智能配网故障自愈

杜洪波

四川电力设计咨询有限责任公司   四川  成都 610000

摘要：发展智能配电网的最终目标是实现配电网故障点的快速定位、自动隔离和自愈，从而达到缩小故障处理时间和停电时间的作用。而自愈又是整个智能配电网的精髓所在，所以实现配电网的故障自愈控制是电网发展也更是社会发展的需求。本文首先应用典型案例分析介绍了故障自愈处理的流程，接着针对从简单到复杂不同类型故障的处理策略进行详细探究，希望对于相关的工作人员具有参考与借鉴的意义。

关键词:智能电网; 自愈控制; 故障

1.引言

故障自愈所涵盖的内容很广泛，它不单单指配电网发生故障后能够自己进行处理，从过程上来讲，配电网故障自愈体现智能化在于两个方面，即：自我预防和自我恢复（愈合）。实时的掌握电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；不需要或仅需少量的人为干预，利用先进的保护、控制手段，出现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不影响非故障用户的正常供电或将对其影响降至最小，从而提升电网运行的可靠性。

2.故障自愈处理流程

如果把整个配网故障自愈技术体系的实现分成三层，则依次为基础层、支撑层、应用层。合理的网架结构及先进终端设备是实现智能配网故障自愈的基础层，覆盖整个配电网的信息交互是支撑整个配电网的网络支撑层，那么自愈处理策略的生成和实施就是最终的应用层。本文故障自愈策略按图1所示流程来实现。

图1 自愈功能处理流程

下面以一个典型故障为例，介绍配网自愈功能的处理流程。

如图2所示，S1，S2，S3为10kV出线断路器，具备自动跳闸功能，其余开关为站外开关（不具备跳闸功能）。当发生A2到A3段线路故障时，有短路电流流经S1，A1，A2开关，由于S1开关具备跳闸功能，因此S1开关保护动作，开关跳闸。

1）故障启动：

启动条件包含四种：分闸加保护、分闸加事故总、分合分、非正常分闸。

图2 自愈实例图

本实例采用分闸加保护启动条件。配电自动化主站检测到S1开关跳闸以及S1开关的保护动作信号满足启动条件，从而启动故障分析。

2）故障定位：

系统通过对开关、保护信号的模型以及状态进行拓扑分析，进行故障定位。本实例中，系统分析到配网开关A1，A2的过流信号动作，而其他过流信号未动作，因此定位到故障区域为A2与A3之间发生故障。

3）故障隔离：

给出故障隔离最小区间的隔离方案，断开A2，A3。

4）故障恢复：

上游恢复方案为合上S1开关恢复上游供电。下游恢复方案为合上A6或者A9恢复下游供电。当存在多于一个下游恢复方案时，系统会自动分析恢复方案的优先级别。系统会按照负载率，挂牌信息，与操作开关数几个条件针对下游恢复策略进行优选，并给出最优恢复策略。

5）故障信息存储：

故障处理功能模块会记录用户的操作记录，包括对开关的操作时间，操作内容，操作结果，操作人员等信息。当事故处理完毕后，系统会将本次故障相关信息全部存入历史数据库，用于事故追忆。

6）互动信息：

系统检测到故障时，配电自动化主站系统会通过语音告警，告警窗告警等手段告警，并推出故障设备所在图形，并将故障区域着色显示。同时，图形右下角状态栏会逐一显示故障处理进度。

3.典型故障处理策略

3.1简单故障

（一）断路器出口故障：功能测试接线见图3。

图3 断路器出口故障测试图

故障启动：断路器S1跳闸。

故障定位：可判定S1~A1之间区域发生故障，即，出口断路器S1故障。

故障隔离：断开A1完成故障区域隔离。

故障恢复：合上A9或者A6恢复故障下游供电。关于下游恢复路径，是根据其剩余容量的大小，优先选择剩余容量大的恢复路径。如果恢复路径开关挂有检修牌拒动时，则不会将其列在恢复路径中。

（二）母线故障：功能测试接线图为4。

故障启动：断路器S1跳闸，开关A1有故障电流。

故障定位：可判定A1~A2之间区域发生故障，即母线Ｉ故障。

故障隔离：断开开关A1、A2隔离故障区域。

故障恢复：合上A9或者A6恢复故障下游供电，合上S1恢复上游供电。

图4母线故障测试图

3.2复杂故障

（一）故障不连续：功能测试接线见图5。

图5故障不连续测试图

故障启动：断路器S1跳闸。

故障定位：开关A1、A3有故障电流，A2无故障电流，故障电流信号不连续，但仍可判定A3~A4~B4区域故障。

故障隔离：断开A3、A4、B4隔离故障。

故障恢复：合上A6和A9恢复下游供电，合上S1恢复上游供电。

（二）本侧多点故障：功能测试接线见图6。

故障启动：断路器S1跳闸。

故障定位：开关A1、A2、A3、A4、B4有故障电流，可判定A4~A5和B4下游区域故障。

故障隔离：断开A4、A5、B4隔离故障，合上A6恢复下游供电。

故障恢复：合上S1恢复上游供电。

图6本侧多点故障测试图

（三）甩负荷：当需要转供的负荷容量大于转供容量时，需要考虑甩去部分负荷。功能测试接线见图7。

故障启动：S2跳闸。

故障定位：A12、A11有故障电流，判定故障区域为A11~A10。

故障隔离：断开A10和A11隔离故障。

故障恢复：合上A9恢复下游负荷供电，如果此时可转供容量小于非故障区域需转供负荷量即B12+B11+B10，需要甩去部分负荷。甩负荷的原则是从最小容量的负荷甩，挂有保电的负荷最后甩。

图7甩负荷测试图

（四）联络开关故障：功能测试接线见图8。

故障启动：断路器S1、S3跳闸。

故障定位：A1、A2、A3、A4、A5、A7、A8有故障电流，判定故障区域为A5下游区域和A7下游区域故障，即联络开关处故障。

故障处理：分别给出两个处理方案：断开A5，合上S1恢复故障一的供电；断开A7，合上S2恢复故障二的供电。

图8联络开关故障测试图

4. 结束语

实践表明，智能配电网自愈控制技术具有较高的实用价值，不仅保证了配电网的安全运行，而且大大提高了配电资产的利用率，带来良好的经济效益。然而，在传统控制方法下的智能配电网自愈控制技术并不能满足日益提高的技术控制要求。因此，打破原有技术桎梏、掌握核心关键技术、规范智能配电网自愈控制是寻求智能配电网自愈控制技术进一步发展的重要途径。

参考文献

[1]杨世挺．智能配电网自愈控制技术的研究[D]．济南：山东大学，2019.

[2]朱仲海．智能配电网自愈控制技术及应用分析[J]．科技与创新，2019(21):158-159.

[3]王金丽，韦春元，刘志虹，等．智能配电网自愈控制技术发展与展望[J]．供用电，2019(7):13-19.

作者简介：

杜洪波（1986-），男，汉族，本科，工程师，以前主要从事继电保护调试、电气二次设计等工作，目前主要从事输变电EPC总承包工程设计管理及项目管理工作.