智能配電網故障自愈技術研究

摘 要：智能配電網故障的復雜性給相關工作帶來了很大難題，選擇合理的故障處理策略尤為重要。文章主要對故障自愈控制技術及其系統處理過程和相關策略進行分析和探討，以期提高對智能配電網故障自愈技術的認識。

關鍵詞：智能配電網；故障自愈；處理流程；處理策略

1 配電網故障自愈控制技術及處理流程

1.1 故障自愈控制技術

所謂故障自愈計數，即借助先進的保護和控制手段，實時掌握電網運行狀態，能夠及時發現、診斷和排除故障隱患，盡可能減少人為干預，最大限度降低對非鼓掌用戶正常供電的影響，相關技術的推廣，對保證電網運行穩定性和提高供電可靠性具有重要的意義。概括來講，故障自愈體現在兩個方面，即自我預防和自我恢復，其中預防需要借助傳感測量與仿真分析技術，恢復則需應用自動控制手段，這是配電網智能化的具體體現，能夠從整體上提升電網的運行能力。隨著科技的進步以及數字設備的廣泛應用，電力供應的可靠性備受社會關注，目前供電企業都在著力發展故障自愈技術，其目的在于提高供電的可靠性、電能質量以及降低線損率。就國內配電網故障自愈控制技術發展狀況來看，可將其分為就地控制技術和集中控制技術兩大類，前者通過對重合器和分段器的重合控制來實現對故障的隔離，及時恢復供電，其中以電壓電流型較為常見；后者是通過接收主站集中處理饋線終端的故障檢測信息來對故障進行定位，遠程操控恢復供電。實踐證明，與就地控制技術相比，集中控制技術的應用效果更為理想，其在確保系統正常供電的同時，能夠在一定程度上縮短停電時間，國內更多應用的是集中控制技術來進行自愈。

1.2 故障自愈處理流程

智能配電網故障自愈技術基礎層、支撐層和應用層組成，并由此構成了統一的技術體系，其中基礎層包括網架結構和先進終端設備，支撐層復雜管控整個配電網的信息交互，而最終自愈處理策略的生成以及后續實施則在應用層完成，其處理流程為：其一是故障啟動，配電網自愈功能的啟動需要具備四個條件，即分閘加保護、加事故總、分合分和非正常分閘；其二是故障定位，系統由開關、保護信號等構成，通過對這些內容所處狀態進行拓撲分析，能夠及時發現故障；其三是故障隔離，需要得出故障隔離最小區間，并在此基礎上制定隔離方案；其四是故障恢復，系統通過能夠自動別故障并選擇優先級別進行自愈，給出最優恢復策略；其五是故障信息存儲，主要用于記錄用戶的操作記錄，如開關操作時間、操作結果等，當事故處理完畢后，完成故障處理后，系統會將相關信息存入到歷史數據庫，以備不時之需；其六是互動信息，系統會通過語音告警等手段告警，重點對故障區域進行著色顯示，以便于故障處理。

2 典型故障處理策略以及自愈模塊演示

2.1 典型故障處理策略

智能配電網故障可分為簡單故障、復雜故障和含分布式電源故障處理，具體內容下：

2.1.1 簡單故障處理

在斷路器出口故障中，一旦斷路器跳閘，故障啟動條件就已經具備，通過故障定位可確定故障區域，并通過故障隔離來斷開故障線路，同時恢復故障下游供電，其具體路徑是根據線路剩余容量的大小來選擇優先級恢復路徑，對于恢復路徑開關掛有檢修牌拒動的斷路器，系統不會將其列在恢復路徑中。除斷路器出口故障外，簡單故障還包括母線故障、電纜線故障和線路末端故障，故障處理策略在此不做一一列述。

2.1.2 復雜故障處理

包括故障不連續、本側多點故障、本側對側同時故障、擴大隔離范圍、甩負荷、聯絡開關故障和越級跳，以故障不連續和擴大隔離范圍為例，前者斷路器跳閘后，故障啟動，系統對有故障電流和無故障電流進行定位，若故障電流信號不連續，可判定該區域存在故障，通過對開關、保護信號的模型以及狀態進行拓撲分析，明確故障區域，并依次完成故障隔離和故障恢復；后者故障隔離最小區域即過流保護確定的故障區域，受到其他因素影響，根據過流保護確定的故障區域存在被擴大的可能，如掛有不可操作標志牌的隔離開關，再有就是隔離開關上送拒動標志信號和開關是否可遙控，出現這種情況后，將不可避免擴大隔離范圍，以實現最大范圍恢復非鼓掌區域的供電，其處理流程為：故障啟動后，將有故障電流附近區域視為故障區域，對于不可遙控開關，將故障區域進行自動擴大，由下一個可控開關來完成，斷開故障區域后再恢復下游供電和上游供電。

2.1.3 含分布式電源故障處理

即網絡中含有分布式電源，開關分為分布式電源并網開關和同期開關，對于存在多種恢復路徑的處理，為確保供電的可靠性，應優先選擇主電網電源，通常故障發生后，主線路上會有短路電流產生，跳閘后，分布式電源并網控制開關的網靈敏度相對較高，會優先跳開，此時應優先選擇主電網電源作為恢復方案；再有就是分布式電源參與自愈處理策略，包括三個原則：若分布式電源參與供電恢復，則應對分布式電源容量進行預測，維持原有供電能力，同時能夠保證系統計算供電范圍，若分布式電源參與供電并計算供電范圍，則應優先選擇準同期開關作為聯絡點，經此處理，故障恢復后便可進行并網操作，若分布式電源僅參與供電，則應先恢復負荷，從零開始。優先選擇主電網電源作為恢復方案，其中只存在分布式電源這一唯一恢復路徑，通過該路徑參與恢復供電，先對分布式電源發電容量以及準同期開關位置進行預測和判定，明確分布式電源供電范圍，由于分布式電源參與供電，供電負荷應從零開始逐漸累加，在恢復供電之前，應先將可恢復區域的負荷開關拉開，對其進行逐一恢復，具體應完成分布式電源隔離負荷操作和分布式電源邊界控制。

目前我國的智能配電網供電可靠性與發達國家相比仍存在很大的差距，在現有情況下大力發展智能配電網和推廣應用故障自愈技術是適應配電網智能化、國家電網管理現代化的必然趨勢和發展要求，其中故障啟動、故障定位、故障隔離和故障恢復這一基本自愈流程，充分體現了故障自愈技術的原理及相關處理策略，將分布式電源接入現有網絡結構下，實現故障自愈，具有一定的可行性，可進一步提高供電的可靠性。

2.2 故障自愈模塊演示

以暢路變電站為例，對其故障自愈系統進行模塊演示，現將啟動條件設為開關非正常分閘+保護動作，對出口開關故障、母線故障、負荷側故障和多點故障的自愈策略進行分別演示。對于出口開關故障，其啟動條件即發現和暢路出口短路斷路器分閘信號，自愈策略實現過程為故障區域判定、故障隔離、負荷轉供和處理結束，系統處于實時在線狀態，暢路開關跳閘后，相關區域發生故障，進行斷開隔離，此時無上游恢復方案，即行下游恢復方案，合上標線，恢復供電；對于母線故障，其啟動條件為和暢路某斷線路開關跳閘，自愈策略實現過程為故障區域判定、故障隔離、上游恢復和下游恢復，其中上游恢復方案即將斷開和暢路合上，下游恢復方案是將和暢路暢標線合上，這也是唯一處理方案；對于負荷側故障，仍為上述啟動條件，屬于非正常分閘，自愈策略實現過程，為故障區域判定、故障隔離和上游恢復，將斷開和暢路合上，并無下游恢復方案；對于多點故障，即兩個或多個故障同時發生，采用某一故障處理策略時，需同時啟動另外相應故障處理策略，同時列入處理隊列中，啟動條件同上，自愈策略實現過程為故障區域判定、故障隔離、負荷轉供和處理結束，系統處于實時在線狀態，上游恢復方案和下游恢復方案均是將和暢路斷開標線合上。故障自愈模塊演示的是和暢路變電站的暢標和暢準，均為出線。通過故障自愈模塊演示，可進一步明晰智能配電網的發展目標，即應用智能配電網故障自愈技術，實現配電網故障點的快速定位和自愈處理，從而縮小故障處理即停電時間。

作者簡介：劉慧芳（1982，7-），女，河北省玉田縣，大學本科，國網天津市電力公司濱海供電分公司運檢部，工程師，專業方向：配電自動化系統。