基于饋線組的配網饋線故障集中處理模式

李新華，孫志云，肖謀富，王昱

(1. 長沙科誠電力技術咨詢有限公司，湖南 長沙410007;2. 湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙410007;3. 湖南省特種設備檢驗檢測研究院，湖南 長沙410017)

饋線故障自動處理是配電自動化系統的重要功能，簡稱“饋線自動化”〔1〕，它可以在饋線發生故障時縮小故障停電范圍，減少故障導致的停電時間，從而提高供電可靠性，其核心問題是如何實現饋線故障定位、如何隔離故障和如何恢復非故障區域供電，簡稱故障的診斷、定位、隔離和恢復〔2〕。配電自動化系統中，饋線故障處理模式主要有:完全基于終端處理的分布式模式;基于主站與子站分層配合處理的分層式模式;基于主站的集中處理模式。在饋線故障集中處理模式中，配電自動化系統主站根據子站或終端上送的故障檢測信息及主站采集的開關跳閘信息進行故障識別和定位，故障隔離和非故障區段供電恢復也都由配電主站集中處理，形成順序控制策略，再通過與子站、終端通信遙控執行〔3〕。

目前，故障集中處理方式一般分為手工、半自動和全自動3 種情況〔4〕，并針對整個配電網來設置，但配電自動化的實施是一個長期的過程，因饋線一次設備和通訊條件的差異、不同的饋線也可能有不同的自動化實現程度，某些饋線檢修或調試時也需要對饋線故障處理功能進行閉鎖，同時饋線故障的恢復處理一般需要其它聯絡饋線支持，不能簡單地按照饋線為單元進行。配電網因區域的負荷密度、負荷重要性以及供電可靠性要求不同，應采用不同的故障處理方式。

1 方案概述

本方案要解決的是針對傳統饋線故障集中處理模式的缺陷，提供一種改進型饋線故障集中處理模式。

1)對某條饋線進行設備檢修或調試時盡可能不影響整個系統的饋線自動化功能〔2〕，某饋線進行設備調試時可不啟動故障處理功能，但不影響其它區域的饋線故障處理功能。

2)根據配電網各區域自動化程度不同，可以設置不同的故障處理方式。

1.1 技術解決方案

這種改進的配網饋線故障集中處理模式引進了“饋線組”的概念。一個饋線組包含1 條或多條饋線，這些饋線通過聯絡開關連接在一起，饋線組是饋線故障處理的最小單元，故障診斷、定位、隔離和恢復是在單個的饋線組內獨立進行的，不同饋線組內的故障處理邏輯上沒有聯系。針對不同的饋線組可設置不同的故障處理方式，在各饋線組范圍內實現饋線故障的集中處理，不同饋線組的故障處理相互獨立。恢復方案分為故障上游恢復和故障下游恢復方案，故障隔離和恢復方案的執行應根據各饋線組的故障處理方式分別處理。

饋線組內故障處理方式分為閉鎖、手工、半自動和全自動4 種(見圖1)。各種故障處理方式的執行邏輯為:閉鎖方式下不啟動饋線組的故障處理功能，適用于饋線組內設備進行調試時的情況;手工方式下，由調度員確認并手工執行隔離方案、故障上游恢復方案和故障下游恢復方案;半自動方式下，自動執行隔離方案和故障上游恢復方案，由調度員手工執行故障下游恢復方案;全自動方式下，自動執行隔離方案、故障上游恢復方案和故障下游恢復方案。

圖1 典型配網接線方式

1.2 改進的饋線故障集中處理模式的步驟

步驟1:饋線故障處理服務器接收到FTU (英文“Feeder Terminal Unit”的縮寫，中文譯文為“饋線終端單元”)上送的故障信息或變電站內RTU (英文“Remote Terminal Unit”的縮寫，中文譯文為“遠方終端單元”)上送的饋線出口開關保護動作信息，等待10 ～300 s。如果在設定的等待時間內收到新的故障信息或饋線出口開關保護動作信息，即令等待計時歸零并重新開始累計等待時間。如果在設定等待時間內未收到新的故障信息或饋線出口開關保護動作信息，即按常規方法啟動饋線故障定位程序;

步驟2:在步驟1 接收到故障信息的開關和保護動作信息的開關所屬的饋線組為故障饋線組。找到所有的故障饋線組形成故障饋線組列表;

步驟3:對故障饋線組列表內所有成員進行的處理:饋線組故障處理方式如果不是“閉鎖方式”，依據故障前該饋線組內開關狀態的記錄，在該饋線組內使用常規方法進行網絡拓撲分析，得出網絡拓撲分析結論;

步驟4:使用步驟1 接收到的故障信息或饋線出口開關保護動作信息和步驟3 所獲網絡拓撲分析的結論，使用常規方法進行故障定位處理，得出故障定位處理結果。配電網開環運行時，某相鄰開關之間設備組成的區段中的邊界開關只有1 個檢測到故障信息，該區段即為應當處理的故障區段，而在配電網閉環運行時，環路上的故障不處理;

步驟5:依據步驟4 所得到的故障定位結果即故障所在區段，搜索該故障區段中的邊界開關，故障區段的邊界開關組成故障隔離方案;

步驟6:將步驟5 所獲故障隔離方案使用常規方法實施模擬執行，實施完畢后，使用常規方法進行網絡拓撲分析，得出結論。然后依據該此結論，使用常規方法形成故障導致的停電區域，故障區域至饋線出口開關之間的停電區域即故障上游停電區域，故障區域至聯絡開關之間的停電區域即故障下游停電區域;

步驟7:搜索步驟6 所形成的故障上游停電區域所在饋線出口開關，使用常規方法形成故障上游恢復方案。搜索步驟6 所形成的故障下游停電區域邊界聯絡開關，使用常規方法形成故障下游恢復方案;

步驟8:對步驟7 所獲下游故障恢復方案使用常規方法進行評價。

步驟9:根據各饋線組的故障處理方式，按照故障處理方式的邏輯自動或手工執行步驟5 所獲故障隔離方案和步驟7 所獲供電故障恢復方案。

2 具體實施方式

改進的配網饋線故障集中處理模式，其具體實施步驟:

1)設置饋線組的故障處理方式

根據實際情況，把各饋線組的故障處理方式設置為“閉鎖”、“手工”、“半自動”或“全自動”這4 種方式中的一種。

2)故障信息收集

a. 障處理服務器接收FTU 上送的故障信息，把上送故障信息的開關添加到故障開關列表;

b. 障處理服務器接收站內RTU 上送的饋線出口開關保護動作信息，把保護動作的開關添加到故障開關列表。

3)定故障饋線和故障饋線組

步驟1 中得到的故障開關列表中的開關，其所屬饋線為故障饋線，所屬饋線組為故障饋線組。若饋線組的故障處理方式為“閉鎖”，則故障開關列表中刪除該開關;否則把開關所屬饋線添加到故障饋線列表，把該饋線組添加到故障饋線組列表。

4)故障類型判斷

利用步驟2 得到的故障饋線列表中，如果其出口開關當前狀態為分，則該饋線發生了永久性故障;否則，該饋線發生了瞬時性故障。

5)故障診斷

恢復到故障前運行方式進行網絡拓撲分析，根據分析結果及步驟1 和2 得到故障開關列表，如果相鄰開關之間設備組成的區段的邊界開關只有一個在故障開關列表中，則該區段為故障發生的區段，該區段定義為故障區段。獲取故障區段所屬饋線，根據步驟3 的結果，確定是瞬時性故障還是永久性故障。對瞬時性故障，提示故障發生的區段信息;對于永久性故障，進入步驟5 處理。

6)形成故障隔離方案

對于永久性故障，根據步驟4 的診斷結果搜索故障區段邊界閉合的開關，由邊界閉合的開關組成故障隔離方案。

7)形成故障恢復方案

a. 利用步驟5 得到故障隔離方案信息，在故障處理服務器數據庫中模擬執行故障隔離方案，進行網絡拓撲分析。由分析結果得到故障停電區域和非故障停電區域。故障區域到饋線出口開關之間的非故障停電區域為故障上游停電區域，故障區域到聯絡開關之間的非故障停電區域為故障下游停電區域。

b. 對故障上游停電區域，搜索區域邊界當前狀態為分的饋線出口開關形成故障上游恢復方案;對故障下游停電區域，搜索區域邊界當前狀態為分且另一端帶電的開關形成故障下游恢復方案。

c. 對故障下游恢復方案，根據下游停電區域計算待恢復負荷，通過從實時庫讀取轉供饋線出口開關額定容量、當前電流值來對下游恢復方案進行安全性評價。

8)執行故障隔離和恢復方案

根據故障所在饋線組的故障處理方式執行故障隔離方案和恢復方案。手工方式下，由調度員確認并手工執行隔離方案、故障上游恢復方案和故障下游恢復方案;半自動方式下，自動執行隔離方案和故障上游恢復方案，由調度員手工執行故障下游恢復方案;全自動方式下，自動執行隔離方案、故障上游恢復方案和故障下游恢復方案。

3 結論

本方案基于饋線組的故障集中處理模式適應我國配電網的實際接線情況和運行方式，具有故障處理方式分區設置靈活、適用于任意接線方式配電網的饋線自動化建設;對不同的饋線組可以設置不同的故障處理方式，不同饋線組分別進行故障處理，互不影響;方便饋線組內開關設備故障檢測的保護信號調試，某饋線組內開關設備保護信號調試不影響系統的饋線故障處理功能，不影響其它饋線組的故障處理功能;本方案目前已在長沙配電自動化試點工程及后續示范工程中成功實施。

〔1〕DL/T 814—2002 配電自動化系統技術規范.〔S〕. 北京:中國電力出版社，2002.

〔2〕馬軍，蒙金有，奉健，馮慶東. 配電網故障定位、隔離和供電恢復系統工程實踐〔J〕. 電力設備，2003，4 (5):60-62.

〔3〕陳得宇，沈繼紅，張仁忠，高世偉. 配電網故障可觀測的實現及饋線終端單元配置方法〔J〕. 電網技術. 2011，35 (2):94-99.

〔4〕劉海濤，沐連順，蘇劍. 饋線自動化系統的集中智能控制模式〔J〕. 電網技術. 2007，31 (23):17-21.