基于配網(wǎng)系統(tǒng)的饋線自動化故障處理研究

范瑞斌 周明媚

（1.珠海許繼芝電網(wǎng)自動化有限公司，廣東 珠海519060；2.珠海格力電器股份有限公司，廣東 珠海519000）

0 引言

隨著電子通信技術(shù)的發(fā)展，配電自動化系統(tǒng)在電力領(lǐng)域應(yīng)用也愈加廣泛；在城市電網(wǎng)中，為提高供電的可靠性，大多采用手拉手等環(huán)網(wǎng)接線方式。配電自動化系統(tǒng)可以根據(jù)線路接入的開關(guān)、終端設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的故障區(qū)段定位，對非故障區(qū)段采用電源側(cè)恢復(fù)供電以及負(fù)荷側(cè)轉(zhuǎn)供來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電；配電自動化系統(tǒng)提高了饋線故障處理效率，縮短了故障處理時間。以下根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)供策略、線路接入開關(guān)方式對饋線故障處理進(jìn)行探討研究。

1 負(fù)荷轉(zhuǎn)供策略

配電網(wǎng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供主要是針對負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，如圖1所示，如果k3區(qū)段發(fā)生故障，則S3、S6、S8開關(guān)圍成的區(qū)段需由負(fù)荷側(cè)線路進(jìn)行恢復(fù)供電，這時可供選擇轉(zhuǎn)供路徑分別是配電線2、配電線3，可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)S6、S8對非故障區(qū)段進(jìn)行轉(zhuǎn)供；這種情況下配電自動化系統(tǒng)就需要進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供計(jì)算，選擇最優(yōu)的轉(zhuǎn)供路徑，主要是對兩條線路上級變壓器、配電線、斷路器以及線路區(qū)間、開關(guān)的預(yù)備力進(jìn)行比較，通過需要轉(zhuǎn)帶的區(qū)段負(fù)荷來選擇最優(yōu)路徑；如果配電線2所在線路轉(zhuǎn)供后的最小預(yù)備力大于配電線3所在線路轉(zhuǎn)供后的最小預(yù)備力，則系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算會選擇配電線2進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供，控分S3開關(guān)、控合S6開關(guān)，完成故障線路負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段的恢復(fù)供電。當(dāng)然這只是其中的一種情況，如果需轉(zhuǎn)供區(qū)段的負(fù)荷需要同時由配電線2和配電線3進(jìn)行轉(zhuǎn)帶，系統(tǒng)則會同時控合S8開關(guān)，具體轉(zhuǎn)供方案需要視實(shí)際情況而定，在此不一一進(jìn)行闡述。

圖1 配電線路圖

2 故障處理自愈方案

配電自動化系統(tǒng)在進(jìn)行饋線故障處理時會根據(jù)不同的線路類型選擇自愈方案，主要區(qū)別在于故障區(qū)段點(diǎn)位、隔離以及恢復(fù)電源側(cè)供電方式上，對于負(fù)荷側(cè)的恢復(fù)供電采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)供策略；系統(tǒng)會根據(jù)配電線接入的開關(guān)終端類型，采用不同的故障處理方式，以下分別對3種控制方案進(jìn)行討論。

2.1 電壓型線路自愈邏輯控制模式

電壓型線路是指線路接入的開關(guān)類型為電壓型開關(guān)，線路自愈邏輯是通過斷路器重合閘與電壓型開關(guān)X時限配合控制實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的定位和隔離以及恢復(fù)電源側(cè)供電，在這個過程中是不需要后臺系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)的，但是負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段供電則需要由后臺系統(tǒng)通過負(fù)荷轉(zhuǎn)供計(jì)算來進(jìn)行恢復(fù)；由于整個過程需要通過X時限配合，所以電壓型線路故障自動處理的過程時間相對比較長，整個過程需要3 min左右才能夠完成。

假設(shè)圖1中線路k3區(qū)段發(fā)生永久性故障且線路上的開關(guān)都為電壓型開關(guān)：（1）檢測到故障，斷路器FCB1跳閘，電壓型開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5失壓分閘；（2）斷路器重合閘時間到，F(xiàn)CB1重合，S1感應(yīng)到電壓，X時限整定為7 s，S1感應(yīng)電壓達(dá)到預(yù)定時間后合閘，再經(jīng)過5 s后復(fù)位；（3）S1合閘后S2感應(yīng)到電壓，達(dá)到X時限后S2合閘，由合閘到故障區(qū)段導(dǎo)致斷路器感應(yīng)到故障電流，再次跳閘，開關(guān)S1和S2失電分閘，開關(guān)S2的檢測時限5 s內(nèi)再次檢測到開關(guān)失電，因此S2分閘閉鎖，S3檢測電壓的時間非常短，所以也分閉鎖，這樣就把k3區(qū)段隔離開了；（4）斷路器再次重合閘，S1再次感應(yīng)到電壓，經(jīng)過7 s后開關(guān)合閘，k2區(qū)段充電，但是由于S2開關(guān)分閉鎖，所以不會再向故障區(qū)段充電；（5）整個重合閘的過程就完成了電壓型線路故障區(qū)段隔離以及電源側(cè)恢復(fù)供電，負(fù)荷側(cè)恢復(fù)供電則需要通過后臺系統(tǒng)的配合來完成，系統(tǒng)在確定故障區(qū)段后啟動負(fù)荷轉(zhuǎn)供計(jì)算，并選擇出最優(yōu)轉(zhuǎn)供路徑，完成負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段恢復(fù)供電。

2.2 電流型線路自愈邏輯控制模式

電流型線路是指線路接入的開關(guān)類型為電流型開關(guān)，電流型線路自愈邏輯與電壓型線路不一樣，不能夠采用自身的開關(guān)特性來完成故障區(qū)段隔離和恢復(fù)供電。電流型開關(guān)是通過自身檢測故障電流，再把故障信號傳送到后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)通過故障信息判斷定位故障區(qū)段，在完成故障區(qū)段判定后，通過遠(yuǎn)方遙控隔離故障區(qū)段和恢復(fù)電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段供電。整個過程不需要通過設(shè)置開關(guān)的時限進(jìn)行配合，所以電流型線路自愈控制基本上可以在1 min內(nèi)完成，提高了恢復(fù)供電的效率。

假設(shè)圖1中線路k3區(qū)段發(fā)生永久性故障且線路上的開關(guān)都為電流型開關(guān)：（1）檢測到故障電流，斷路器FCB1跳閘，斷路器FCB1以及電流型開關(guān)S1、S2檢測到故障電流，并把故障信號分別上送到后臺系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)收到FCB1跳閘以及保護(hù)信號后啟動該線路的故障處理程序，并根據(jù)收到的故障信號，通過線路拓?fù)湫畔⒍ㄎ还收闲盘栐赟2開關(guān)和S3開關(guān)之間，其中S2收到故障信號，S3沒有收到故障信號；（3）由于電流型開關(guān)只能通過遠(yuǎn)方遙控來完成故障區(qū)段的隔離，所以在完成故障區(qū)段定位后，后臺系統(tǒng)下發(fā)遙控控制分開S2和S3開關(guān)，完成故障區(qū)段的隔離；（4）完成故障區(qū)段隔離后，系統(tǒng)自動啟動判斷是否需要恢復(fù)電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的供電，由于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)分別都有非故障區(qū)段，所以系統(tǒng)需要啟動負(fù)荷轉(zhuǎn)供計(jì)算，電源側(cè)遙控合斷路器FCB1，負(fù)荷側(cè)則通過計(jì)算得出最優(yōu)方案恢復(fù)供電。

2.3 混合型線路自愈邏輯控制模式

混合型線路是指線路接入既有電壓型開關(guān)也有電流型開關(guān)，所以在自愈處理邏輯上，既融合了電壓型開關(guān)線路自愈處理邏輯，也融合了電流型開關(guān)線路自愈處理邏輯。先通過斷路器與電壓型開關(guān)X時限配合完成初步的故障區(qū)段定位，后臺系統(tǒng)再根據(jù)電流型開關(guān)的保護(hù)信號進(jìn)一步定位故障區(qū)段，然后啟動負(fù)荷轉(zhuǎn)供完成非故障區(qū)段恢復(fù)供電；假設(shè)圖1線路上S1、S3開關(guān)為電壓型開關(guān)，S2開關(guān)為電流型開關(guān)，當(dāng)線路k3區(qū)段發(fā)生故障時，通過FCB1重合閘，S1、S3開關(guān)X時限配合定位故障在k2和k3區(qū)段間，后臺系統(tǒng)再根據(jù)S2開關(guān)的故障信號最終把故障區(qū)段定位在k3區(qū)段，完成故障區(qū)段定位后，后臺系統(tǒng)啟動轉(zhuǎn)供計(jì)算，完成故障區(qū)段隔離和非故障區(qū)段的恢復(fù)供電。

3 結(jié)語

配電自動化系統(tǒng)可以根據(jù)配電線接入的開關(guān)類型選擇自愈方案，自動完成饋線故障處理，通過轉(zhuǎn)供計(jì)算，選擇最優(yōu)轉(zhuǎn)供路徑和轉(zhuǎn)供方案，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)系統(tǒng)的饋線自動化故障處理功能，同時縮短了故障定位和非故障區(qū)段恢復(fù)供電的時間。

［1］王章啟，顧霓鴻.配電自動化開關(guān)設(shè)備［M］.北京：中國電力出版社，1995.

［2］陳剛，李曉明，曾鵬，等.配電及饋線自動化技術(shù)探討［J］.湖北電力，2009（3）.

［3］朱壽斌，周仁華.饋線自動化技術(shù)及其應(yīng)用［J］.電力自動化設(shè)備，1999（2）.