基于智能负荷开关的V-I-T型自动分段器

电力18讯：    王贵宾 山东省日照供电公司　　吴尚洁 张忠华 袁钦成 中国电力科学研究院科锐公司

摘要：该文介绍了一种新的配电系统自动网络重构方案--基于智能负荷开关的V-I-T自动分段器方案。V-I-T型自动分段器方案适用于环网或辐射型的架空和电缆线路，分段开关之间采用分布式智能V-I-T功能相互配合，无需通信网络，配合变电站出口断路器（重合器），自动完成故障定位、清除、隔离和转供，及时快速恢复供电，调试、维护简单方便，大大减少停电面积和停电时间。


配电系统馈线自动化的重要内容之一，就是要迅速定位故障、隔离故障区段，尽可能快地恢复非故障区域的供电，以最大限度地提高供电可靠性，即故障后的网络重构。本文在对现有方案讨论和总结的基础上，提出了新型V-I-T自动网络重构方案，该方案基于新型智能分段器的分布式智能控制功能，与变电站出口重合器/断路器相配合，自动完成故障定位、清除、隔离、自动转移和恢复供电，无需通信网络，对线路冲击小，大大减少停电面积和停电时间。该方案已成功地运用到新开发研制的装置中，工程实施运行结果表明该方案实用有效，装置运行可靠，适合在系统中推广应用。

随着电子技术和通信技术在电力系统中的应用，配电终端的智能化水平越来越高。配电自动化的部分功能，尤其是实时性要求较高的故障处理和供电恢复等功能，逐渐由集中式向分布式、就地化转移，越来越趋向于由智能化终端来完成[1]。智能负荷开关集测量、监控、通信、网络重构等功能为一体，可以根据用户的使用场合的不同，灵活配置其控制功能，实现故障的自动定位、隔离和自动转移供电，是可以在配电系统大力推广的智能配电设备。

1 自动网络重构方案分析

故障后网络重构的目的，主要是隔离故障区段，迅速恢复非故障区段的供电。它的具体实现是通过一些现场设备的分、合闸操作进行的，根据控制策略的重点不同，目前故障后网络重构有两种策略[2]。

1.1 集中式智能

它是通过一个控制中心对现场的开关进行监视和控制。当线路上发生故障后，通过现场的故障检测装置检测故障，并将故障信息通过传输通道送到控制中心，控制中心根据网络拓扑信息、开关状态、故障检测信息，判断故障区段，下发遥控命令，跳开故障区段两侧的开关，重合变电站出线开关和联络开关，恢复非故障线路的供电。因此集中式智能需具备以下几个条件：

・可电动、遥控操作的开关；

・有故障检测功能的控制装置和通讯接口；

・可靠的通讯通道；

・控制中心的计算机软、硬件系统。

当然操作控制命令也可以由人工下达，但这种方式由于操作人员的参与，既费时间，又缺乏效率。集中控制方式的优点是重构期可避免短路电流冲击，且不需现场设备具有自动控制功能。一般在1~2分钟可完成操作，但这种方式要大面积推广，费用较高，在中国很难普遍实施。

1.2 就地控制功能（分布式智能）

就地控制功能是指线路上的每个开关自我检测线路电流或电压，相互配合、自动进行合分操作，以隔离故障，恢复供电，包括分段器方案和重合器/断路器方案。

1.2.1 分段器方案

它又分为两种类型的转供方案。

一种类型是电压型方案：通过检测线路电压，分段开关失压分闸、有电延时合闸，合闸后延时期内有故障则分闸闭锁，或联络开关失压延时合闸等功能达到隔离故障，恢复供电的目的。这种方案实施简单，但隔离故障和恢复送电所需操作的开关数量多，动作次数多，隔离和恢复供电时间较长。

另一种类型是电流脉冲计数型方案：通过开关的故障电流脉冲计数达到设定值后，自动分闸。它要求上、下级开关在计数设定值不一样，同时某些情况下，串联的出口断路器需进行多次重合闸操作，才能隔离故障，对线路冲击较大，出口开关有时难以满足要求。因此串联的开关必须很少。

1.2.2 重合器方案

重合器或断路器本身具备开断短路电流的能力，因此发生故障后，可就地清除故障。当然这需要控制器保护能够与变电站出口保护配合。但当一条线路上设置过多的断路器或重合器时，保护往往难以配合。该方案的设备投资较分段器方案要高很多。

上述这两种方案中，在执行恢复供电方案时，若联络开关合闸到故障点时，会造成另一次短路电流冲击。它们的优点是，不需要依赖通讯和主站系统，而可以独立工作。

1.2.3 V-I-T型自动分段器方案

新型的V-I-T分段器方案综合了电流型、电压型分布式转供方案的优点，利用智能分段器功能多样，配置灵活的特点，可同时监视故障电流和电压，与传统的分段器相比，效率提高很多，隔离故障和恢复供电时间大大缩短。

新型的V-I-T分段器方案的特点是：

・同时监测电流和电压，在检测到故障后，经过一定延时开关自动进行分、合闸操作，实现自动隔离故障和转移、恢复供电；

・利用残压闭锁功<