自愈線路最優選點

劉宇震　黃爽

摘 要：為確保供電可靠性，并進一步改善供電質量，配網主站系統逐步開展線路自愈功能建設，如何選擇自愈改造的線路、如何規劃線路上自動化開關是當前亟需解決的問題。通過自愈線路最優選點確定，可以綜合考慮自愈線路的長度、開關數量、負荷、用戶、終端保護信號、備用電源點等因素，提供線路的自愈改造優先級和自愈最優選點方案，提高投資收益。同時，可以評價已投運的自愈線路，并提供改進方案，優化網架結構。文章主要針對自愈線路最優選點進行分析，以供參考。

關鍵詞：自愈線路;最優選點

中圖分類號：TM713 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.068

配電網的自愈功能主要是指配電系統出現故障時及時檢測故障點，并且針對故障采取對應的操作，以快速解決故障點，確保正常供電。系統出現故障之后，可以自動隔離故障，并自動恢復非故障區段供電[1]。

自愈最優選點功能就是在故障發生后精準定位，并實現最小隔離以及最大恢復非故障區段。目前，配網終端沒有實現全覆蓋，配網自愈功能將受其影響。如何合理選擇設備投入自愈，將決定自愈的效能。

1 配網主站自愈功能

配網自愈是指運用自動化的系統或者裝置，對配電線路運行情況進行監控，以便及時發現線路中出現的故障，并給予診斷，隔離故障區域，對于非故障區域則可以實現自動恢復供電[2]。

配電主站是指采集及監控電網運行的數據，以及包括電網分析等一些具有擴張性功能的配電自動化系統。主站集中型自愈是利用配電主站自愈功能實現故障定位、隔離及恢復供電。主站就地協同型自愈是運用已經建好的就地饋線自動化，定位監控故障區域，自動恢復非故障區域供電，通過運用配網自動化主站中的自愈功能，恢復上下游供電[3]。

配網自愈建設的主要目的是提高供電可靠性，實現電力供應質量的不斷優化，從而實現電網運行水平的不斷提高。

配網自愈應納入配電網的整體規劃過程，根據當地區域經濟的發展情況，對網架結構、負荷水平及設備情況進行合理規劃設計，基于配電網的實際需求，合理選擇配網自愈技術模式[4]。

配網自愈建設及規劃應根據一次系統的規劃開展，并按照全生命周期方式根據已有設備資源實現對自愈建設的合理規劃。

配網自愈建設應按照實用性、可靠性及經濟性原則，并對配電線路、通信網絡及開關設備等情況，合理選擇自愈的技術路線和實現方式，并且應盡量采用節能環保且技術成熟的先進設備。

配網自愈系統的安全防護應符合國家發展要求。

主站自愈功能具備投入、退出、仿真三種運行狀態，支持全自動或半自動（人工介入）執行。

1.1 主站集中型故障處理要求

借助于先進的通信手段，并且結合配電終端及主站的相互配合，在出現故障時根據配網主站判斷故障區域，通過遠程控制或者人工控制的方式隔離故障區域，并且實現非故障區域的正常供電[5]。

1.2 電壓—時間/電流型協同故障處理要求

在規定時間內就地完成隔離故障、恢復非故障區域供電的所有操作，操作過程中應同步操作開閘、合閘、過流保護等信號，并傳輸到配網主站，由主站根據收集到的故障信息進行分析，并給出對應結論以及下游恢復策略。在就地沒有完成隔離故障及上游操作未恢復時，主站應保留就地操作失敗信息，并將其交給調度人員，通過遙控方式完成操作[6]。

1.3 智能分布式（速動型）協同故障處理要求

在規定時間內，智能分布終端應通過相互通信的方式完成故障的就地隔離，并實現非故障區域的供電恢復策略，在操作過程中，應將上游、下游的動作信號同步上傳到配網主站，提示主站出現上述操作的原因，再由主站根據收集到的故障信息實現就地隔離，并分析故障，核對智能分布式動作的準確性[7]。當智能分布式不能就地完成所有隔離操作時，主站可以補充操作。

補充操作功能分為以下兩種情況：

出口故障：發生出口故障時，智能分布式自愈不會動作。主站根據收集到的故障信號，按照主站集中式邏輯進行分析，并提供故障隔離、下游恢復處理策略。

智能分布式處理失敗：智能分布式處理失敗時，如果終端對操作設備上送開關分閘、合閘、開關閉鎖、上下游開關動作信號、拒動信號等信號，主站生成的完整策略中可以擴大拒動設備隔離范圍，生成擴大隔離范圍后的處理結果。如果終端未上送拒動信號，則將保留失敗的操作，并由調度人員通過遙控方式操作[8]。

1.4 級差保護協同故障處理要求

在規定時間內，級差保護完成故障上游的初步隔離，并同步發送開關分閘、合閘、過流保護等信號至配網主站，主站根據收集到的故障信號以及開關跳閘信息進行故障分析，并提出故障定位、隔離及上下游恢復策略。

2 技術要求

2.1 主站自愈技術模式

對于基于主站的自愈技術，根據主站與就地的協同程度，分為主站集中型和主站就地協同型。主站就地協同型包含主站與級差保護協同型、主站與電壓—時間/電流協同型、主站與智能分布式協同型三類。

主站集中型自愈利用配電主站自愈功能實現故障定位、隔離及恢復供電。主站與就地協同的自愈模式是通過已經建成的就地型饋線自動化，實現故障區域的定位處理，并實現快速隔離，再通過應用配電自動化的主站自愈功能恢復上下游供電[9]。

2.2 主站集中型自愈原則

主站集中型自愈的工作原理是配電自動化主站利用多種通訊方式（光纖通訊、載波通訊、無線通信等）收集配電終端故障信號（一般是過流、零序告警），配電自動化主站依據配電網的網架結構和設備運行的實時信息，結合配電自動化終端故障信號、開關狀態等信息進行網絡拓撲分析，進行故障的定位、隔離和恢復非故障區域的供電[10]。

主站集中型自愈以配電自動化系統功能為核心，實現包括故障分析、故障定位、故障隔離、非故障區域負荷轉供等故障處理環節。處理功能要具備投入、退出、仿真三種運行狀態，應支持全自動或半自動（人工介入）執行。采用自動閉環方式處理饋線故障時，系統自動確定故障區域隔離和非故障區恢復的最優方案之后自動進行控制操作[11]。

實現自動操作之前，可以在控制臺上退出交互處理界面，進行倒計時等待。

等倒計時完成之后，系統開始自動化操作，并且在交互界面及告警窗上面顯示過程信息，并給予告警處理。

3 配網自愈步驟

配網自愈步驟主要分為故障啟動、故障定位、故障隔離、故障恢復。

3.1 故障啟動

配網以饋線進行管理，當饋線發生故障后，配網主站能夠收到故障信號，即可啟動自愈分析。

從整條饋線看，如果饋線的電源點能夠檢測到故障電流，并向配網主站發送故障信號，那么配網主站就能啟動自愈。所以，只要變電站出線開關保護定值設置合理，任何區域發生故障后，配網主站收到出線開關的故障信號后，都能啟動自愈分析。

3.2 故障定位、故障隔離

故障定位、故障隔離緊密相連，定位區段一般決定著隔離區段。

終端遙信、遙測數據正常，并能及時上送變化遙信，終端在線情況正常。

根據饋線自愈類型，開關已正確關聯故障保護信息、閉鎖信號。

計算每個開關最近時間內的遙控成功率如果較低，不建議投入自愈。如果沒有遙控可以進行遙控預置判斷。

根據各開關上下游關系分析潮流情況，避免下游負荷大于上游負荷等不符合邏輯的情況;以及開關合閘后根據配變數據判斷開關負荷是否為零[12]。針對異常遙測的設備，建議不設自愈功能，避免轉供時導致轉供容量不足無法轉供。

目前，分支線第一級開關基本都配置了速斷保護，針對主站集中式、級差型自愈，如果第一級開關已經安裝終端，建議配置自愈功能，因為在開關啟動后，將引起主干線停電。分支線自愈判斷如圖1所示。

例如圖1中，如果K4后段出現故障，K4啟動后將引起K1開關跳閘。如果K4配置自愈后，配網主站會判斷K4后段故障，然后拉開K4開關，合上K1開關，從而避免線路大部分停電的局面。

針對有重要用戶、普通用戶混合的分支線，應避免其他區域故障導致重要用戶停電。重要用戶、普通用戶混合分支線如圖2所示。

為避免K6后段故障導致整個分支線停電，K6開關可投入自愈功能。

重要用戶、用戶數較多的分支線，其主干下游分段開關需投入自愈。多用戶分支線如圖3所示。

K2后段故障，如果K2沒有投入自愈，可能導致K1或CB1跳閘，從而影響重要用戶。這時最好K2投入自愈，只要K2后段任何故障點發生故障，都可以對K2進行隔離。

3.3 故障恢復

3.3.1 單環網無法全部轉供的情況

在只有一個備用電源的情況下，如果備用電源無法完全恢復非故障區段，這個時候需要分段轉供。如果待恢復區域有重要用戶、保電用戶等情況時，需要拉開一些分支開關，所以，這個時候分支開關需要投入自愈。

3.3.2 多聯絡的情況

在存在兩個及以上備用電源的情況時，如果一個電源不可以恢復時，這個時候需要兩個電源進行恢復，兩個電源之間的分段開關需要投入自愈。多聯絡自愈如圖4所示。

如果需要恢復K1后段，如果電源CB2無法恢復全部時，這個時候需要CB3恢復一部分，根據線路的最大負荷，判斷K2、K3、K5是否投入自愈。

3.4 故障自愈類型判斷

對幾個關聯的饋線組進行綜合分析，投入自愈類型最好保持一致，避免發生故障后或者運行方式調整后，導致饋線閉鎖自愈。

4 結語

通過應用自愈線路最優選點，能夠改造優先級和線路自愈最優選點方案，給系統規劃提供支持。根據用戶數、重要用戶、負荷等情況，提供線路自愈改造的優先級。

根據線路長度、開關數據、終端保護信號、備用電源點等情況，提供線路自愈改造最優方案。同時，可以通過評價已投運的自愈線路，提供改進方案，通過系統網架合理性分析，進而確保網架結構的合理優化，改善供電質量，并提高供電可靠性。

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