第六章配电网馈线自动化案例
实现配电网馈线自动化的方式及应用
摘要：针对配电自动化系统分层次发展的思路，探讨了馈线自动化技术及其在配电网中的应用，介绍了一种新型的馈线自动化设备及其应用效果。
关键词：配电网；馈线自动化；FTU终端1 配网自动化的发展方向和过程配电系统及其设备的分布量大面广，配电自动化系统涉及的费用大部分为可遥控操作的开关设备的费用，以及控制系统、数据采集系统和通讯系统的费用。
就国情而言，目前还缺乏大规模实现中低压配电网络配电自动化的物质基础，但配电自动化肯定是今后的发展方向。
为了实现配电自动化应充分考虑本地区社会经济的发展水平，根据配网的实际情况及远景规划，在经济能力能够承受的范围内运作，有目的地进行城网改造，分阶段投资和分阶段实施配电自动化，并使各配电自动化子系统最终有可能构成一个健全的配电自动化大系统。
2 实现馈线自动化方式的选择长期以来，由于我国10kV线路以架空线路为主，因此在配网改造的工作中，实现10kV架空线路的馈线自动化是首要任务。
面对量大面广的10kV配电线路，如何既经济又高效地实现自动化的基本功能，是当前的主要任务。
当前国内外电网中常采用的馈线自动化系统有两种:一种是采用配电自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统;另一种为基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统。
（1）基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统是以计算机和通信网络为基础的馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统。
该系统所需的主要设备为FTU、通信网络区域工作站、配电自动计算机系统。
它的主要优点集中体现在:①故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可优化运行方式，实现安全经济运行;②恢复健全区域供电时，可以采取安全和最佳措施;③可以和GIS等联网，实现全局信息化。
该系统的主要缺点是结构复杂、建设费用高，同时还需要建设通信网络。
（2）基于配电自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统关键设备为重合器和分段器。
重合器是一种自具控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。
如何在配电网自动化中实现馈线自动化
TECHNOLOGY AND INFORMATION146 科学与信息化2023年9月下如何在配电网自动化中实现馈线自动化张天娇1 周良涛21. 国网西安供电公司 陕西 西安 710032；2. 国网西安市鄠邑区供电公司 陕西 西安 710300摘 要 作为配电系统中的构成要件，馈线的用途是对故障进行识别、隔离，以及对供电网络予以重组。
馈线自动化建设，能够彰显配电网在电能传输方面的最大作用。
因此，推进馈线自动化建设很有必要。
本文分析了配电网馈线自动化技术情况和相关要求，探讨了实现馈线自动化的关键技术和需注意的问题，旨在提升馈线自动化水平，满足社会生产、居民生活的用电需求。
关键词 配电网；馈线自动化；技术How to Achieve Feeder Automation in Power Distribution Network Automation Zhang Tian-jiao 1, Zhou Liang-tao 21. State Grid Xi’an Power Supply Company, Xi’an 710032, Shaanxi Province, China;2. State Grid Xi’an Huyi District Power Supply Company, Xi’an 710300, Shaanxi Province, ChinaAbstract As a component of the power distribution system, the feeder is intended to identify and isolate faults, and reorganize the power supply network. The construction of feeder automation can highlight the maximum role of the power distribution network in electric power transmission. Therefore, it is necessary to promote the construction of feeder automation. This paper analyzes the technical situation and related requirements of feeder automation in power distribution network, discusses the key technologies and issues that need attention to realize feeder automation, and aims to improve the level of feeder automation and meet the electricity needs of social production and residents’ living.Key words power distribution network; feeder automation; technology引言配电系统及其设备分布十分宽泛，配电自动化必将成为电力行业的主流方向。
馈线自动化
自适应决策
馈线自动化系统将具备自适应决 策能力，能够根据不同运行环境 和条件，自动调整运行策略，提
高系统的适应性和稳定性。
智能化控制
馈线自动化系统将实现智能化控 制，通过人工智能和机器学习技 术，自动识别和预测馈线的运行 状态，提前采取相应的控制措施
。
自我修复与优化
馈线自动化系统将具备自我修复 和优化能力，能够自动检测和修 复故障，优化运行参数和策略，
配电网优化运行
负荷均衡
馈线自动化系统能够实时监测配电网中的负荷分布，根据实际需求调整运行方 式，实现负荷的均衡分布，提高供电可靠性和稳定性。
经济运行
通过优化运行，馈线自动化系统能够降低线路损耗，提高设备利用率，从而达 到节能降耗、经济运行的目的。
配电网设备状态监测
设备状态监测
馈线自动化系统具备设备状态监测功能，能够实时监测配电 网设备的运行状态，如开关位置、电流、电压等参数，及时 发现潜在的故障或异常情况。
采取必要的安全措施，保障系统 安全稳定运行，防止数据泄露和
系统崩溃。
标准化与可扩展性
遵循国际标准和行业规范，设计 可扩展的系统架构，以满足未来 业务发展和技术升级的需求。
用户界面与操作便捷性
提供直观易用的用户界面和操作 方式，方便用户进行系统配置、
监控和管理。
馈线自动化实施案例分析
01
02
03
案例一
技术挑战与解决方案
技术不成熟
目前馈线自动化技术尚未完全成熟，存在一些 技术难题需要攻克。
解决方案
加大研发投入，鼓励技术创新，推动馈线自动 化技术的研发和应用。
设备兼容性问题
不同厂商的馈线自动化设备之间可能存在兼容 性问题。
6、第六章 配电网馈线自动化
二、基于网基结构矩阵的定位算法
2.故障信息矩阵G
• 如果节点的开关经历了超过整定值的故障电流，则故障信息 矩阵G的第行第列的元素置0；反之则第行第列的元素置1；
• 故障信息矩阵G的其他元素均置0。
• 也即故障信息反映在矩阵G的对角线上。 • 如图6-4所示，节点3和节点4之间发生故障，则相应的故障 0 0 0 0 0 0 0 信息矩阵G为 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 G 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
6.2 基于重合器的馈线自动化
• 采用配电网自动化开关设备的馈线自动化系统，不需要建 设通信通道，利用开关设备的相互配合，实现隔离故障区 域和恢复健全区域供电。 • 重合器和重合器配合模式，重合器和电压-时间型分段器 配合模式及重合器和过流脉冲计数型分段器配合模式。
一、重合器的功能
• 当故障发生后，若重合器监测到超过设定值的故障电流， 则重合器跳闸，并按预先整定的动作顺序做若干次合、分 的循环操作。 • 若重合成功则自动终止后序动作，并经一段延时后恢复到 预先整定状态，为下一次故障做好准备。 • 若经若干次合、分的循环操作后重合失败则闭锁在分闸状 态，只有通过手动复位才能解除闭锁。
D d C c
B 7s 闭锁 C c 14s f) a b E e 7s 14s D d c
D d C c
E e
A 5s
B 7s 闭锁 C g)
三、重合器与电压-时间型分段器配合
2. 环状网开环运行时的故障区段隔离
• A采用重合器，整定 为一慢二快，即第一 次重合时间为15s， 第二次重合时间为5s。
第6讲-配电网馈线自动化(基于开关设备的馈线自动化)-杨健维
时限Y：故障检测时间
（1）几个基本概念 2、分段器：
电压—时间型分段器的参数 时限X：合闸时间。
时限Y：故障检测时间
Y 时限：又称为故障检测时间，是指分段器合闸后在未超过 Y时限的时间内又 失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，等到下一次再得电时也不自动闭 合。 Y时限作用：当分段器关合后，如果在Y时限内一直可检测到电压，则Y时间之
辐射状网故障区段隔离 ：下图为辐射状网在采用重 合器与电压-时间型分段器配合时，隔离故障区段的 过程示意图。
A采用重合器，B、C、D、E为分段器。 整定为一快一慢，即第一次重合时间为15s，第二次重合为5s； B、D为电压-时间型分段器，X时限为7s，Y时限为5s； C、E为电压-时间型分段器，X时限为14s，Y时限为5s；
D C
d c
14s E e
f
g
（2）故障区域自动隔离
A B
合
15秒
慢 快
5秒
合
分
7秒 5秒 7秒 5秒 X Y
分
X
Y
C
合
14秒
分
X
Y
D
合
7秒 5秒 7秒 5秒 X Y
分
X
Y
E
合
14秒 5秒 Y
分
X
（2）故障区域自动隔离
2. 环状网开环运行时的故障区段隔离
下图为环状网拓扑结构，A为重合器，一慢一快 15s，5s； B、C、D电压时间型分段器，X时限为7s，Y时限为5s； E联络开关，X时限为45s，Y时限为5s。
a A
15s
b B
7s
c C
配电网馈线自动化实现过程实例分析 陈小明
配电网馈线自动化实现过程实例分析陈小明摘要：配电自动化的建设可提高供电可靠性、改善供电质量、提升配网管理水平。
本文首先对配电自动化建设中馈线自动化进行了简要的概述，对馈线自动化的设计原则进行了简述，并以电压-电流型馈线自动化为实例，对其自动化实现过程进行了分析。
关键词：电能质量；馈线自动化；控制；过程分析一、馈线自动化的概述及作用馈线自动化，指的是利用自动化装置及其系统，监测配电线路的实时运行状态，同时在线路发生故障时，进行故障定位、故障隔离和恢复非故障区的供电，是配电网实现自动化功能的主要构成部分之一。
主要作用有：可以有效的降低停电率，缩减停电时间，提高供电可靠性。
能够有效的提高供电效率和质量，降低网损；可实现线路的快速故意定位，能有效降低电网运维费用；可对线路及其设备运行状态进行实时监控，使运维人员有针对性的对其进行检修，从而提高检修效率。
二、馈线自动化设计模式馈线自动化以实现故障快速隔离与恢复供电为主要目的，根据不同实现手段分就地控制型和集中控制型。
1、就地控制型，当线路发生故障时，可绕开自动化主站，仅通过线路已安装的自动化开关装置及其终端、保护装置的相互配合及自我诊断，就可以准确定位故障区域，快速隔离故障、恢复非故障区的供电，另外还可以将线路运行状态、开关设备动作情况、故障信号等信息实时上传至自动化主站。
就地控制型有三种基本方式：级差保护式、就地重合式和智能分布式。
级差保护方式是通过开关间电流保护配合，实现故障隔离和非故障区恢复供电。
就地重合式是在故障发生时，通过线路开关间的逻辑配合，利用重合器实现线路故障的定位、隔离和非故障区恢复供电，其技术手段包括电压-电流-时间配合、电压-时间逻辑配合等方式。
智能分布式是通过自动化终端之间的故障处理逻辑，实现故障隔离和非故障区恢复供电，并将故障处理结果上报给主站。
2、集中控制型，建设有完整的通信系统、自动化终端及自动化主站。
可通过自动化终端与自动化主站的信息互通，根据实时采集的线路及其设备的运行信息及故障信号，由自动化主站自动计算或加上人为方式远程控制线路开关设备开合，从而使线路优化运行方式、快速隔离故障，同时恢复非故障区供电。
chapter6-2馈线自动化(FA)
a
b
c
d
e
A
B
C
D
E
F
15S
7S
7S
联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
第二节 馈线自动化（FA）
（二）环状开环运行时的故障隔离
a
b
c
d
e
A
B
C
D
E
F
联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
第二节 馈线自动化（FA）
（二）环状开环运行时的故障隔离
a
b
c
d
e
A
B
C
D
E
F
联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
a
b
c
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A
B
C
D
E
F
联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
第二节 馈线自动化（FA）
（二）环状开环运行时的故障隔离
a
b
c
d
e
A
B
C
D
Eห้องสมุดไป่ตู้
chapter6-2馈线自动化(FA)
第二节
馈线自动化（FA）
五、就地控制馈线自动化 • （一）辐射状网的故障隔离
第二节
馈线自动化（FA）
五、就地控制馈线自动化 • （一）辐射状网的故障隔离
第二节
馈线自动化（FA）
五、就地控制馈线自动化 • （一）辐射状网的故障隔离
第二节
馈线自动化（FA）
五、就地控制馈线自动化 • （一）辐射状网的故障隔离
a A B
b C
c D
d
e F
E 联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
第二节
馈线自动化（FA）
（二）环状开环运行时的故障隔离
a A B
b C
c D
d
e F
E 联络开关
7s 5s X Y
7s 5s X Y
7s X Y
合于永久性故障 闭锁于分闸状态
7s X Y 合 E 第二次合闸由右侧决定 5s Y
B
分
45s XL 图6-9
图6-6中各开关的动作时序图
第二节
馈线自动化（FA）
六、远方控制的馈线自动化
a A B
b C
c D
d
e F
E 联络开关
图6-8 环状网开环运行时故障区段隔离的过程 代表重合器合闸状态； 代表重合器断开状态； 代表分段器合闸状态; 代表分段器断开状态； 代表分段器闭锁状态； 代表联络开关
第二节
馈线自动化（FA）
（二）环状开环运行时的故障隔离
a A B
b C
c D
d
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◦ 现地隔离故障，故障信息上传
采用配电网自动化开关设备的馈线自动化系统，不 需要建设通信通道，利用开关设备的相互配合，实 现隔离故障区域和恢复健全区域供电。 重合器和重合器配合模式，重合器和电压-时间型 分段器配合模式及重合器和过流脉冲计数型分段器 配合模式。
当故障发生后，若重合器监测到超过设定值的故 障电流，则重合器跳闸，并按预先整定的动作顺 序做若干次合、分的循环操作。 若重合成功则自动终止后序动作，并经一段延时 后恢复到预先整定状态，为下一次故障做好准备。 若经若干次合、分的循环操作后重合失败则闭锁 在分闸状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。
机电与自动化学院 何朝阳
6.1 馈线自动化模式 6.2 基于重合器的馈线自动化
◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.5 6.2.6 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 重合器的分类和功能 分段器的分类和功能 重合器与电压-时间型分段器配合 重合器与过流脉冲计数型分段器配合 基于重合器的馈线自动化系统的不足 系统概述 馈线故障区段定位算法简介 基于网基结构矩阵的定位算法 基于网形结构矩阵的定位算法
分段器故障检测装置一般有两套功能。第一套是 应用于常闭状态的分段开关；第二套是应用于处 于常开状态的联络开关。可通过参数配置实现两 套功能的切换。
1. 电压-时间型分段器
对于辐射状馈线，将分段器的故障检测装置设置为 第一套功能。当分段器的故障检测装置监测到分段 器电源侧得电后起动X计时器，在经过X时限规定的 时间后，令分段器合闸； 同时起动Y计时器，若在计满Y时限规定的时间以内， 该分段器又失压，则该分段器分闸并闭锁在分闸状 态，待下一次再得电也不再自动重合。
电压-时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短 来控制其动作的，失压后分闸或闭锁，加压后合闸， 一般由带微处理器的分段器故障检测装置根据馈线 运行状态控制其分闸、合闸及闭锁。
TV FDD FDD
TV
1. 电压-时间型分段器
电压-时间型分段器有两个重要参数：X时限和Y 时限需整定。
◦ X时限，从分段器电源侧加压至该分段器合闸的时延； ◦ Y时限，又称为故障检测时间，若分段器合闸后在未超 过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并闭锁在分 闸状态，待下一次再得电时也不再自动重合。
分段器是一种与电源侧前级开关（如重合器等）配 合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备， 一般不能断开短路故障电流。 分段器的关键部件是故障检测装置 (Fault Detecting Device，FDD)。根据故障判断方式的 不同，分段器可分为电压-时间型分段器和过流脉 冲计数型分段器两类。
6.3 基于馈线监控终端的馈线自动化
6.4 馈线自动化系统设计
◦ 6.4.1 系统结构 ◦ 6.4.2 硬件设计 ◦ 6.4.3 软件设计
馈线自动化FA（Feeder Automation）是指在正 常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开 关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开 关的远方合闸和分闸操作以优化配网的运行方式， 从而达到充分发挥现有设备容量的目的； 在故障时获取故障信息，并自动判别和隔离馈线 故障区段以及恢复对非故障区域的供电，从而达 到减小停电面积和缩短停电时间的目的； 在单相接地等异常情况下, 对单相接地区段的查 找提供辅助手段。
1. 辐射状网故障区段隔离
A为重合器，整定为一慢二快，即第一次重合时 间为15s，第二次重合时间为5s。 B和D采用电压-时间型分段器，X时限均整定为 7s。 C和E采用电压-时间型分段器，X时限均整定为 14s。 所有分段器的故障检测装置的Y时限均整定为5s。 分段器均设置在第一套功能。
1. 电压-时间型分段器
安装于处于常开状态的联络开关处的分段器故障 检测装置要设置在第二套功能。 安装于联络开关处的分段器故障检测装置要对两 侧的电压进行监测，当监测到任一侧失压时起动 XL计数器，规定时间XL时限后，使分段开关合闸。 同时起动Y计时器，若在计满Y时限规定的时间以 内，该分段器同一侧又失压，则该分段器分闸并 闭锁在分闸状态，待下一次再得电也不再自动重 合。
D d C c
B 7s 闭锁 C c 14s f) a b E e 7s 14s D d c
D d C c
EБайду номын сангаасe
A 5s
B 7s 闭锁 C g)
三、重合器与电压-时间型分段器配合
2. 环状网开环运行时的故障区段隔离
A采用重合器，整定为一慢二快，即第一次重合 时间为15s，第二次重合时间为5s。 B、C和D采用电压-时间型分段器并且设置在第一 套功能，X时限均整定为7s，Y时限均整定为5s。 E也是采用电压-时间型分段器，但设置在第二套 功能，其XL时限整定为45s，Y时限整定为5s。
过电流脉冲计数型分段器通常与前级的重合器或 断路器配合使用，它不能开断短路故障电流。但 在一段时间内，能记忆前级开关设备开断故障电 流动作次数。 在预定的记忆次数后，在前级的重合器或断路器， 将线路从电网中短时切除的无电流间隙内，分段 器分闸，隔离故障。 若前级开关设备开断故障电流动作次数未达到分 段器预设的动作次数，分段器在一定的复位时间 后会清零动作次数并恢复到预先整定的初始状态， 为下一次故障做好准备。
6.1 馈线自动化模式
1. 就地控制方式 （1）利用重合器和分段器 （2）利用重合器和重合器 （3）利用点对点通信
2. 远方集中监控模式 远方集中监控模式由变电站出线断路器、各柱上 负荷开关、馈线监控终端、通信、配调中心站组 成。 每个开关或环网柜的馈线监控终端要与配调中心 站通信，故障隔离操作由馈线自动化主站以遥控 方式进行集中控制。
1. 辐射状网故障区段隔离
a A B a) a A B b) a A 15s B c) a A 15s B 7s d) b b b b D d C c D d C c E e E e a A 15s b 7s D d E e E e a A 15s B 7s e) b 7s D d C c E e