隨著我國(guó)配電網(wǎng)智能化的快速發(fā)展，饋線自動(dòng)化技術(shù)作為重要的技術(shù)支撐，對(duì)保證配電網(wǎng)供電可靠性有著重要作用，因此對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)展開研究及探討具有重要的實(shí)際意義。

本文就國(guó)網(wǎng)定義的配網(wǎng)就地型饋線自動(dòng)化技術(shù)的功能原理進(jìn)行分析，結(jié)合具備饋線自動(dòng)化功能的饋線終端裝置（feeder terminal unit, FTU），設(shè)計(jì)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的功能實(shí)現(xiàn)方案，并結(jié)合方案搭建符合規(guī)范的饋線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)測(cè)試過程中遇到的問題以及對(duì)應(yīng)的解決措施進(jìn)行了深入探討。

1 饋線自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)介

饋線自動(dòng)化（feeder automation, FA）具備監(jiān)測(cè)及控制配電線路運(yùn)行狀態(tài)的功能，能夠準(zhǔn)確迅速地定位和隔離故障區(qū)間，并完成非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。FA可以完成配網(wǎng)故障的迅速報(bào)告、迅速診斷、迅速定位、迅速隔離以及迅速修復(fù)，降低排除故障的成本以及時(shí)間，有效地提高了配電網(wǎng)的供電可靠性以及供電質(zhì)量。本文主要針對(duì)就地型FA中的自適應(yīng)綜合型邏輯進(jìn)行研究。

2 自適應(yīng)綜合型FA技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

2.1 自適應(yīng)綜合型饋線終端保護(hù)原理

下面依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 1382—2013《配電自動(dòng)化技術(shù)導(dǎo)則》《就地型饋線自動(dòng)化技術(shù)原則》、IEC 60870 5 104《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約用IEC 60870 5 101標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)訪問》，針對(duì)自適應(yīng)綜合型饋線終端FTU保護(hù)原理進(jìn)行說明，并結(jié)合時(shí)序圖進(jìn)行展現(xiàn)。

自適應(yīng)綜合型饋線終端FTU依據(jù)雙側(cè)失壓分閘、單側(cè)來電合閘的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，配合短路故障與接地故障監(jiān)測(cè)技術(shù)以及故障路徑先行處理的保護(hù)控制策略，結(jié)合變電站出線斷路器二次重合閘，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障切除以及自適應(yīng)隔離非故障區(qū)間。

自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化是就地型FA控制策略中最佳的故障復(fù)電方案之一，從經(jīng)濟(jì)因素考慮其優(yōu)點(diǎn)在于投資少、見效快、易實(shí)施，從技術(shù)因素考慮其優(yōu)點(diǎn)[11]在于不依賴通信、不依賴主站、維護(hù)工作少等。

按照規(guī)范導(dǎo)則，結(jié)合具備自適應(yīng)綜合型FA功能的FTU終端，以FTU對(duì)應(yīng)開關(guān)類型配置為分段模式為例，給出自適應(yīng)綜合型FA單個(gè)節(jié)點(diǎn)的保護(hù)原理圖。

1）依據(jù)“無壓分閘”的規(guī)范要求，雙側(cè)失壓分閘原理如圖1所示，圖中T1為變電站短路跳閘延時(shí)。

圖1 雙側(cè)失壓原理圖

2）依據(jù)“來電延時(shí)合閘”的規(guī)范要求，單側(cè)來電合閘（有故障記憶）原理如圖2所示。

圖2 單側(cè)來電合（有故障記憶）原理圖

3）依據(jù)“來電延時(shí)合閘”的規(guī)范要求，單側(cè)來電合閘（無故障記憶）原理如圖3所示。

圖3 單側(cè)來電合（無故障記憶）原理圖

4）反向閉鎖（X時(shí)限閉鎖）原理如圖4所示。

圖4 反向閉鎖（X時(shí)限閉鎖）原理圖

5）正向閉鎖（Y時(shí)限閉鎖）原理如圖5所示。

圖5 正向閉鎖（Y時(shí)限閉鎖）原理圖

2.2 自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

下面依據(jù)《就地型饋線自動(dòng)化技術(shù)原則》和上述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)分析，設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。

依據(jù)技術(shù)原則設(shè)計(jì)典型配網(wǎng)線路拓?fù)鋱D，以主干線短路故障為例，分析自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化短路故障處理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。

FS3與FS4間發(fā)生永久性故障，在FS1—FS3檢測(cè)到故障電流并且記憶，如圖6所示。其中CB為變電站出線開關(guān)，具備時(shí)限保護(hù)和重合功能，F(xiàn)S為分段開關(guān)，YS為用戶分界開關(guān)，LSW為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。此例中FS均配置為分段模式，YS均配置為分界模式，拓?fù)鋱D中開關(guān)黑色為閉合狀態(tài)，無色為斷開狀態(tài)，除CB以外其他所有類型開關(guān)均配備FTU。

變電站出口斷路器CB經(jīng)保護(hù)延時(shí)分閘，依據(jù)圖1對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，分段開關(guān)FS1—FS7雙側(cè)失壓，同時(shí)時(shí)間超過雙側(cè)失壓跳延時(shí)后分閘，用戶分界開關(guān)YS1—YS4雖失壓，但其沒有檢測(cè)到故障電流，所以仍保持合閘狀態(tài)，如圖7所示。

等待延時(shí)達(dá)到一次重合閘延時(shí)時(shí)間，CB啟動(dòng)第一次重合閘。依據(jù)圖2對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，由于FS1—FS3之前檢測(cè)到故障電流，其單側(cè)來電合閘時(shí)間為X時(shí)限。依據(jù)圖3對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，由于FS4—FS7無故障電流記憶，其單側(cè)有壓合閘為長(zhǎng)延時(shí)（單側(cè)有壓合閘無故障長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間+X時(shí)限）。則CB一次重合閘后，F(xiàn)S1、FS2、FS3依次合閘，如圖8所示。

圖6 永久性短路故障

圖7 CB第一次跳閘

圖8 CB一次重合閘

FS3合閘后，此時(shí)故障仍然存在，CB會(huì)再次保護(hù)跳閘。依據(jù)圖5對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)S3由于Y時(shí)限內(nèi)失壓，所以FS3分閘并正向閉鎖；依據(jù)圖4對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)S4由于X時(shí)限內(nèi)失壓，所以FS4保持分閘，并反向閉鎖，如圖9所示。

圖9 FS3合于故障側(cè)

延時(shí)達(dá)到二次重合閘延時(shí)時(shí)間，CB啟動(dòng)第二次重合閘，CB合閘后FS1、FS2、FS5、FS6、FS7依次單側(cè)來電，延時(shí)合閘恢復(fù)供電。

3 自適應(yīng)綜合型FA測(cè)試系統(tǒng)

自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化功能投運(yùn)前，需要對(duì)FTU終端參數(shù)進(jìn)行配置，并進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。傳統(tǒng)的人工測(cè)試時(shí)會(huì)遇到一些問題，包括二次終端與開關(guān)聯(lián)調(diào)易受環(huán)境限制、測(cè)試環(huán)境不靈活、系統(tǒng)內(nèi)故障觸發(fā)不同步導(dǎo)致的邏輯異常、系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作結(jié)果不便于判定以及測(cè)試效率低等，都會(huì)對(duì)FA測(cè)試產(chǎn)生影響。因此，設(shè)計(jì)并搭建合適的測(cè)試系統(tǒng)是保證FA功能可靠性以及提高測(cè)試效率的重要方式。

3.1 測(cè)試環(huán)境配置

測(cè)試環(huán)境配置包括FTU終端、故障同步裝置、模擬開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、前置服務(wù)器和仿真測(cè)試平臺(tái)。將仿真測(cè)試平臺(tái)接入測(cè)試系統(tǒng)，通過IEC 60870 5 104《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約用IEC 60870 5 101標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)訪問》建立仿真平臺(tái)與FTU間的通信，從而實(shí)現(xiàn)通信報(bào)文交互。自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化功能測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境配置原理如圖10所示。

圖10 測(cè)試環(huán)境配置原理圖

3.2 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)配置

饋線網(wǎng)絡(luò)配置依據(jù)的是前文2.2中自適應(yīng)綜合型技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，包括1臺(tái)變電站出線開關(guān)、7臺(tái)主干線分段開關(guān)、4臺(tái)用戶分界開關(guān)以及2臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，除變電站出線開關(guān)以外，對(duì)其他所有類型開關(guān)均配備FTU。饋線網(wǎng)絡(luò)配置如圖11所示。

圖11 饋線網(wǎng)絡(luò)配置

3.3 測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用

結(jié)合測(cè)試環(huán)境配置以及饋線網(wǎng)絡(luò)配置，測(cè)試系統(tǒng)的搭建如圖12所示。各臺(tái)FTU均被連接至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，依據(jù)IEC 60870 5 104《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約用IEC 60870 5 101標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)訪問》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約與平臺(tái)進(jìn)行通信。各臺(tái)故障觸發(fā)裝置同樣通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與平臺(tái)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)故障發(fā)生裝置的遠(yuǎn)程控制。

在本自適應(yīng)綜合型FA測(cè)試系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)模擬開關(guān)代替一次開關(guān)設(shè)備。模擬開關(guān)體積小，具備自保持功能及硬遙信節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模擬斷路器的功能。應(yīng)用時(shí)將FTU終端的遙控端子與模擬開關(guān)的遙信端子對(duì)應(yīng)連接，同時(shí)將FTU終端的遙信端子與模擬開關(guān)的遙控端子對(duì)應(yīng)連接，其原理如圖13所示。

圖12 測(cè)試系統(tǒng)原理圖

圖13 模擬開關(guān)原理圖

當(dāng)模擬開關(guān)收到遙信變位、即FTU終端的遙控信號(hào)時(shí)，模擬開關(guān)輸出遙控信號(hào)。應(yīng)用中對(duì)應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)模擬開關(guān)遙信1變位、即FTU終端輸出遙控合閘信號(hào)時(shí)，模擬開關(guān)輸出遙控1合（常閉觸點(diǎn)）；當(dāng)模擬開關(guān)遙信2變位，模擬開關(guān)輸出遙控1分（常開觸點(diǎn)）。

通過模擬開關(guān)可以解決自適應(yīng)綜合型邏輯測(cè)試時(shí)一、二次設(shè)備聯(lián)調(diào)易受環(huán)境限制的問題。使用模擬開關(guān)調(diào)試，方便搭建靈活的測(cè)試環(huán)境，同時(shí)成本較低，并且實(shí)用性強(qiáng)。

在自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化功能測(cè)試過程中，若各節(jié)點(diǎn)故障施加不同步，則無法正確測(cè)試并驗(yàn)證FA邏輯功能。測(cè)試過程對(duì)故障同步的要求極高。為解決系統(tǒng)測(cè)試中故障同步問題，本文搭建的FA測(cè)試系統(tǒng)引入平臺(tái)對(duì)多臺(tái)故障觸發(fā)裝置的遠(yuǎn)程同步控制功能，每臺(tái)故障同步觸發(fā)裝置連接一臺(tái)或兩臺(tái)FTU終端，用于輸出模擬量及序列，通過平臺(tái)系統(tǒng)拓?fù)鋱D自定義短路或接地故障位置。

確定故障點(diǎn)后，各臺(tái)故障同步觸發(fā)裝置通過編寫好的方案，同步施加對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的故障序列，從而通過FA測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化故障同步觸發(fā)的功能，有效模擬現(xiàn)場(chǎng)故障的發(fā)生。

對(duì)于自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化功能測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)方法是通過人為逐個(gè)查看各節(jié)點(diǎn)開關(guān)的位置狀態(tài)，這不便于判定系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作的正確性，且測(cè)試效率較低。本文搭建的FA測(cè)試系統(tǒng)可以直觀地查看各節(jié)點(diǎn)開關(guān)位置，同時(shí)通過仿真平臺(tái)的智能判定算法，實(shí)現(xiàn)FA功能的自動(dòng)化測(cè)試及測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)判定，大幅度提高了測(cè)試效率。

仿真平臺(tái)與各FTU終端通過標(biāo)準(zhǔn)IEC 60870 5 104規(guī)約進(jìn)行通信，F(xiàn)TU與平臺(tái)三遙點(diǎn)表保持一致，通過平臺(tái)同步施加典型故障到被測(cè)系統(tǒng)中，依據(jù)前文2.1節(jié)中對(duì)自適應(yīng)綜合型饋線終端原理分析，F(xiàn)TU終端FA功能啟動(dòng)后，正常觸發(fā)保護(hù)邏輯時(shí)，均主動(dòng)上送相應(yīng)的遙信變位信息。

此時(shí)仿真平臺(tái)通過接收到的各臺(tái)FTU關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)上送的事件順序記錄（sequence of event, SOE）信息，更新系統(tǒng)拓?fù)渲袑?duì)應(yīng)的開關(guān)位置狀態(tài)，并通過智能算法對(duì)FTU終端的故障處理信息進(jìn)行自動(dòng)化判斷，從而實(shí)現(xiàn)FTU終端FA功能正確性的自動(dòng)化檢定的功能。

3.4 測(cè)試結(jié)果分析

依據(jù)本文中自適應(yīng)綜合型技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案，通過設(shè)計(jì)的FA測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)典型故障進(jìn)行測(cè)試。各節(jié)點(diǎn)FTU終端均投入自適應(yīng)綜合型FA功能，終端參數(shù)配置與平臺(tái)一致，雙側(cè)失壓跳延時(shí)時(shí)間為3s，X時(shí)限為7s，Y時(shí)限為5s，單側(cè)有壓合閘無故障長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間為50s。通過測(cè)試系統(tǒng)模擬了FS2和FS3之間的主干線永久性故障，測(cè)試記錄見表1。

表1 主干線永久性短路故障

通過FA測(cè)試系統(tǒng)成功對(duì)各臺(tái)FTU終端動(dòng)作結(jié)果進(jìn)行了判定，并最終給出正確的結(jié)論。依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，本文測(cè)試系統(tǒng)高效地完成FA方案的測(cè)試工作，判定結(jié)論準(zhǔn)確有效。

4 結(jié)論

在自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的測(cè)試中，對(duì)測(cè)試的靈活性以及多樣性有著較高的要求。饋線自動(dòng)化功能邏輯較復(fù)雜，搭建一個(gè)合適的FA測(cè)試系統(tǒng)，制定有效的測(cè)試方法，可以保證系統(tǒng)整體功能測(cè)試的準(zhǔn)確性及高效率。通過以上措施搭建自適應(yīng)綜合型饋線自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，引入智能算法自動(dòng)判定測(cè)試結(jié)果，使得測(cè)試更加高效和靈活。

該FA測(cè)試系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易且低成本，可以在保證測(cè)試FA功能覆蓋率及準(zhǔn)確性的同時(shí)，有效縮短測(cè)試周期和測(cè)試投資。這種測(cè)試饋線自動(dòng)化技術(shù)的有效手段，對(duì)促進(jìn)饋線自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具備現(xiàn)實(shí)意義。