淺談智能配電網故障的自動化處理技術

余志鵬

摘 要：智能配電網故障自動化處理技術是智能配電網研究的一個重要課題，本文在介紹智能配電網故障自動化處理技術概念的基礎上，詳細闡述了區域/廣域保護、分布式智能控制技術和故障點自動定位技術的應用，僅供智能配電網建設、研究、維護人員參考。

關鍵詞：智能配電網；自愈；故障定位

中圖分類號：TM73 文獻標志碼：A

0 前言

智能配電網是智能電網中配電網重要的內容，它以配電網高級自動化技術為基礎，通過應用和融合各種控制技術、通信技術及傳感技術等來利用智能化設備，以實現配電網在正常運行狀態下的監測、保護、控制和優化和非正常狀態下的自愈控制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優質、經濟、環保的電力供應。智能配電網的自愈技術主要部分是指故障處理的自動化，可實現快速定位故障，快速隔離故障，快速恢復非故障區供電，實現配電網的全面自動控制和自愈。

1 概述

智能配電網故障自動化處理技術是智能電網自愈技術的重要表現形式，不僅包括了傳統配電自動化對故障的快速處理，還強調對配電網故障前的預防和預警以及故障處理后對非故障區域的供電恢復。不僅依靠自動化裝置，還注意其余保護裝置的配合，實現更全面的自愈運行。

2 智能配電網故障處理技術分析

2.1 保護技術

傳統的配電網饋線過電流保護的工作原理主要是反應電流增加而動作的，但配電網的運行方式多變。如圖1所示，若配電網系統中F1 點故障時，各點所配置的饋線（終端2—Q102、終端3—Q202支路）對故障電流的靈敏度不夠而不在保護范圍內，若只靠饋線終端本身的信息量無法準確定位故障點所轄范圍，從而失去了選擇性，導致擴大停電范圍。智能配電網提出的“區域/廣域保護控制系統”即網絡式保護技術，可綜合各種完善的保護原理及基于區域各點的故障信息，快速識別故障，并與過載聯切、頻率電壓控制及備自投功能相配合，對故障隔離、快速恢復供電，避免故障后由于上下級保護之間的配合不當，保護與控制功能的配合不當，導致故障范圍擴大，并通過自動化恢復供電的有效及快速控制。

快速性是配電網饋線傳統保護的最基本的要求，而區域/廣域保護需要通信和相對復雜的計算配合，保證了選擇性，但卻很難達到傳統保護的快速性。應將兩者結合起來，充分利用雙方的優點，以達到更好的效果：

（1）利用區域/廣域保護對系統實時運行狀態的計算結果及時修改保護的門檻值，可有效防止級聯事故的發生；

（2）將區域/廣域保護作為饋線的后備保護，以保證線路主保護無法正常動作時，可利用區域/廣域保護來進行故障隔離。

2.2 分布式智能控制技術

目前配電網采用的集中型故障自愈控制模式主要是建立在各配電終端與子站/主站之間的主從通信的基礎上，配電網調度主站根據收集到的相關配電終端故障信息及配電網運行狀態進行故障診斷，定位故障發生區段，形成故障隔離和故障恢復方案，并通過遙控功能來執行該方案，從而實現故障的自動隔離和非故障區的供電恢復。這種模式對通信通道和主站的依賴比較大，控制可靠性不高。且隨著配電網不斷發展，主站和終端的數據交互信息量不斷增大，且僅有主站分析決策，所花費時間過長，不能滿足快速切除故障的要求。

分布式故障自愈控制模式是智能配電網基于區域/廣域保護的就地控制方式，是一種有信道的就地控制方式。這種控制模式不需要配電網自動化主站和子站的參與，而是配電網智能終端相互通信，可實現更快速的故障隔離、重構轉供。它的工作原理是：當配電網饋線發生永久性故障時，饋線線配電終端和相鄰配電終端通信，交換故障檢測相關的信息，并進行比較，然后根據采集到的電壓、電流等電氣量來進行故障判斷和定位。定位故障后，由配電終端通過與變電站出口斷路器的保護配合，對故障區段邊界為斷路器或負荷開關進行區分，盡可能避免上游非故障區段用戶停電，通過遙控來實現故障隔離，且通過自動重合閘對下游非故障停電區恢復供電。

區域控制是分布式故障自愈控制模式的另一種表現模式，它是以一個或多個環網為一個區域單位，配置區域保護控制裝置（區域控制器）與區域內的每個終端進行通信，已接收終端的故障信息并進行處理。

智能分布式控制技術是基于對等通信方式下，僅依靠相鄰的配電終端通過信息交互來實現故障處理功能，故障處理更快更靈活，但也存在一定的缺點：很難適應復雜的配電網結構及拓撲的變化。而傳統的集中型故障自愈控制模式是利用了主站和配電終端雙向通信來實現信息的集中采集和控制，可適應網絡拓撲結構復雜的配電網。應綜合兩種控制模式的優點，提出采用分布和集中配合的改進型自愈控制方式，如圖2所示。

2.3 故障點自動定位技術

傳統故障點定位技術不能適應配電網復雜的網絡拓撲結構，定位精度不夠。智能配電網故障點自動定位技術是以調度控制主站為中心，在各配電網饋線上安裝檢測點，形成了一個統一的定位、檢測及通信的故障定位系統。控制中心主要實現數據實時采集、分析及故障報警和定位功能。而檢測點由故障指示器和數據采集器組成，其工作原理是在負載電流疊加上帶有故障信號信息碼的電流，從而形成故障定位信號。智能配電網故障定位算法主要有行波算法、神經網絡算法、基于FTU的故障定位等故障定位算法。智能配電網故障點自動定位技術的關鍵是即時通信，其利用數字識別技術，故障指示器和數據采集器有唯一的地址，以方便主站快速定位故障點。

結語

智能配電網故障的自動化處理技術主要是從配電網設備故障定位、隔離、切除及非故障區域的恢復供電等方面分析了先進的故障處理技術，有利于智能配電網安全可靠運行。

參考文獻

[1]鄧玲慧，王志新，沈劍鳴，等.智能配電技術及其應用[J].電網與清潔能源，2012，28（3）：10-15.

[2]劉健，張小慶，陳星鶯，等.集中智能與分布智能協調配合的配電網故障處理模式[J].電網技術，2013，37（9）：2608-2614.