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摘要： 本文重点研究总结了城市配电网馈线控制系统结构和模式，列出了几种馈线自动化的典型控制技术方案，比较了不同方案之间的优劣， 分析了完全依赖主站的馈线自动化、以子站为主的馈线自动化和以终端为主的馈线自动化这三种模式的详细论述，总结了各种不同馈线自动化技术方案在不同供电区域的应用。
关键词：配电网 馈线控制 控制系统
1 引言
配电网馈线自动化融合了现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术等现代新兴技术，将配电系统正常运行及事故情况下的信息反馈运行人员，实现对其现代化的监测、保护、控制和配电管理。电力系统不断发展，电力用户要求更高的电能质量和供电可靠性，电压波动和短时的停电的事故均导致了巨大的电力系统事故。 [1]。
配网自动化技术充分借鉴了调度自动化技术和变电站综合自动化技术，在微观环节上，配网自动化既包括了与调度自动化相似的控制手段，如SCADA、GSI、APS等，同时还包括类似变电站的控制方式如配电变电站、开闭所、馈线自动化，是二者的结合[2]。目前，网调、省调和重要变电站通过分层控制实现了输电网自动化，使得其在变电站综合自动化中逐步形成了全分布式自动化系统，具有保护功能相对独立、功能下放、就地安装等绝对优点[3]。
配电网馈线自动化控制是在系统正常运行情况下，通过远方实时监控馈线分段开关和开关，实现远距离分合闸操作，自动记录故障，通过程序识别隔馈线故障部位的距离，在最短时间内恢复对非故障区域供电[4，5]。
在配网自动化中，馈线自动化是最基本也是最重要的部分，其处理故障的控制模式有很多种，本文将讨论如何实现配网馈线自动化最优的控制模式。
2 馈线自动化的控制方式及功能
2.1控制方式
馈线自动化的控制方式主要有两种，包括远方控制和就地控制，其主要与配电网中可控设备的功能有关。
如果开关设备是电动负荷开关，并有通信设备，那就可以实现远方控制分闸或合闸；如果开关设备是重合器、分段器、重合分段器，它们的分闸或合闸是由这些设备被设定的自身功能所控制，这称为就地控制[6]。
远方控制按照设备的分布情况，又可分为集中式和分散式两类。集中式是指由SCADA系统依据从FTU获得的信息，通过计算计算机进行复杂的处理，从而进行控制，也叫主从式控制；分散式是FTU主动向馈线中其他设备发出控制信息，控制器根据收到的信息进行处理，最后综合判断后实施对设备的控制[7]。
2.2控制功能
饋线自动化在现代电力系统中具有重要作用，主要有以下几项功能[8，9]：
其一是故障信息采集、故障自动定位、隔离并自动恢复供电，当线路发生瞬时性故障时，能自动识别，并且不影响线路的正常供电。当线路出现永久性故障（包括小电流地故障）时，能迅速定位、隔离故障，并自动恢复无故障区段的供电。
其二是实现数据的采集与监控（SCADA），馈电线路要实现数据采集与监控，具有遥信、遥测、遥控、遥调等特点。通过通信网络，线路管理和控制中心会将各智能线路设备获得的参量数据进行遥测，对开关量信息进行遥信，对各智能线路设备下达分、合闸命令进行遥控、发布线路的电压、频率、有功、无功等参量的调节命令进行遥调等等。
其三是实现无功控制，无功控制可以通过电压调整和无功调整实现。线路电压调整具体做法是改变变压器一次侧分接开关接点位置；线路的无功功率控制是在电力系统中投切无功补偿装置。
其四是实现电能质量监测，实时测量检测线路电压波动、电压闪变、电压畸变及谐波等参数，并将数据及时提供给运行人员。
3实现馈线自动化的前提条件
实现馈线自动化的基本条件包括相应的电网结构和相应的自动化设备，二者缺一不可。
3.1配电网的电网结构
实现馈线自动化的具体条件主要是合理布置电源分布；形成10kV主干网架；保持电气联接三个条件[10]。
环网对一次系统进行供电，一次接线选线、柱上开关开断、线路分段、环网联络点权限定位据参与其中，与馈线自动化密切相关[11]。馈线自动化满足配网一次规划的基本条件有使接入10kV配网的用户具有多个电源；断开故障部位，使电路剩余部分正常工作；通过手动实现网络重构、负荷转移等操作。在故障被断路器隔离后，网络通过算法开始重构，实现负荷转移；亦可远方对网络进行重构和负荷转移；远距离对配网运行状况进行监控；与其他自动化系统交换各种电力系统信息和参数。
3.2手拉手供电配电网
为了实现全系统馈线自动化，配电网一般会采取闭环结构、开环控制的策略，简称手拉手线路结构，手拉手供电的配电网示意图如图1所示：
4馈线自动化的实现层次及特点
配网自动化主要包括配电主站、配电子站、馈线配电终端等重要环节，馈线自动化的实现层次包括主站式馈线自动化、子站式馈线自动化和终端式馈线自动化等三种[12-15]。
在众多馈线方式中，利用良好的网络通信和分散安装的配电终端馈线实现的二维节点保护是最常用的，其能够实现具有特殊原理的全线速动式区域性馈线保护，
如图2所示为典型的二维节点式电路示意图，该系统分段开关均为断路器A-G。变电站M中，手拉手部分为A至D。变电站N中卫E至G。M侧的馈线二维节点保护包括了控制开关A-D在内的单元UR1至UR4等，其分散安装终端与网络通过总线式方式快速相连。
当BC区段发生故障时， A、B处为电流流过的地方，开关C处无故障电流，其电压却很低。二维节点保护按照程序监控将执行一定操作：首先是保护起动，UR1-UR3分别起动；通过计算结果，隔离开故障区段信息；保护之间进行段间通讯；UR2动作切除故障并闭合。重合成功则在闭合故障后再跳开并控制UR3跳闸同时控制UR4合闸；UR4根据故障前C、G两处情况决定是否闭合，保证了CG段恢复供电，实现了馈电过程。 馈线二维节点保护方式既保持了高压线路纵联保护的基本原则，又在通信方面利用全分布式母线保护原理。
5结论
本文集中讨论了配网自动化中常有功能以及馈线自動化的实现模式和控制层次，分析了实现馈线自动化的前提条件。在分析了完全依赖主站的馈线自动化、以子站为主的馈线自动化和以终端为主的馈线自动化这三种模式后，作者认为采用以单条馈线为控制对象的分层分布控制模式是馈线自动化的最优模式。在这种模式下，馈线的故障识别、故障隔离完全由配电终端来实现。
参考文献
[1] 徐丙垠，李天友.智能配电网与配电自动化.电力系统自动化，2009，33（17）
[2] 王培钰.智能电力配电网自动化系统[J].变频技术应用，2007：282～285
[3] 郭志忠.电网自愈控制方案[J].电力系统自动化，2005，29（10）
[4] 龚静.配电网综合自动化技术[M].北京：机械工业出版社，2008
[5] 刘健，倪建立，邓永辉.配Hi自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，1999
[6] 杨献智.中山配电网故障自动定位系统实践[J].电气技术，2009， 12（2）：23-24
[7] 王海斌，邱家驹.基于模糊集理论的配电网故障定位研究[J].浙江电力，1999，4：1-4
[8] JunZhu， David L. Lubkeman， Adly A. Girgis. Automated fault location anddiagnosis on electric power distribution feeders[J]. IEEE trans on PWRD， 1997，12（2）：801-809
[9] 孙福杰， 王刚军， 李江林. 配电网馈线自动化故障处理模式的比较及优化[J]. 继电器， 2001， 29（8）： 17-20.
[10] 王宝华， 许贵东. 典型的配电自动化故障恢复模式[J]. 电工技术杂志， 2001， 3： 007.
[11] 苗俊杰， 李娟， 焦邵华， 等. 配网自动化中故障处理模式的分析比较[J]. 电工技术杂志， 2003， 3： 17-20.
[12] 李一星， 陈学宇. 日本九州配电网自动化[J]. 吉林电力， 2002， 159（2）： 22-23.
[13] 焦邵华， 焦燕莉， 程利军， 等. 馈线自动化的最优控制模式[J]. 电力系统自动化， 2002， 26（21）： 49-52.
[14] 安成万， 郝静. 10KV 馈线自动化保护方案的探讨[J]. 东北电力技术， 2000 （1）： 37-39.
[15] 刘健， 倪建立， 毕鹏翔. 配电自动化的模式及馈线开关的选择[J]. 电网技术， 2000， 24（11）： 53-55.
关键词：配电网 馈线控制 控制系统
1 引言
配电网馈线自动化融合了现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术等现代新兴技术，将配电系统正常运行及事故情况下的信息反馈运行人员，实现对其现代化的监测、保护、控制和配电管理。电力系统不断发展，电力用户要求更高的电能质量和供电可靠性，电压波动和短时的停电的事故均导致了巨大的电力系统事故。 [1]。
配网自动化技术充分借鉴了调度自动化技术和变电站综合自动化技术，在微观环节上，配网自动化既包括了与调度自动化相似的控制手段，如SCADA、GSI、APS等，同时还包括类似变电站的控制方式如配电变电站、开闭所、馈线自动化，是二者的结合[2]。目前，网调、省调和重要变电站通过分层控制实现了输电网自动化，使得其在变电站综合自动化中逐步形成了全分布式自动化系统，具有保护功能相对独立、功能下放、就地安装等绝对优点[3]。
配电网馈线自动化控制是在系统正常运行情况下，通过远方实时监控馈线分段开关和开关，实现远距离分合闸操作，自动记录故障，通过程序识别隔馈线故障部位的距离，在最短时间内恢复对非故障区域供电[4，5]。
在配网自动化中，馈线自动化是最基本也是最重要的部分，其处理故障的控制模式有很多种，本文将讨论如何实现配网馈线自动化最优的控制模式。
2 馈线自动化的控制方式及功能
2.1控制方式
馈线自动化的控制方式主要有两种，包括远方控制和就地控制，其主要与配电网中可控设备的功能有关。
如果开关设备是电动负荷开关，并有通信设备，那就可以实现远方控制分闸或合闸；如果开关设备是重合器、分段器、重合分段器，它们的分闸或合闸是由这些设备被设定的自身功能所控制，这称为就地控制[6]。
远方控制按照设备的分布情况，又可分为集中式和分散式两类。集中式是指由SCADA系统依据从FTU获得的信息，通过计算计算机进行复杂的处理，从而进行控制，也叫主从式控制；分散式是FTU主动向馈线中其他设备发出控制信息，控制器根据收到的信息进行处理，最后综合判断后实施对设备的控制[7]。
2.2控制功能
饋线自动化在现代电力系统中具有重要作用，主要有以下几项功能[8，9]：
其一是故障信息采集、故障自动定位、隔离并自动恢复供电，当线路发生瞬时性故障时，能自动识别，并且不影响线路的正常供电。当线路出现永久性故障（包括小电流地故障）时，能迅速定位、隔离故障，并自动恢复无故障区段的供电。
其二是实现数据的采集与监控（SCADA），馈电线路要实现数据采集与监控，具有遥信、遥测、遥控、遥调等特点。通过通信网络，线路管理和控制中心会将各智能线路设备获得的参量数据进行遥测，对开关量信息进行遥信，对各智能线路设备下达分、合闸命令进行遥控、发布线路的电压、频率、有功、无功等参量的调节命令进行遥调等等。
其三是实现无功控制，无功控制可以通过电压调整和无功调整实现。线路电压调整具体做法是改变变压器一次侧分接开关接点位置；线路的无功功率控制是在电力系统中投切无功补偿装置。
其四是实现电能质量监测，实时测量检测线路电压波动、电压闪变、电压畸变及谐波等参数，并将数据及时提供给运行人员。
3实现馈线自动化的前提条件
实现馈线自动化的基本条件包括相应的电网结构和相应的自动化设备，二者缺一不可。
3.1配电网的电网结构
实现馈线自动化的具体条件主要是合理布置电源分布；形成10kV主干网架；保持电气联接三个条件[10]。
环网对一次系统进行供电，一次接线选线、柱上开关开断、线路分段、环网联络点权限定位据参与其中，与馈线自动化密切相关[11]。馈线自动化满足配网一次规划的基本条件有使接入10kV配网的用户具有多个电源；断开故障部位，使电路剩余部分正常工作；通过手动实现网络重构、负荷转移等操作。在故障被断路器隔离后，网络通过算法开始重构，实现负荷转移；亦可远方对网络进行重构和负荷转移；远距离对配网运行状况进行监控；与其他自动化系统交换各种电力系统信息和参数。
3.2手拉手供电配电网
为了实现全系统馈线自动化，配电网一般会采取闭环结构、开环控制的策略，简称手拉手线路结构，手拉手供电的配电网示意图如图1所示：
4馈线自动化的实现层次及特点
配网自动化主要包括配电主站、配电子站、馈线配电终端等重要环节，馈线自动化的实现层次包括主站式馈线自动化、子站式馈线自动化和终端式馈线自动化等三种[12-15]。
在众多馈线方式中，利用良好的网络通信和分散安装的配电终端馈线实现的二维节点保护是最常用的，其能够实现具有特殊原理的全线速动式区域性馈线保护，
如图2所示为典型的二维节点式电路示意图，该系统分段开关均为断路器A-G。变电站M中，手拉手部分为A至D。变电站N中卫E至G。M侧的馈线二维节点保护包括了控制开关A-D在内的单元UR1至UR4等，其分散安装终端与网络通过总线式方式快速相连。
当BC区段发生故障时， A、B处为电流流过的地方，开关C处无故障电流，其电压却很低。二维节点保护按照程序监控将执行一定操作：首先是保护起动，UR1-UR3分别起动；通过计算结果，隔离开故障区段信息；保护之间进行段间通讯；UR2动作切除故障并闭合。重合成功则在闭合故障后再跳开并控制UR3跳闸同时控制UR4合闸；UR4根据故障前C、G两处情况决定是否闭合，保证了CG段恢复供电，实现了馈电过程。 馈线二维节点保护方式既保持了高压线路纵联保护的基本原则，又在通信方面利用全分布式母线保护原理。
5结论
本文集中讨论了配网自动化中常有功能以及馈线自動化的实现模式和控制层次，分析了实现馈线自动化的前提条件。在分析了完全依赖主站的馈线自动化、以子站为主的馈线自动化和以终端为主的馈线自动化这三种模式后，作者认为采用以单条馈线为控制对象的分层分布控制模式是馈线自动化的最优模式。在这种模式下，馈线的故障识别、故障隔离完全由配电终端来实现。
参考文献
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[4] 龚静.配电网综合自动化技术[M].北京：机械工业出版社，2008
[5] 刘健，倪建立，邓永辉.配Hi自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，1999
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[7] 王海斌，邱家驹.基于模糊集理论的配电网故障定位研究[J].浙江电力，1999，4：1-4
[8] JunZhu， David L. Lubkeman， Adly A. Girgis. Automated fault location anddiagnosis on electric power distribution feeders[J]. IEEE trans on PWRD， 1997，12（2）：801-809
[9] 孙福杰， 王刚军， 李江林. 配电网馈线自动化故障处理模式的比较及优化[J]. 继电器， 2001， 29（8）： 17-20.
[10] 王宝华， 许贵东. 典型的配电自动化故障恢复模式[J]. 电工技术杂志， 2001， 3： 007.
[11] 苗俊杰， 李娟， 焦邵华， 等. 配网自动化中故障处理模式的分析比较[J]. 电工技术杂志， 2003， 3： 17-20.
[12] 李一星， 陈学宇. 日本九州配电网自动化[J]. 吉林电力， 2002， 159（2）： 22-23.
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[15] 刘健， 倪建立， 毕鹏翔. 配电自动化的模式及馈线开关的选择[J]. 电网技术， 2000， 24（11）： 53-55.