論配網故障的診斷及恢復方法

麥炳燦

摘 要：當前配網系統承擔著巨大的配電高質量，實際運行中由于受到內外因素的干擾，難免出現各種故障問題，要想達到預期的配網管理工作目標，及時解除故障，就必須采用先進的配網故障診斷技術。本文首先分析了配網特征與故障類型，然后分析了配網故障診斷與恢復的方法。

關鍵詞：配網故障；診斷；恢復；探究

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

配網系統故障的診斷與恢復是目前配網系統面臨的一大挑戰，配網系統出現故障后，只有通過及時定位、隔離與排除故障，才能真正實現配網系統的安全運轉。這一過程中最關鍵的是要采用先進的故障隔離技術，能夠確保高效、及時地隔離故障，達到預期的配網故障隔離，并重新回歸配網系統的正常運行。

1.配電網特征與故障類型分析

配電網于整個電力系統中主要負責電能分配，主要有架空線路、桿塔、隔離開關、無功補償電容、附屬裝置等。根據電壓高低可以將配網劃分成不同電壓等級，例如：高壓配網、中壓配網、低壓配網。根據配網系統所服務的區域，又包括城市配網與鄉鎮配網等。

近年來，整個社會的用電需求持續增長，推動著配網建設規模的持續擴大，建設速度也不斷加快，配網系統之間的連帶性以及功能的關聯性決定了故障診斷的重要性，因為任何一個環節出現故障都可能影響整個配網系統的供電安全，使得供電無法穩定、持續地進行，影響供電服務工作效率。從長期的實踐來看，配網系統故障主要包括：負荷線路單相接地、母線單相接地、小電流接地等，多種故障共發還可能造成缺相故障，從而導致線路燒毀、電氣設備受損等。在眾多的配網故障中，單相接地故障最為常見，可能導致非故障相絕緣受損。

2.配網故障診斷及恢復方法

2.1 配網故障自動化隔離系統

隨著現代科技的不斷發展，自動化技術被逐漸運用于配網系統，支持著配網系統的健康穩定運行。及時、高效、自動地隔離故障是故障自動化隔離系統的一大顯著特點，自動化隔離技術能夠節省人為查找、定位故障所需的時間，減少故障診斷與維修成本，雖然自動化隔離系統前期資金投入較多，成本較高，但是從長遠來看能夠收到更大的經濟效益，有著更大的使用價值。自動化故障定位系統能夠確保故障點及時地暴露出來，而且故障自動化隔離系統中多重保護的配置也能加快故障判定的速度。

2.2 就地控制模式（FA）

配網系統有著自身的接線特點，具體的接線圖如圖1所示。

觀察圖1，如果L2區間出現故障，則斷路器QF1則會跳閘，此時，線路A則將失去電壓，配電開關QF2→QF4也因為失去電壓而迅速跳閘。QF1重合，整個配網線路則處于帶電狀態，如果系統出現短暫性故障，QF3則將延時閉合，重新回歸系統的電力供應。相反，如果是永久性故障，QF2與QF3則將跳開，對故障隔離開來。QF1再次重合閘，能夠讓故障上游的線路重新回歸供電，聯絡開關也將拖延閉合，重新讓故障下游回歸電力供應。這一模型實際的運行原理相對簡單，全部為電壓時限配合，然而，配電開關的反復投切則可能引發短路電流，從而對電氣設備構成巨大的沖擊力，從而使得電氣設備無法長期運轉。

2.3 主站遙控FTU饋線故障處理

將饋線終端單元配置于各個開關，FTU具有故障信息記錄功能，一旦出現故障，該設備則將采集、記錄故障發生前、發生時的各項關鍵信息，例如：故障前的負荷電流、故障最大電流等，饋線終端單元通過通信線路將這些重要信息傳輸至控制中心，計算機系統對這些進行綜合分析、處理基礎上來定位故障區域，再根據故障特點來選擇最合適的供電恢復方案，最后通過遙控模式來將故障段隔離開來，再逐漸恢復整個區域的供電，具體可以參考圖2所示。

該配網主要依托于主站遙控FTU，進行饋線故障的診斷、定位與隔離，是建立在GIS、scada等智能軟件基礎上的系統，可以及時、高效地定位故障，并在一瞬間將故障區段隔離開來，同時在幾十秒內恢復該區域的供電，達到故障診斷、定位、隔離與恢復的一體化服務。這一自動化故障恢復方法成為一項主流技術，無論在故障切斷、隔離與恢復等過程中都以快速、及時、高效為顯著特點，能夠有效提升配網系統供電的安全性、可靠性，然而，這一方法具有一定的局限性，通常要對配網通信系統提出較高要求，因為信號傳輸極大地依賴于通信線路。

當系統發生故障之前以及故障出現過程中，饋線終端單元能夠收集來自于饋線開關的信號和信息，并傳輸這些信息。將FTU配設于饋線開關，當系統電流較高，超出了預期的整定值時，設置過電流信號為1，相反，則設為0。故障控制中心收到故障信號后，能夠及時、精準地進行故障定位。

2.4 編制故障電流判斷矩陣D

第一，以饋線中的聯絡開關、斷路器等為節點來編號，開關中間的饋線則作為弧線。對節點實施分層處理，主電源點設置成最里邊的點，再將同電源點有著一樣距離的節點歸類成一層，根據所需進行編號，不必受開關具體位置的影響。

第二，不同節點的開關狀態不會影響網絡拓撲信息，即便前者出現反復變化，網絡拓撲結構無需更新、修改。

第三，一些特殊的節點未設FTU，對此澤有必要對T結點進行規劃、編排，可以對其進行偏號處理。對應形成NX4價矩陣

上面的矩陣中，di1代表不同節點的故障信號，如果第i個節點出現過電流，就設定di1=1，相反，di1=0。從第二到四列元素則說明了節點Vi與不同鄰接節點的編號。

2.5 啟發式算法故障判據

所謂的故障段一般位于兩個節點之間，實際的故障區定位時就可以通過劃分故障電流矩陣D，將其規劃為幾個單元，再逐一對各個單元矩陣來分析、判斷，以此來防止步驟過于復雜而影響故障的診斷與隔離。

2.6 基于粗糙集理論的故障診斷

所謂粗糙集理論就是對配網故障進行科學分類，通過設計相關的假設條件來對故障進行判斷、分析。大致的診斷方法為：把配網的故障問題利用決策表格的形式描述出來，再憑借提供決策表的相關屬性來進行大約估算，再對問題實施簡化計算與處理。或者把粗糙集理論同人工神經網絡系統配合使用，利用人工神經系統來分析配網的故障，從而及時定位并排除故障。

隨著現代智能技術的發展，智能電網建設速度不斷加快，配網故障診斷也必須朝著智能化方向發展，相關的智能技術，例如：數據通信網絡系統、傳感器測量技術、配電系統、故障電力限制相關技術必然將在配網故障診斷、定位與恢復中得以發展和應用，從而支持整個配網系統的安全運行。

結語

經濟與社會的持續發展，加大了用電需求，對配網系統的運行質量也提出了全新的要求，配網故障頻繁出現，對整個配網系統構成了威脅，影響了配網運行質量，對此則要加大對配網故障的診斷力度，采用先進的診斷技術和方法，確保故障能被及時定位，及時切斷故障，恢復配網系統的供電。

參考文獻

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