技术
摘要：变电所的备自投装置被普遍采用，备自投装置在进行验收和定检时存在一些难以解决的问题,该文针对这些问题，提出了一种解决方法和设计思路。
葫芦岛市近年来工农业发展迅速，用电负荷不断增长，并且对供电可靠性要求较高。该市10 kV配电线路以架空线为主，现有网上运行的开关设备主要是柱上油断路器和跌落开关，自动化程度低，不能快速检测故障区段，无法自动隔离故障并恢复非故障区域供电。这一问题严重制约着供电可靠性的提高。因此，有必要对配电设备进行改造，实施配电自动化。
1 系统模式的确定
此次配电自动化系统定位在馈线自动化系统。架空线路的馈线自动化系统主要有电压型和电流型两种就地控制模式。此次改造把电压型与电流型模式结合起来形成分布智能模式的馈线自动化系统。同时针对“手拉手”环网部分配备了计算机系统和通信系统，实现环网线路的集中智能控制。其主要理由是这种分布智能相结合的模式，能够有效提高线路供电可靠性，缩短故障查找时间，并且馈线远方终端（FTU）预留有通信接口，为以后功能的扩展做好了准备。若单纯采用电流型系统或电压型系统，其对主变电所出线重合器的依赖性大，故障处理时间长，可靠性差。
2 系统的构成及特点
本馈线自动化系统主要包括以下设备：永磁机构真空自动重合器（OSM）和一体型遥控终端单元FTU、户外跌落式自动分段器。以上设备均安装在柱上，配合使用。其中重合器安装在线路上，分段器安装在分支线上。
系统的主要特点是采取了基于后台控制与就地控制相结合的方式。对于辐射型电网结构，所有开关设备正常状态下为常闭。当线路故障时，距离故障区段最近的上游重合器检测到故障电流而跳闸，并延时重合。若为瞬时故障，则合闸成功；若为永久故障，则分闸闭锁，而隔离故障区段。当支线故障时，距离支线最近的上游线路重合器因故障而快速跳闸，其余重合器不分闸。支线的故障段上游分段器根据整定次数（最多为3次）与线路重合器配合，当达到整定次数后，分闸跌落，从而隔离故障区段。线路重合器经延时后，再次重合，恢复故障区段上游分支线的正常供电。对于环形电网结构，位于联络位置的重合器正常状态下为常开，其余开关设备均为常闭。当支线故障时，支线上游的所有重合器都经历了短路电流，这一状态传输给后台控制器。后台控制器经过逻辑分析后，遥控距离支线最近的上游线路重合器分闸。该重合器接到指令后执行分闸操作，其后的处理过程同于辐射电网结构支线故障时的处理。当线路故障时，后台控制器遥控距离故障区段最近的上游重合器分闸，该重合器执行分闸操作并延时合闸。若为瞬时故障，则合闸成功，若为永久故障，则合于故障而分闸闭锁。同时，联络重合器检测到一侧有电，一侧没电后，通过通信将该状态传输给后台控制器，后台控制器通过逻辑分析后遥控联络重合器合闸。因为是永久故障，联络重合器的合闸造成该侧重合器都经历短路电流，距离故障段最近的线路重合器执行快速分闸操作，直到分闸闭锁，从而完成故障隔离与负荷转供。
3 实施分析
在葫芦岛市配电网中，将变电所内10 kV馈线断路器均更换为电流-时间型户内自动重合器（ISM），将现有柱上油断路器和跌落开关更换为永磁机构真空自动重合器（OSM）和户外自动跌落式分段器（FDK）。同时在永磁机构真空自动重合器分布点配套一个一体型FTU、TV与开关配套，满足馈线自动化及远方通信的要求。
为了节约投资，本次改造仅在“手拉手”环网线路上架设通信线，实现集中智能模式的故障隔离与负荷转供；辐射线路和分支线路上均未安装通信系统，其故障隔离采用的是分布智能模式。但是辐射线路的重合器上都备有通信接口，以便扩展功能时用。
由于支线较多，本次对负荷较轻或非重要用户的支线上的开关未进行改造。这些支线发生故障时，若开关能正确动作，则自行切除故障，否则，通过线路重合器动作后将引起其所连接的一段主线停电。
开关设备的位置和数量应根据线路长度、负荷状况等因素综合考虑设计。图1所示为葫芦岛市某变电所线路逻辑关系图。为了使线路简洁，次要支线均未画出。图中所有重合器重合时间均设定为2s，重合器采用永磁机构，储能时间短。
设备功能的设计遵循整条线路尽量缩短停电时间的原则。辐射电网结构系统采用所内重合器实现二慢一快重合闸方式，线路重合器实现二快一慢重合闸方式进行配合。线路发生短路故障时，根据重合器安秒曲线，快曲线重合器先分闸隔离故障，把慢曲线重合器保护起来，使停电面积最小，停电时间缩短。恢复供电最长时间是重合器分闸到闭锁的累计时间，即三次重合闸时间之和，累积时间在10 s之内。分段器的计数次数至少应比重合器闭锁前的分闸次数少一次，分段器的记忆时间必须大于重合器动作总的累积时间。
环形电网结构系统配合采用所内及线路重合器第一次分闸靠后台控制器控制分闸，以后分闸靠自动就地控制器控制执行二快操作。系统负荷的自动转移通过通信传输及后台控制器控制来实现。恢复供电最长时间是重合器分闸到闭锁累积时间的两倍，即三次重合闸时间之和的两倍，累积时间即为15s之内。
图1中辐射状线路沙南主干线的所内出线重合器CB1设定为二慢一快重合闸方式，线路重合器CH1设定为二快一慢重合闸方式。王屯分岐支线的分段器F1计数次数设定为3次，分段器F2、F3计数次数设定为2次。当f1点故障时，因故障引起重合器CH1跳闸，CH1执行快曲线，其余重合器执行慢曲线不分闸。F1、F3没有达到计数次数处于合闸状态，经过2 s后，重合器CH1重合，如果瞬时故障合闸成功；如果永久故障，CH1再次分闸，F3达到2次计数次数分闸跌落，经过2 s后，重合器CH1重合成功。
图1中沙寺线为该变电所和另一变电所的环网“手拉手”接线。CB4为该变电所出线重合器，CH3、CH4为线路重合器，LH5为联络重合器。正常状态下，CB4、CH3、CH4常闭，LH5常开。如果沙寺线的f2点发生故障，因短路电流流经重合器CB4、CH3，故重合器CB4、CH3处的FTU通过通信系统上报后台控制器经历了故障电流的信息。后台控制器通过逻辑分析判定重合器CH3下级发生短路，通过通信传输给重合器CH3分闸指令，重合器CH3接到指令执行分闸操作。若为瞬时故障，经过2 s后，重合器CH3重合成功，若为永久故障，重合器CH3重合后执行二快分闸操作，直到重合器CH3分闸闭锁通过通信将闭锁传输给后台控制器。f2点故障被隔离。
f2点所在的故障区段被单侧隔离之后，联络重合器LH5一侧有电，一侧没电，其状态通过通信传输给后台控制器。后台控制器通过逻辑分析判定重合器LH5可以重合，通过通信传输给重合器LH5合闸指令，重合器LH5接到指令执行合闸操作。由于故障区段没有被完全排除，短路电流经过沙寺线另一变电所馈线部分和重合器LH5、CH4，该状态又通过通信传输给后台控制器。后台控制器通过逻辑分析判定重合器CH4下级发生故障，通过通信传输给重合器CH4分闸指令，重合器CH4接到指令执行分闸操作。因f2点为永久故障，重合器CH4重合后执行二快分闸操作，直到重合器CH4分闸闭锁。f2点所在的故障区段被隔离，其他重合器处于合闸状态。
通过上述方案的实施，可以完成配电线路故障定位、自动隔离故障并恢复非故障区域的供电等功能。因为架空线路的故障中瞬时性故障所占的比例较高，通过重合闸功能可以有效的减少停电时间。同时该方案选用永磁操作机构真空自动重合器，可以连续四分三合，储能时间短，能够达到就近快速隔离故障，减少停电面积，缩短停电时间。基于通信线路的计算机控制系统在“手拉手”环网中的应用，大大减少了故障区段下游恢复送电的时间，同时减小了负荷转供情况下合闸于故障时，短路电流对线路的冲击。
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