：工程造价，配网工程管理。
（作者单位 广东电网有限责任公司汕头供电局）
关键词：智能分布式；自动化；配电网
1 前言
相对其它馈线自动化，智能分布式馈线自动化能够不依赖主站，通过馈线自动化终端内部间的数据交换，实现故障点准确定位及隔离，并快速恢复供电，极大地提高了故障隔离及恢复供电的速度，减少了系统的维护成本，并且当配网中的控制器或开关出现通信或机械异常后，自动启动异常处理机制，确保故障隔离和联络开关的自动转供电。
2 智能分布式的基本原理
所谓智能分布式，就是去中心化，无需主站干预，由各个环网开关的智能终端决策，协同完成配电线路故障定位、隔离以及恢复供电。目前的主流技术是由相邻开关的智能终端之间交换故障检测信息实现故障区段的定位与隔离，由联络开关处的智能终端进行故障点下游非故障区段的供电恢复决策与控制。
通过对传统保护和集中式数字逻辑保护的研究，引入对等式通信网络，形成了新型的网络式保护策略。其核心原理是借助对等式通信网络，将每个开关保护单元检测的数据信息、故障判别信息、开关状态等信息与相邻开关实时共享，使不同地点的保护能够在毫秒级时间内进行协调和配合，保障离故障点最近的断路器跳闸，而其它开关进入后备、不跳闸，使故障停电范围最小、故障停电时间最短，实现了保护的快速性和选择性的统一。这种馈线自动化技术适用于B类及以上供电区域。
网络式保护适用于各种系统运行结构及不同开关类型的组网方式。主要有开环运行模式、闭环运行模式、断路器与负荷开关混合组网模式。开环模式是目前国内应用最为广泛的网架结构，故障处理过程如下：
（1）故障定位切。除网络式保护能够在故障发生100ms内分断紧邻故障点的开关，解决了配电系统多开关级联的保护配合难题，提高了电网的供电可靠性和供电质量。
（2）故障区段隔离。智能终端在切除故障点的同时将跳闸信息发送给相邻开关，紧邻故障点的、处于下游的开关可以在200ms内联锁跳闸以隔离故障点。
（3）非故障区域恢复供电。处于分闸状态的联络开关收到故障点的隔离信息，确认线路出现故障且智能终端已准确隔离故障，启动自动合闸转供功能，在2s恢复非故障区域供电。
3 智能分布式的应用实例
下面通过汕头濠江区配电自动化改造项目，就智能分布式自动化技术在配电网的应用进行探讨分析。
110kV保税站10kV保广线与110kV广澳站10kV保澳线构成“手拉手”的联络网。变电站上安装双侧三相电压传感器、保护与控制单元、自供电电源回路，实现了智能化的分布。两条10kV馈线采用光纤通信方式，接入配电数据网，实现了智能分布式馈线自动化系统。当系统正常运行时，分布式馈线自动化系统采集线路电压、电流值等信息在光纤通信中共享，监督配电网的数据信息，维持一次系统稳定运行，避免故障发生。当线路发生故障时，自动化系统能快速监测到故障点，距离故障点最近的自动装置根据电流电压等信号的变化判断故障点位置，执行自愈操作。
4 实现智能分布式应用的分析
4.1设备的基本组成
按照智能分布式的基本原理，设备由四部分组成。一是断路器或负荷开关作为开关，二是具备单体或集中的智能终端，三是CT或PT作为故障检测设备，四是提供开关和智能终端所需的电源。现阶段很多厂家生产的成套开关柜、户外开关箱、单独的智能终端都能满足智能分布式要求。用于架空线路自动化的主流产品是成套柱上开关，包括柱上断路器或负荷开关、FTU、PT、电源模块。用于电缆线路的主流产品是成套自动化开关柜，包括开关柜、分布式智能终端、PT柜。
4.2对线路的要求
无论是电缆线路、架空线路还是混合线路，只要域内开关具备能执行分布式馈线自动化程序的智能终端，就可以构建智能分布式馈线自动化。实现域内开关的正常运行需满足三个条件，一是域内电气接线是单环网结构，二是域内分段开关和联络开关需要配套智能终端，三是智能终端之间需要建立快速通信。
4.3分支线采用的保护策略
线路的分支线通常是单辐射结构，分支上发生故障，只要分支开关分闸就可以隔离，所以采用常规保护。但由于主干上智能开关的速度非常快，分支上发生故障，主干上游开关也同时检测到。为了减少停电区域，需要在基本逻辑中增加分支开关通信和处理。因此，分支采用常规保护与线路的分布式保护进行配合。
4.4设备的配置要求
需要根据实际应用环境，考虑故障检测能否满足网络保护的要求。例如，变电站是有效接地系统，通过三相CT和零序CT就可以满足检测相间短路和接地短路。如果变电站是非有效接地系统（例如经消弧线圈接地），那么需要三相PT配合，通过零序电压暂态录波法判断故障点。
4.5对通信的要求
为了在变电站出口开关动作前完成故障隔离，速動型对时间的要求非常高，其中智能终端的逻辑处理需要约50ms，开关本体动作时间约70-100ms，再考虑冗余时间，通信时间应控制在50ms以内。通常每个环网柜内各配置一台以太网工业交换机，三台交换机连接形成光纤自愈环网。环网柜内的每个间隔均配置断路器，每个断路器配置一台智能分布式终端，智能分布式终端之间通过交换机交互智能分布式信息。
4.6对电源的要求
智能终端通常采用直流48V作为工作电源，一次设备工作电源、操作电源以及通信模块也需要直流电源，成套环网柜总的电源需求约为20Ah。需要在设备附近提供直流电源，电源模块的输入通常采用市电，可以就近取单相220V交流电源，如果没有低压电源可取，则需要在设备的PT取电。
4.7对周围环境的要求
由于智能终端包含大量电气元件，还有集成电路，对环境的要求较高，最好能够安装在室内。对于安装在户外的设备，需要考虑高温、凝露对设备的影响。
5 结语
目前智能分布式多用于城市电缆线路，随着智能终端功能的快速发展，应用范围可以扩大到架空线路，以及农网地区。现阶段主要是针对整组线路进行改造，接下来可以在电力用户中进行推广，对重要用户建立一个自动化域，实现环网供电，停电转换时间可接近于毫秒级，相当于配置双电源和备自投。该技术的主要制约因素是通信，要满足快速可靠的要求，电力中压载波通信基本能满足“缓动型”的需求，而应用于“速动型”还有一定的局限，目前看来还是光纤通信最好。
参考文献
[1] 高孟友.智能配电网分布式馈线自动化技术[D].山东大学，2016.
作者简介
庄乐禹（1988-），男，广东省汕头市人，民 族：汉 职称：工程师，学历：工程硕士。研究方向：工程造价，配网工程管理。
（作者单位 广东电网有限责任公司汕头供电局）