智能分界断路器在配网自动化中的应用

智能分界断路器在配网自动化中的应用
摘要：针对智能分界断路器在我市配网自动化中的应用情况进行了介绍，对实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、设备管理的自动化模式及运行管理进行了描述，并对智能分界断路器在配网自动化系统中的实施方案和产生的效益进行了分析。

关键词：智能分界断路器配网自动化
一、概述
随着电网科技水平的提高，配电网自动化建设能有效地提高电网可靠性。

在农村的配电网中，配网大都采用架空线，电缆线很少，架空线路的故障率要远远大于电缆线路。

来自外力撞击、大风和冰雹等种种原因的影响，基本上都会发生故障，导致全线停电，然后再寻找故障点，农村配电网的检修时间相对较长，而且一般很少发现故障。

通过智能分界断路器在配网自动化中的应用，智能分界断路器能自动有效地隔离故障设备，缩小事故停电范围，缩短故障查找时间，保证非故障区域的正常供电，大大地提高了配网供电可靠性。

二、分界断路器功能介绍
智能分界断路器具有快速分断故障电流的能力，能够快速隔离配电故障，避免变电站出线开关跳闸。

智能分界断路器具有先进的永磁操动机构与新型快速保护控制器相结合，动作时间短，从故障电流的出现到开关分断故障电流，动作时间仅22ms左右，突破了传统观念中断路器无法取代熔断器的概念。

智能分界断路器设置的保护动作时间定值误差小，配置灵活，设置时间间隔差为0.04s时，便能可靠地逐级分断跳闸，并且解决了线路上反时限定值保护整定困难的问题。

智能分界断路器采用一体化设计，保护单元构成简单，安装方便，可装设在主干线，分支线或用户进线端，断路器本体内置三相电流互感器，内置三相电容式电压互感器。

控制装置自备电源（自备太阳能电源与CT电源），控制装置集测量，控制，保护，通讯等功能于一体，采用了专利技术，能够准确地提取出各种电气特征量，利用故障区段来识别故障线路，实现瞬时速断保护，限时速断保护，定时过流保护，实现单相接地保护，实现自动重合闸。

智能分界断路器可根据不同的配网结构配置保护参数，轻松实现馈线自动化功能。

智能分界断路器支持GPRS业务，可随时将故障和运行信息发送到指定地点和人员，免除到处寻找故障之苦，实现远程管理。

智能分界断路器配有自动化通讯接口，可与配网自动化系统主站通讯，满足配网自动化的应用要求。

三、智能分界断路器在配网自动化中的实施
1、建设模式
配电自动化系统一般采用分层处理模式。

为了方便智能分界断路器的管理和应用，由于配电网网络结构复杂，分界断路器安装位置点多面广，因而对设备和信息的处理采用两层结构模式。

两层结构模式：主站层——终端层
这种模式适用于配电网络较小，信息分散的情况，其总体成本较低。

2、建设方案
主站层建设：主站层是整个系统的最高层，它是整个配电网监控和管理系统的核心。

从整体上实现配电网的监视和控制，分析配电网的运行状态，协调配电子网之间的关系，对整个配电网络进行有效的管理，使整个配电系统处于最优的运行状态。

对远方配电设备（FTU）能够进行及时准确的分析和判断，及时隔离故障，并提出正确有效的停电恢复对策，以帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，尽量恢复非故障区域的供电，将故障损失降到最低。

配电主站系统采用基于双网的分布式结构，基于Unix、linux、windows硬件平台的分布式结构，由17台服务器、工作站及配套设备构成，遵循CIM标准建立统一的电网模型，实现调配SCADA、FA、AM/FM/GIS等应用功能。

终端层建设：终端层是整个系统的底层，通过安装分界断路器来完成现场信息的采集处理及监控功能。

主要完成信息的采集、电网故障的判断、通讯及自动控制等。

分界断路器是配网自动化系统的基本单元，用于对配电网及配电设备的信息采集和控制。

它与配电主站通信，提供配电系统运行控制及管理所需的数据，并执行主站发出的对配电设备的控制调节指令。

基本功能如下：
（1）遥测功能：可选择两表法或三表法接线，精确测量线路电流、线路电压，计算有功、无功功率及功率因数等。

（2）遥控功能：能接受远方命令控制开关合闸、分闸，并能返送校核，与主站配合后能实现故障隔离、网络重构、负荷转移等功能。

（3）遥信功能：能采集并向远方发送开关状态量、保护动作信号量等，状态变位优先传送。

（4）对时功能：能接发主站的对时命令，与系统时钟保持一致，使事件记录具有可比性。

（5）定值远方或当地修改和召唤定值功能：能接收控制中心或配电终端显示装置的指定修改定值，同时可随时召唤当前整定值，使装置具有强大的维护功能。

维护功能包括参数设定、工况显示、系统诊断等。

（6）手动操作功能：提供手动合闸/分闸接口，以备通道出现故障时能进行
手动分合闸操作。

（7）通信功能：提供RS485、RS232、以太网等多种通信方式及多种标准通信协议，支持IEC101、IEC104等规约。

（8）设备自诊断及自恢复功能：装置具备自检测功能，在自身故障时及时告警。

（9）故障判别功能：装置根据采集的电流大小及设备的定值，能够快速计算故障电流大小，进行比较，并将故障信息及性质主动上报给主站，以便进行故障隔离。

（10）具有后备电源或有外接后备电源的接口，其容量能维持远方终端正常工作，当主电源故障时，能自动投入；交流电源失电后，能对开关进行不少于分、合各二次操作。

目前在我市的15条线路，安装分界断路器共计40台。

详细清单见下表
新装智能配电终端及开关设备统计表：（两线路间安装联络开关）
新装智能配电终端及开关设备统计表：（单线路）
通信建设方案：通讯采用无源EPON通讯方式，结合配电线路的实际走向，基本采用“手拉手”型保护组网方式，其中单链型最终也是要形成手拉手型保护方式。

典型“手拉手”两点接入结构如下图（结构保护图）所示，OLT1和OLT2分别安装在不同的110kV/35kV变电站，ONU设备安装在箱变/电缆分接箱处，光缆中断或OLT设备失效时均能实现保护，由ONU设备选择接入不同的OLT。

“手拉手”结构与电力配网输电线路结构类似，能在不改变原有光纤网络结构的情况下实现全光保护倒换。

互为保护的PON接口应保持VLAN、QoS等配置同步。

EPON全光纤保护倒换结构的区别主要体现在以下两方面：
OLT0、OLT1均处于工作状态，能对OLT设备的失效进行保护。

ONU上选择工作OLT，当工作OLT失效时，ONU倒换到备用OLT上。

EPON“手拉手”结构保护图
四、智能分界断路器应用的效益分析
配电自动化的社会效益主要体现在提高供电可靠性、提高供电安全性、提高优质服务水平、促进节能降耗等方面。

智能分界断路器在配网自动化中的应用，将实现故障的自动隔离和供电恢复，提高故障处理的速度，提高供电可靠性和优质服务水平。

同时通过智能分界断路器馈线自动化的实现，对配电网一次设备及网架的改造、优化，将在很大程度上提高供电安全性，满足企业生产及人民生活用电需求。

智能分界断路器在配电自动化项目中应用后，将有效解决配电网调度盲调的问题，提高运行管理水平；使配电网管理方式转变、提高供电可靠性、保证电压质量、降低线损、保证配电网安全供电、提高自动化程度；同时大大减少用户由于断电造成的经济损失，延长供电时间，不断提高企业的经济效益。

参考文献：
[1] 徐腊元，配电网自动化设备优选指南，北京：中国水利水电出版社
[2] 国家电力公司1999年颁布的《10kV配网自动化发展规划要点（试行）》
[3] 中国电机工程学会城市供电专业委员会（1998）颁布的《配电系统自动化规划设计导则（试行）》
[4] 全国电力系统城市供电专业《配网自动化技术规范》（1999）
[5] 王士政，电网调度自动化与配网自动化技术，北京：中国水利水电出版社，2003
[6] 王明俊、于欠铿、刘广二编著，配电系统化及其发展
研究方向：配网建设与项目管理。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。