開關分合位置不正確對集中式配網自愈的影響分析

許 達，吳照裕，凌毓暢，陳 嫻

（廣東電網有限責任公司廣州供電局，廣州 510620）

0 引言

配電網存在設備量大，接線復雜，設備故障發生率較高等特點。配網線路一旦出現故障跳閘，會直接造成用戶停電。配電網自愈控制功能，可快速進行故障定位，對故障區域自動隔離，非故障區域自動恢復供電［1－6］。現階段實際投入應用的配網自愈主要形式有3種：就地式、分布式和集中式［6］。集中式配網自愈是通過具有高級計算分析功能的主站系統完成。在發生故障后將相關信息發送到主站，通過分析計算完成故障定位，并生成控制策略，再下發到線路分段開關執行故障區域的隔離和非故障區域的復電。該方式靈活性高，適應性強，適用于各種配電網絡結構及運行方式，開關操作次數少，可對故障處理過程進行人工干預，因而得到廣泛應用。但同時也存在通信網絡可靠性和實時性要求高、網絡拓撲信息要求準確等局限［7－9］。

故障定位是集中式配網自愈其中一個關鍵環節［10］，故障定位的區域過小或錯誤，會造成未完全隔離故障，引起復電操作時本線路的再次跳閘或聯絡線路跳閘，擴大事故的范圍。故障定位的區域過大，會造成過度隔離，引起非故障區域復電時間加長。自愈故障定位的正確性，嚴重影響故障隔離的準確性及非故障區域復電的成功率。由此可見，分析分段開關的分合位置影響自愈故障定位過程，對提高自愈隔離范圍的準確性十分必要。

1 集中式自愈的動作過程

如圖1所示，集中式配網自愈動作的全過程為：（1）F1線路DE段故障，變電站開關CB1跳閘，自愈啟動；（2）主站系統接收線路上的終端（DTU／FTU）告警信號，開關分合位置，并結合線路拓撲結構，進行故障定位；（3）主站下發開關遙控命令，斷開故障點各側開關（斷開開關D和開關E），隔離故障區域，合上變電站開關（CB1）和可轉供電聯絡開關（聯絡開關K），對非故障區域復電。

圖1 集中式配網自愈動作

2 分段開關分合不正確的影響

集中式配網自愈的故障定位，是通過配電自動化圖形實時拓撲結構和自動化終端故障指示，完成故障定位。然而，線路上非自動化的分段開關及刀閘的分合置位與現場不一致，或者自動化開關的遙信分合位置與現場不一致（以下統稱分段開關分合位置不正確），會造成配電自動化圖形拓撲的改變，進而對主站集中式自愈的故障定位產生較大影響。不同情況的分析如下。

2.1 開關現場實際為合位，圖形顯示開關在分位

（1）場景1

線路F1、F2在運行中，變電站開關CB1、CB2在合位，分段開關A、B、D、E均在合位，聯絡開關K在分位，分段開關C分合位置不正確，現場實際為合位，圖形顯示在分位，如圖2所示。若此時分段開關C后段（DE段）發生故障。線路F1跳閘后自愈動作，開關A、B、D均有故障信號上傳主站系統，但開關C的分合位置不正確，顯示在分位，會導致CD段拓撲斷連，系統判斷C后段線路不在F1供電范圍。系統故障定位在開關B后段線路。自愈實際動作策略為斷開開關B，合上變電站開關CB1，未對非故障段CD、EK段進行復電。此種場景下，分段開關位置不正確導致故障隔離范圍擴大，前段擴大隔離，后段未進行轉電。

圖2 場景1自愈動作情況

（2）場景2

線路F1、F2在運行中，變電站開關CB1、CB2在合位，分段開關A、B、D、E均在合位，聯絡開關K在分位，分段開關C分合位置不正確，現場實際為合位，圖形顯示在分位，如圖3所示。若此時分段開關C前段（AB段）發生故障。線路F1跳閘后自愈動作，開關A有故障信號上傳主站系統。但開關C的分合位置不正確，顯示在分位，會導致CD段拓撲斷連，系統判斷開關C后段線路不在F1供電范圍。系統故障定位在AB段線路。自愈實際動作策略為斷開開關A，合上變電站開關CB1，未對非故障段BK段進行復電。此種場景下，分段開關位置不正確導致故障隔離范圍擴大，后段擴大隔離，且未能進行轉電。

圖3 場景2自愈動作情況

2.2 開關現場實際為分位，圖形顯示開關在合位

（1）場景3線路F1、F2在運行中，變電站開關CB1、CB2在合位，分段開關A、B、E、K均在合位，聯絡開關D在分位，分段開關C分合位置不正確，現場實際為分位（CD段實際停電），圖形顯示在合位，如圖4所示。若此時分段開關C前段（AB段）發生故障。線路F1跳閘后自愈動作，開關A有故障信號上傳主站系統。但開關C的分合位置不正確，顯示在合位，會導致CD段拓撲連通，系統判斷開關C后段線路屬于F1供電范圍。系統故障定位在AB段線路。自愈實際動作策略為斷開開關A，合上變電站開關CB1，斷開開關B，合上聯絡開關D。若聯絡開關D暫未布置相應安全措施（退出遙控功能，柱上自動化開關拉開附屬刀閘，環網柜合上接地刀閘等措施），會對停電的CD段進行復電。此種場景下，分段開關位置不正確導致存在誤合開關，誤送電風險。

圖4 場景3自愈動作情況

（2）場景4

線路F1、F2在運行中，變電站開關CB1，CB2在合位，分段開關A、B、E、K均在合位，聯絡開關D在分位，分段開關C分合位置不正確，現場實際為分位（CD段實際停電），圖形顯示在合位，如圖5所示。若此時分段聯絡線路F2的EK段發生故障。線路F2跳閘后自愈動作，開關K有故障信號上傳主站系統。但開關C的分合位置不正確，顯示在合位，會導致CD段拓撲連通，系統判斷E后段線路有可轉供線路F1。系統故障定位在EF段線路，自愈實際動作策略為斷開開關K，合上變電站開關CB2，斷開開關E，合上聯絡開關D。若聯絡開關D暫未布置相應安全措施（退出遙控功能，柱上自動化開關拉開附屬刀閘，環網柜合上接地刀閘等措施），會合上開關D，但實際CD段已停電，故DE段復電失敗。此種場景下，分段開關位置不正確導致聯絡側線路轉電失敗，擴大故障范圍。

圖5 場景4自愈動作情況

（3）場景5

線路F1、F2在運行中，變電站開關CB1，CB2在合位，分段開關A、B、D、E、K均在合位，聯絡開關C分合位置不正確，現場實際為分位，圖形顯示在合位，如圖6所示。此時若F1線路發生故障跳閘，系統認為F1和F2線路故障前處于合環運行狀態，跳閘后，F1全線（AC段）已轉由F2供電，自愈無需進行下一步操作。此種場景下，線路發生故障跳閘，系統誤判故障前合環運行、跳閘后不失壓，自愈不進行故障定位及隔離恢復操作。

圖6 場景5自愈動作情況

由上述分析可得知，分段開關分合位置不正確對集中式配網自愈的故障定位及恢復策略會產生較大影響。在開關現場實際為合位，圖形顯示開關在分位的情況，會導致故障隔離范圍擴大，非故障區域未進行轉電復電。在開關現場實際為分位，圖形顯示開關在合位的情況，會導致轉電復電失敗，自愈誤判線路合環不啟動隔離恢復操作，甚至有誤合已停電開關的風險。故需制定針對性措施，降低存在的風險。

3 應對措施

以建設數字配電網為契機［11］，繼續大力推進配網自動化建設及開關三遙改造。加密三遙開關布點，有助于提高自愈故障定位的準確性及自愈復電的有效性。但數字化建設需要一定時間和過程，下面提出一些管理措施及技術措施，降低或消除分段開關分合位置不正確的現象。

（1）調度操作閉環管理

調度操作完成后，調度員立刻檢查相應的開關分合狀態是否正確。非自動化開關及刀閘，應進行人工置位操作。對自動化開關應檢查其分合狀態，分合位置不正確的，應人工置位正確，并記錄該異常情況反饋相關自動化專業進行消缺處理。

（2）現場操作安全管控

對于現場停電作業，禁止在開關熱備用時工作。明確對于自動化開關，現場操作前需將操作模式由“遠方”切換為“就地”。避免停電工作或操作時，系統誤控開關設備引起的人身設備安全風險。

（3）系統自動開關置位及掛牌

打通配網OMS與配網自動化DMS數據接口，開發系統自動開關置位及掛牌功能。開關分合位置的變化，來自繼電保護的動作、自動化控制動作，或者人工操作。將上述動作來源均收集記錄，OMS對每次動作／操作返回結果進行研判并對配網自動化開關圖形進行置位操作，具體為：對非自動化開關，按保護動作／自動控制／人工操作的指定目標狀態進行分合置位及掛牌；對自動化開關位置與目標狀態一致的，進行掛牌，不需進行置位；對自動化開關位置與目標狀態不一致的，進行分合置位及掛牌，并在系統上進行告警提示。確保配網自動化開關圖形顯示與現場實際分合位置一致。

（4）主站系統對線路拓撲監視

開發主站系統對全部自愈線路拓撲的監視功能。考慮實際停電引起的拓撲孤島情況和實際合環轉電引起的短時拓撲合環情況，進一步篩選出線路拓撲異常孤島和異常合環情況，并進行告警提示。可方便進一步進行人工干預，對分段開關進行正確置位。通過提前發現并處理線路拓撲異常孤島和異常合環情況，可有效減少開關分合不正確現象，提高自愈動作的成功率。

4 結束語

本文分析了集中式配網自愈動作過程。因饋線分段開關分合位置不正確，會引起集中式配網自愈故障定位錯誤，導致自愈動作失敗，如故障隔離范圍擴大，非故障區域未進行復電等情況。提出了調度操作閉環管理措施，以及系統自動開關置位及掛牌、線路拓撲系統監視等技術措施。實際應用中確保了線路分段開關分合位置正確，提高了自愈動作正確率。