全自動饋線自動化實用化應用研究

韓寅峰，潘媚媚，張綺華，徐重酉，孫來文

（國網浙江省電力有限公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

0 引言

饋線自動化可在配電網短路故障情況下進行自動判斷、自動隔離，有效減少故障停電范圍，快速恢復非故障區段供電，是提高供電可靠性和供電質量、增強供電能力、實現配電網高效經濟運行的重要手段，也是實現智能配電網的重要基礎[1-4]。

寧波城區持續推進配電自動化建設與配電網協調發展，從2010年起，通過多年建設，基本實現了中心城區配電網的自動化全覆蓋。多年來，通過加強項目建設管理、強化系統運維管控、提升調度應用水平和加快專業隊伍培養，為全自動FA（饋線自動化）的應用打下了良好的基礎[5-6]。從2015年起，寧波中心城區逐年度、分區域投運10 kV配電線路的全自動饋線自動化功能，將配電網跳閘事故的處理時限從小時級降低到分鐘級，使饋線故障恢復用時降低至傳統方式的2%～4%，從而極大地改變了配電網故障的處理模式，提高了配電網管理效益[7-8]。

截止目前，寧波已實現了71個環、316條線路的全自動FA投運。以下對現場應用過程中出現的FA啟動不成功、圖模信息不正確、故障區段判定不準確、全自動運行轉交互等共性問題進行了全面分析和深入研究，并給出了若干針對性解放措施，有效提高了全自動饋線自動化的實用化應用水平。

1 FA動作不正確分析

1.1 FA啟動不成功

全自動FA啟動不成功包括FA未啟動和啟動后中止分析2種情況[9]。

1.1.1 保護信號未上送

少量變電站的遠動系統由于系統老舊，存在一定缺陷，導致保護信號無法傳送至配電自動化主站。2015年7月11日，受臺風天氣影響，聯豐變電站（簡稱聯豐變，以下類推）藍天N242線于10∶47受樹枝刮擦，引起線路跳閘；聯豐變采用ABB遠動系統，保護信號未上傳值3200主站，導致FA未啟動。

1.1.2 FA啟動后中止分析

由于個別變電站出線開關手車位置、母線電壓采樣不正確等原因，導致FA在啟動后中止分析。2016-01-19 T 22∶24，延慶變長春N138線過流Ⅰ段保護動作，線路跳閘后，由于延慶變10 kV出線開關手車位置不正確，且長春N138線手車位置未進行人工封鎖合，導致FA程序判定上游另有開關處于分位，故停止分析，如圖1所示。

圖1 延慶變長春N138線FA分析中止

1.2 圖模信息錯誤

配電主站圖模信息不準確是影響FA策略正常生成的重要原因，其表現形式主要有主配電網模型拼接不成功、饋線拓撲未連通、非自動化開關置位不正確和后臺信息錯誤等[10-11]。

1.2.1 主配電網模型拼接不成功

2016-09-15 T 8∶59∶23，會展變建委 N846 線聯絡電纜故障，線路跳閘；由于會展變與建委N846線二者的主配電網模型未成功拼接，導致FA判斷下游運方異常、存在多電源供電。

1.2.2 饋線拓撲未連通

2016-07-25 T 15∶54∶23， 馬 園變 中 山 N427線出線電纜故障，線路跳閘；由于新興開關站新興專變G04拓撲連接錯誤，導致FA判定存在多電源供電，無法準確判定故障區域并生成對應隔離和轉供方案；拓撲連接修正后，經重新仿真，FA策略正常。

1.2.3 非自動化開關置位不正確

2015-07-08 T 7∶17， 幸福變太古N172線過流Ⅰ段保護動作，線路跳閘；殘康中心開關站G04為自動化開關、G05為非自動化開關，由于現場將G04放于合位，后臺將G05人工置合，導致殘康中心開關站Ⅰ段母線通過幸福變聯通N184線獲得電源（見圖2）；FA程序判斷為下游存在多電源供電，故停止后續分析。

圖2 殘康中心開關站置位錯誤

1.2.4 后臺信息錯誤

2016-07-12 T 1∶44∶11， 聯豐變姚豐 N255 線11號桿設備故障，引起線路跳閘。如圖3所示，由于鐵路職工配電室至君瀾上府配電室之間的聯絡電纜節點號錯誤，導致鐵君AA359線與鐵路職工配電室G11負荷開關不連通，系統判定存在多處故障區域。

圖3 聯豐變姚豐N255線FA分析錯誤

1.3 故障區段判定不準確

線路跳閘后，由于通信離線、過流信號上送不完整、部分站點未改造和部分間隔掛調試牌等各種原因，將導致故障區段判定不準確[12]。

1.3.1 通信離線

配電終端蓄電池老化、逆變電源模塊損壞和網絡端口松動，是導致DTU（數據傳輸單元）終端在事故情況下出現通信離線的最主要原因。

2015-06-10 T 11∶51∶31， 由于交通銀行開關站至海曙大廈開關站之間的聯絡電纜故障，中山變國醫532線跳閘（見圖4）；FA程序判定故障區域為新華書店開關站至紫薇巷環網單元之間。

經系統排查，由于交通銀行開關站通信離線，無過流信號上傳，故FA程序判定故障區域的上游起始位置為新華書店開關站G06負荷開關；而保護節點表中，海曙大廈開關站G11與G12開關的保護類型被誤選為“其他”，致使FA程序判定其均為非自動化開關，故將故障區域的下游終止位置判定為紫薇巷環網單元G16負荷開關。

深入分析其原因，發現利用配電主站系統中的點號自動入庫工具進行節點號錄入時，程序無法對保護節點表中的“保護類型”域進行自動更新，導致手動更新過程中，個別開關出現遺漏。經程序升級和全面排查后，此類現象再未發生。

2017-03-02 T 13∶59∶55， 由于交通銀行開關站至世紀廣場1號配電室之間的聯絡電纜故障，中山變長樂514線故障跳閘。由于世紀廣場1號配電室蓄電池老化，導致該站DTU交流失電后通道退出，全自動FA擴大故障判定區域為交通銀行開關站至海曙大廈開關站之間。14∶00∶37，全自動FA完成對長樂514線出線開關的控合操作，事故處理完畢。

圖4 中山變國醫532線故障區段擴大

1.3.2 過流信號不完整

由于通信中斷、遙測板故障、高壓柜內端子排上的TA短接片未取下、主站點號配置錯誤等原因，可能出現FA程序接收過流信號不完整的情況。若故障點上游側相鄰開關的過流信號上送不正常，在FA程序全自動情況下，可能引起對側轉供線路的誤跳閘。

2016-06-08 T 5∶56∶8， 寧高專配電室 G04 至汪弄5號配電室G07之間電纜故障，引起文化變西灣N268線跳閘，如圖5所示。由于寧高專配電室DTU遙測板故障，導致遙測采樣不穩定；故障發生時刻，DTU未能正確捕捉過流信號，導致FA程序誤判故障點位于翡翠園配電室至寧高專配電室之間的聯絡電纜上，并生成相應的隔離、轉供方案，如圖6所示。更換DTU上的采樣板后，遙測信號恢復正常。

2 全自動FA轉交互運行

全自動FA在執行過程中，由于開關遙控失敗、終端上送過流信號不連續、主站拓撲不正確等原因，將退出全自動執行狀態，轉為交互運行模式[13]。

圖5 寧高專配電室遙測采樣

圖6 文化變西灣N268線FA策略不正確

2.1 遙控失敗

2017-01-08 T 12∶51∶27，文化變新星 N270線跳閘。全自動FA正確啟動，準確判定故障位置，并在51 s內成功隔離故障區段，對非故障區段恢復供電。青林閑庭1號配電室G08開關控合成功后，由于DTU終端遙信變位上送較慢，導致配電主站系統誤判為遙控失敗，FA退出全自動，轉為交互狀態。

2017-01-17 T 11∶22∶41， 聯豐變柳錦 N231出線電纜故障，線路跳閘。由于天海華庭環網單元通道退出，導致系統遙控失敗，全自動FA轉為交互式執行模式，如圖7所示。

圖7 聯豐變柳錦N231線全自動FA失敗記錄

2.2 過流信號不連續

2017-03-3 T 11∶53∶29， 文化變滌維 N279 線跳閘，由于環北立交環網單元高壓柜二次端子排上的遙測短接聯片未取下，導致FA程序未收到環北立交環網單元G02與G06開關的過流信號，FA程序判定過流信號不連續，轉為交互執行模式[14-15]，如圖8所示。

圖8 文化變滌維N279線故障信號缺失

2.3 拓撲不正確

2017-03-02 T 14∶40∶23， 延 慶變 廣 濟 N132線跳閘。石油大樓開關站全站未改造，G03置位錯誤，導致延慶變廣濟N132線與馬園變天一429線在系統中拓撲錯誤地連接在一起。廣濟線跳閘后，FA追蹤拓撲，判定該線路仍然帶電，因此FA程序終止判斷，轉為交互執行模式。

3 全自動FA運維管理模式

寧波公司持續推進配電自動化建設與配電網協調發展，通過多年建設，逐步擴大中心城區配電網的自動化覆蓋范圍，加強項目建設管理、強化系統運維管控、提升調度應用水平，逐年度、分區域實現線路的全自動饋線自動化投運，從而改變了配電網故障的處理模式，提高了配電網管理效益，為配電網實現自動化、互動化和智能化提供了堅實基礎。

3.1 全面推進自動化工程建設

作為配電自動化工程項目的實施主體和業主單位，寧波公司對項目建設進度和質量進行全面把控。通過工程進度總控表，做到進度數據的每日更新，實時掌握第一手資料；各區縣公司與信通公司、施工單位等單位密切溝通，合理安排各道工序；通過不定期召開協調會，及時解決發現的各項問題，確保建設工作的有序進行。

截止目前，寧波公司累計安裝投運3 037臺DTU，覆蓋 A+，A，B類區域 10 kV電纜線路980條；初步實現寧波主城區的自動化全覆蓋。

3.2 強化自動化系統運維管控

3.2.1 運行指標管控

寧波公司以配電自動化系統實用化為導向，切實加強配電自動化系統各項功能的實際應用，通過遙控操作、事故處理體現配電自動化系統的效益；同時，利用配電主站中的指標分析工具和配電自動化運行監測系統，以終端在線率、遙控使用率、遙控成功率、遙信正確率等關鍵指標為抓手，通過日報、周報和月報制度，加強對系統運維的有效管控，實現對各項指標的穿透分析。

在日常工作中，以供電服務指揮中心和各區縣公司的二次運檢班為主體，密切聯系信通公司、施工單位，協調各運行班組，對終端掉線、遙控失敗、遙信壞數據、一次機構故障等常見問題進行及時處理；通過常態化消缺工作，確保了配電自動化系統具有較高的實用化水平。

3.2.2 圖模信息維護

為確保配電自動化系統基礎數據的準確性，按照配電網圖模信息“源端唯一、全局共享”的原則，嚴格圖模異動流程。結合線路改造工作，對所轄線路進行了重新組環，并在GIS系統中同步開展配調專題圖的梳理工作；通過對單線圖、開關站圖、系統圖和供電范圍圖的全口徑生成并導入配電主站系統，確保了自動化區域內4種配調專題圖的準確性。

當配電網網架結構由于配電站所的投運/退役、線路割接等原因發生變動時，運檢班組按照異動流程，及時上傳更新后的GIS圖形，并通過圖模接口程序發送至信息交互總線；經二次運檢班審核，導入配電自動化系統，生成紅圖；當值配電網調度員審核無誤后，進行紅圖投運，生成黑圖，從而保證配電網拓撲的正確性和實時性。

此外，通過程序升級，解決了架空線部分開關錯位、線路比例不協調、標示牌與開關比例不協調、廢棄圖形的鏈接清理等問題，提高了配調專題圖的實用化水平。

3.2.3 開關狀態操作

配網開關設備若長期不動作，極易出現操作機構卡澀、蓄電池老化、二次線松動等各類隱患，從而影響遙控功能的正常使用。為及時掌握配電自動化覆蓋區域內一次設備及終端設備運行狀態、發現故障隱患，全面提高終端操作和一次設備動作可靠性，特開展配電自動化開關狀態操作（即“晨操”）。

自動化開關狀態操作包括2種方式，在應用初期由配調調度員人工操作，通過“合環—解環”的方式，逐一遙控拉合被測線路上的可控開關，并對遙控失敗的情況進行缺陷上報；后期，在軟件中編制“晨操”預案，通過程序化批量操作，提高工作效率，實現自動化開關2年內至少控分、控合一次。

自動化開關“晨操”過程中發現的二次設備缺陷由二次運檢班負責消缺，一次設備缺陷由對應的運檢班組負責消缺，通信缺陷由信通公司負責消缺。

3.2.4 建設改造同步

目前，寧波城區配電網尚未完全成熟，城網項目、用戶業擴工程、市政遷改工程較多，網架結構、站點設備變動較多，對配電網自動化系統的日常運行帶來了一定影響。為此，對自動化站點涉及的工程項目進行了詳細規定：工程方案制定人員在編制換柜、拼柜、站所移位等一次設備改造方案時，若涉及自動化建成站所，須將自動化相關改造內容在方案中同時體現，單一專變用戶業擴工程制定方案時應盡量避免自動化接線的改動。各運行班組、施工單位在工程項目施工中要做好配電自動化相關設備保護工作，若安全措施需要將自動化終端壓板退出或終端斷電者，需要在操作票中體現相關操作內容，并在工作終結恢復送電時，恢復自動化終端正常運行；項目涉及配電自動化改造的，在現場查勘、工程實施過程中將配電自動化相關工作內容同步完成；若因實際困難，二次工作不能同一天完成，則需在一次工作結束的當天將DTU電源線、網線連通，減少對終端在線率指標的影響，并將現場情況反饋二次運檢班、配調。一次改造完成后的3個工作日內，需完成自動化改造、接線，二次運檢班和配調及時組織開展二遙、三遙對點。

3.3 加強配電網調度日常應用

在配電自動化系統的日常應用中，以系統實用化為導向，以配調為系統應用主體，切實加強配電自動化系統各項功能的實際應用。

當電網正常運行時，配調調度員通過配電自動化系統，實現對配電網狀態的實時觀測和控制，對于計劃工作和線路負荷轉移操作，按照“能遙則遙”的原則，進行全口徑遙控操作；若開關不具備遙控條件，或遙控失敗，再通知現場人員進行手動操作，同時做好缺陷記錄，及時安排消缺。

當線路單相接地故障時，配調調度員待選線完成、故障線路確定后，采用中間開斷法，或是逐級排查的方式對各站點進行遙控試拉，快速確定線路的接地點，減輕了現場人員的巡線壓力，加快了接地故障的排查速度。

當線路跳閘時，若該線路已投入全自動FA，且FA動作正確，則當值調度員根據FA判斷和動作情況，將相關故障信息、故障及恢復隔離方案，線路當前運行方式通告相應運行班組，進行現場處理；若該線路投入半自動FA，且FA推送策略完整，則當值調度員根據FA推送信息、結合配電自動化終端裝置上傳的實時信號，遙控完成故障區段的隔離和下游的恢復送電，通知運行工區合上變電站10 kV出線開關，并將相關故障信息、故障及恢復隔離方案，線路當前運行方式通告相應運行班組，進行現場處理。

當110 kV變電站、線路等上一級系統發生故障時，配調調度員可通過遙控方式，在10 kV中壓側實現負荷的快速轉移，減少了主城區大面積、長時間停電對社會正常生產和生活帶來的巨大沖擊，有效提高了寧波主城區10 kV配電網的供電可靠性，帶來了良好的社會效益。

3.4 開展仿真測試和動作分析

每個環路投入全自動FA之前，通過主站仿真，對實際運行線路進行各種故障模擬，分析FA模塊的策略。配調、二次運檢班、各運行班組的人員相互配合，完成站點間隔核對、環路拓撲校驗、軟件仿真、隔離及轉供策略校核；自動化專責負責對FA仿真單的審核及技術聯系單的發布；配調收到技術聯系單后，由當值配電網調控員完成該環路的全自動FA投運。通過嚴格而細致的仿真，實現了投運前的技術質量把控。

每次FA動作后，均編制《饋線自動化動作報告》，針對問題進行詳細分析，對FA進行“一案一檔”管理；分析FA啟動不正常、動作不正確的原因，對變電站信號未觸發、主站拓撲不正確、終端過流不上送和開關置位不正確等共性問題進行全面排查，提前排除系統中的各類隱患缺陷。

4 FA典型動作案例

通過2年多的努力，FA動作整體成功率由應用之初的不到40%提升至70%以上，以下列舉部分FA典型動作案例：

（1）2015-06-25 T 9∶48， 由于新河路 3 號開關站G03負荷開關至江東公園開關站G01負荷開關之間的聯絡電纜發生故障，導致110 kV荷花變仇畢N203線跳閘。FA程序判斷正確，當值調度參考推送策略，完成了故障區段的遙控隔離和負荷的快速轉供，至10∶15，恢復對非故障區段的送電。

（2）2017-01-19 T 7∶43∶54， 延慶變有視 N146線跳閘，故障位于天封1號環網單元至富茂大廈開關站之間的聯絡電纜上。24 s后，全自動FA啟動分析；31 s后，天封1號環網單元G04負荷開關控分成功；截至7∶44∶32，有視N146線控合成功，主線恢復送電，事故處理全程僅耗時38 s（見圖 9）。

圖9 延慶變有視N146線FA動作過程

（3）2017-03-24 T 17∶47∶6， 由于濱江實驗開關站下屬的蔬菜公司專變故障，導致周宿變聯寧N419線跳閘，全自動FA正確啟動，并準確判定故障區域位于舟宿云庭3號配電室G14間隔與濱江實驗開關站G12間隔之間。在全自動FA執行過程中，由于舟宿云庭2號配電室G13控分失敗，FA由全自動轉人工交互狀態。

5 結語

通過近2年半的工程建設和實用化運行，寧波中心城區在全自動FA實用化應用方面建立了完備的技術體系和完善的運維體系，形成了一套行之有效的工程實施和系統實用化運行方法，有效提升了配電網跳閘事故的處理效率。

全自動FA在現場運行過程中，出現了啟動失敗、故障區段判定不正確、全自動FA轉交互模式執行等各種異常情況，降低了其應用成效。以上全面分析了全自動FA實用化應用過程中出現的各類問題，并提出了若干針對性解決措施，以期提高全自動FA的實用化應用水平，并為進一步探索饋線自動化的發展模式提供有益參考。

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