城市配電網的故障檢測及恢復

摘 要：高級的電網絡管理系統都是基于配電網自動化系統。在發生故障的時候，控制中心可以檢測到很多的相關數據。為了提高故障管理系統的水平并且使檢測到的數據得到最大化的利用，就需建立新的配電網自動化的概念。新方法通過增加新的功能，對現有的系統進行擴展。這個新的方法與網絡數據、拓撲和配電自動化相結合，為城市配電網絡的檢測和恢復提出了新的管理功能。

關鍵詞：配電自動化；故障定位；自愈；供電恢復

中圖分類號：TN913.33 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

隨著社會的現代化和信息化水平提高，人們對供電網絡的可靠性的要求也逐漸提高。為了減少用戶的中斷損失，城區配電自動化越來越得到關注。但是，盡管有配電自動化遠程控制的幫助，人們仍舊沒能解決故障情況下保護報警和故障指示與網絡拓撲受限相結合的問題[1]?？刂浦行牡恼{度員需要花幾分鐘來進行第一次恢復動作。

一、故障管理模型

故障的檢測是故障管理系統的關鍵。發生短路故障時，跳閘保護打開，在饋電回路斷路器打開時檢測故障。與此相反，接地故障的保護為跳閘保護或者帶故障持續運行的同時發出報警。在這種情況下由故障指示提供正確的故障區段是尤其重要的[2]。

自動故障管理過程根據二次變電站的設備分為兩個作用層次。較高層次的設備都是遠程控制，也可以稱為全自動化。如何在對電網絡的其他部分不造成干擾的情況下在這些線路中找出故障區段是問題的關鍵。在實踐中，只有有了可靠的信號指示器才能達到這個要求。成本是一個嚴格的限制因素，并且通常不只要測量一個信號。因此我們需要價格低廉并且可靠度高的故障指示器[3]。這些可以通過只測量電流和使用集中算法來實現。因此可靠的故障信號指示器是較低水平的故障管理系統的核心，全自動配電網絡是較高水平的故障管理系統的核心。

接下來我們討論針對短路故障的全自動故障管理過程。故障管理步驟如下：

（1）斷路器斷開，表明存在故障和故障饋線；（2）DMS分析發生故障時的網絡連接和二次變電站的拓撲結構；（3）DMS收集全自動二次變電站的信息，由0/1表示的是否檢測到故障電流；（4）對故障指示器數據進行回歸分析。故障信號一種延續到故障線路段；（5）建立開關序列來隔離故障段線路，在可能的情況下恢復主饋線方向的供電；（6）分析拓撲結構，檢查是否有線路能夠通過一個自動反饋電源來恢復。如果發現線路部分，則相應的開關序列添加到先前的步驟中，創建新的開關序列；（7）DMS將開關序列提交給SCADA系統；（8）DMS分析網絡的拓撲結構，判斷是否有在停電的線路。如果有，下級自動啟動并且采集故障指示器數據，從現場收集測量值；（9）DMS對比故障指示器的電流測量值并且在網絡圖表上顯示故障指示結果；（10）故障的部分可通過手動和遠程控制開關的組合來進行隔離，其他線路部分可以恢復供電。

在發生持久性接地故障的情況下，不存在自動開關過程，開關動作全部由網絡運營商實現。

二、集中式前視紅外解決方案

結合應用在農村網絡中的SCADA/DMS前視紅外解決方案。DMS設計開關序列，然后SCADA把它們部署到網絡中的實際運行中。根據實際故障饋線及它的周邊系統創建兩個簡單的運行模型：開關模型和線路區段模型[4]。編寫和運行開關序列時，這兩種模型都會用到。為了使前視紅外在城市網絡的任意變化中發揮其功能，這兩個模型都是動態的，同時使這個系統能夠適應各種故障情況，比如：高級別的故障管理過程（步驟2-7），低級別的故障管理過程（步驟8-10）。在較高層次的故障管理過程中，基本的線路區段被合并成復雜的線路區段。在高級別的故障管理后，開始考慮手動開關，也就是說，被隔離的復雜線路區段重新被分成基本的故障區段。

DMS實時接收開關狀態的變化指示和經由SCADA發出的故障電流檢測狀態指示。流程圖中藍色的箭頭表示較高級別的故障管理過程，紅色的箭頭表示較低級別的故障管理過程。

對于流程圖中的每一個步驟，開關模式能夠根據預設條件進行反應，對后期的運行狀況進行評估，在特定的錯誤或異常條件下自動化過程能夠被終止。另一方面，這個解決方案可以通過重新規劃一個新的序列得到擴展。比如：在最好的反饋路徑不可用時，選擇第二好的反饋路徑恢復供電。

只要線路區段沒有重疊部分，即使在主線路或者反饋線路上有共享對象，動態模型的概念也使得系統能夠同步執行前視紅外過程并且不產生相互的影響，。

故障管理系統需要有三個不同的運行模式：手動模式、運行模式和輔助模式。不論系統運行在哪一種模式下，自動故障管理系統的運行狀態都是可視的，并且每一條線路需要有遙控開關、報警指示燈和其他可能需要的檢測保護設備。它也提供了與停電管理相關的詳細信息，以便運營商了解系統的問題所在，采取相應措施。

這個改進的模型在國外的試點已經正式投入使用并且運行情況良好。下一步的目標是改進模型，提高故障管理系統的自動化程度，使之應用到實際的農村和城市電網中去。

三、結束語

本文首先對現有的城市配電網的管理系統和模型進行了進行了闡述。然后針對需要通訊和可能增加故障等問題，提出了一個叫做城市可視紅外管理系統的模型，這個模型用來對配電網的故障進行檢測和隔離。這個模型綜合了現有的全自動化控制，進一步提高了配電網故障管理系統的自動化水平。

參考文獻：

[1]余貽鑫，欒文鵬.智能電網述評[J].中國電機工程學報，2009（34）：1-8.

[2]李天友，徐丙垠.智能配電網自愈功能與評價指標[J].電力系統保護與控制，2010（22）：105-108.

[3]徐丙垠，李天友，薛永端.智能配電網與配電自動化[J].電力系統自動化，2009（17）：38-41.

[4]康泰峰，吳文傳，張伯明.局部供電恢復在線決策實用算法的開發與實踐[J].電力系統自動化，2010（08）：61-66.