淺析配電網級聯開閉所智能管理方法

摘 要：文章介紹了配電網級聯開閉所的智能管理方法。介紹了具體步驟、具體內容以及應用智能管理方法的效果。提供一種設計合理、簡單實用、處理故障快捷且減少停電時間的配電網級聯開閉所智能管理方法及系統。

關鍵詞：配電網；級聯；開閉所；智能管理方法

1 概述

隨著國民經濟的發展和人民物質文化生活水平的不斷提高，用戶對供電可靠性的要求也越來越高。停電不但給人們的生活造成不便、帶來很大的經濟損失，而且會對社會造成很大的負面影響。相關研究表明每停一度電平均會給用戶帶來40元的經濟損失，我國每年因停電造成的經濟損失達數千億元。所以配電網的供電可靠性急需提高，解決配電網的故障處理問題是提高配電網供電可靠性的關鍵。

北京是國網公司配電自動化試點城市，目前已在鄭東新區和高新技術開發區建立配電自動化系統，采用的是主站+DTU模式，主站根據DTU上傳的設備實時信息進行配電網的運行狀態分析和監控。這種模式是故障發生時，變電站出口開關跳閘切除故障，然后將信息上傳到主站，主站判斷故障區間后進行遙控合閘，恢復非故障區域供電，這種故障處理模式的存在一些問題，運行過程中發現一些不足：DTU不具備保護跳閘功能，故障發生后越級至變電站跳閘，擴大事故影響；故障處理控制在主站，故障隔離與供電恢復時間較長，一般為20-30秒；通訊依賴度高，故障隔離與供電恢復易受通訊環節的影響。

2 具體步驟

提供一種設計合理、簡單實用、處理故障快捷且減少停電時間的配電網級聯開閉所智能管理方法及系統，包括以下步驟。

（1）在所有的開閉所之間構成有光纖環網，每一所述開閉所均設置有故障處理終端，每一所述故障處理終端均通過以太網交換機與所述光纖環網連接，所述故障處理終端之間利用單元網絡之間快速通信，只傳遞故障信號，自主協商，解決了饋線故障時保護動作的選擇性，一次性地實現故障隔離。

（2）借助于線路光纖通道，實時地向對側傳遞采樣數據，同時接受對側的采樣數據，各側保護利用本地和對側電流數據按相進行差動電流計算，根據電流差動保護的制動特性方程進行判別，判為區內故障時動作跳閘，判為區外故障時保護不動作，同時利用功率方向繼電器或功率方向元件判斷短路功率的方向以選擇啟動相應保護裝置動作。

（3）對開閉所內不同開關配置縱聯保護、智能失靈保護、過流保護和速斷保護，通過相互協商不依賴于主站來完成級聯開閉所間的故障處理實現故障隔離和供電恢復，同時，把采集到的電壓、電流、功率、開關位置、故障信息等通過光纖傳輸到配電主站，進行配電網的實時監視和分析、遙控。

3 具體內容

發生故障時根據自身和相鄰開關的故障信息確定自身是否快速動作；失靈保護是在下級開關拒動時，上級開關的失靈保護無時延跳開上級開關，切除故障，消除傳統過流后備保護的逐級時延累積效應，縮短故障切除時間。

當系統發生故障時，檢測到故障電流的終端會立刻發送自身的故障信息，同時根據接收相鄰終端的信息來判別故障區段，如果終端自己檢測到故障，下級終端沒有檢出故障，則縱聯保護立刻動作切除故障；如果終端自己檢測到故障，下級終端也檢測故障，則終端閉鎖自身的縱聯保護，后備失靈保護監視下級開關的動作情況，下級開關正常動作，故障被隔離，若下級開關拒動，則智能失靈保護立刻動作切除故障。

開閉所站內終端通過電信號交互信息，站內故障不再向站外延伸；站間終端通過光信號交互信息，實現站間故障的處理，通過全網毫秒級縱聯保護，離故障點最近的開關跳閘，同時配置智能失靈保護為后備保護，定值自動適應不同電源方向的供電方式，確保定值配合的正確性，縮小停電范圍，加快故障處理和供電恢復。

故障隔離和供電恢復不依賴主站，依據配電一次的網架及其供電關系，形成小范圍的配電自動化系統，避免故障處理集中在主站，由配電終端自主協商進行故障隔離和供電恢復。

每一所述故障處理終端均設置有通訊服務器，所有的所述通訊服務器均與配電主站連接，檢測信息和處理信息及時傳輸到配電主站中。系統通訊故障時會投入后備保護，后備保護僅采用開閉所內部或開閉所之間的故障電壓、故障電流之間的邏輯關系，綜合運用開閉所內部邏輯判斷就地控制、電壓和功率方向配合、開閉所節點時間級差技術；自動計算、判斷、處理實現四級級聯開閉所間的故障隔離及非故障區域的供電恢復；同時把采集到的電壓、電流、功率、開關位置、故障信息等通過GPRS傳輸到配電主站，以便進行配電網的實時監視和分析；開閉所的故障處理和供電恢復不依賴于GPRS通訊，GPRS通訊僅作為數據傳輸通道。

結合首半波和零序電流群體比幅比相法，采集母線上所有出線的零序電流先進行幅值比較，選出越過整定值幾個線路再進行1/4周波相位比較，如果某條線路零序電流的相位與其他線路不同，則其為故障線路，如果所有零序電流同相位，則為母線故障，采用具有微小電流檢測的電流互感器，一次電流在幾十毫安就進入線性變換，大電流時速飽和，勵磁電流微弱，二次可以輸出毫安級，保證采集電流的精準。

一種配電網級聯開閉所智能管理系統，包括至少兩個開閉所，所有的所述開閉所之間構成有光纖環網，每一所述開閉所均設置有故障處理終端，每一所述故障處理終端均通過以太網交換機與所述光纖環網連接，每一所述故障處理終端均設置有通訊服務器，所有的所述通訊服務器均與配電主站連接。

4 應用效果

（1）將故障處理的功能下放到終端上，當線路發生故障時，不依賴通訊或主站，主要通過終端之間自主協商進行故障處理，使離故障點最近的開關最先保護動作，最大程度地減小停電范圍。

（2）將線路光纖差動保護和方向保護的思想引入配電網的故障處理，根據供電關系形成配電網級聯開閉所智能管理系統。終端之間利用單元網絡之間快速通信，只傳遞故障信號，自主協商，解決了饋線故障時保護動作的選擇性，一次性地實現故障隔離。

（3）對現有配電自動化系統的補充和完善，也是對現有配電自動化系統功能的提升，進而更好地實現配電自動化主站高級功能的應用，便于對整個配電網進行配電管理。

（4）系統之間是無主結構，通過系統內置的工業光纖以太網模塊組成環網，對開閉所內不同開關配置縱聯保護、智能失靈保護、過流保護、速斷保護等，通過相互協商不依賴于主站來完成級聯開閉所間的故障處理實現故障隔離和供電恢復。

（5）故障隔離與供電恢復快，開閉所間終端設備利用光纖通訊自主協商處理，以毫秒級的速度隔離故障，適應任意復雜的電網結構。整個故障隔離過程不需要主站參與。

（6）設計合理、簡單實用、處理故障快捷且減少停電時間，其適用范圍廣，易于推廣實施，具有良好的經濟效益。

參考文獻

[1]李智敏，鄭琰，張延輝，等.配電網級聯開閉所智能管理方法及系統[P].北京：CN105375635A，2016-03-02.

[2]劉健， 保記，崔琪，等.一種快速自愈的分布智能饋線自動化系統[J].電力系統自動化，2010，10：62-66.

作者簡介：王超（1978-），男，河北省保定市人，研究生，工程師，主要從事高可靠性智能配電網的運維管理工作。