配電自動化系統的故障自愈對策分析

劉祚超

（國網湖南省電力有限公司城步縣供電公司，湖南 城步422500）

現在，電力系統發展變革的重要方向之一就是智能電網。這個概念最早出現于美國，由一個智能電網工作組于2003年提出。總的來說，智能電網是通過集成監視技術、傳感技術以及電力工程技術的輸配電系統，可以給用戶提供一系列的服務并且性能更加完善。現在，歐美發達地區均在積極進行智能電網的規劃和推動工作。未來，對于我國來說，智能電網也勢必會發揮出重要的作用，為經濟社會發展提供助力。

1 故障自愈概述

故障自愈是指在電網運行的過程中，實時掌握運行狀態，第一時間發現及解決問題，在很少人力的消耗下，實現故障的隔離和恢復，避免發生大面積停電影響用戶的生產生活，讓電網運行變得更加可靠。所以，智能配電網的基本要求就是快速的對故障進行定位和隔離，避免對非故障區域的用電造成影響，最大限度的縮減停電的面積和時間。最后，處理故障的過程主要有三個階段，為了能夠對處理配電系統故障的過程有一個清晰的思路，筆者對這三個階段進行一個簡要的介紹。

1.1 在故障發生時對故障進行明確判斷

通常來說，配電網故障是由高壓斷路器在毫秒級內配合繼電保護自動化裝置開斷，如果速斷動作觸發繼電保護，那么整個故障通常時間會控制在一百毫秒以內。然而，因為現在通常有多級開關在線路上進行串聯運行，那么根據智能配網的理論，勢必會發生多電源互聯供電的問題。

此時，傳統的繼電保護裝置很難在多個開關的情況下發揮作用，導致出現保護的選擇性和快速性的矛盾。在這種情況下如果發生電路故障，繼電保護裝置會選擇快速切除故障。但是，這樣的代價是停電范圍擴大，多開關級聯的優勢也無法發揮。此外，當處于多電源閉環供電網絡中時，配電網的故障已經無法通過傳統的電流保護技術來解決。針對這個問題，筆者將在下文中介紹一種網絡式保護技術，其能很好地解決故障發生時選擇性和快速性的矛盾，并且能很好地適應以后智能電網中對多電源閉環供電網絡進行保護的問題。

1.2 恢復非故障區域的供電以及對故障區段進行隔離

在以前，配電線路上通常是沒有其他的開關的輻射式結構。所以，當發生故障進行開斷時，整個線路都會被當作故障區進行隔離，這導致故障的范圍被擴大，嚴重影響用電的質量。現在，隨著智能電網的發展，配電線通常改用了多電源供電或者環網供電的模式，線路上的非故障部分可以正常配電。

1.3 定位故障點以及故障排除

這個階段的工作通常需要耗費幾十分鐘到幾個小時不等。總的來說，配電系統的分支多、結構復雜，不適合采用輸電系統常用的故障定位方法。在智能電網中，更加適用的故障檢測和定位方法是基于故障指示器的故障定位技術。總的來說，故障指示器能夠在線安裝，對接地信號電流和故障電流進行自動檢測和修復，非常適合大量投入配電線路使用。同時，如果故障指示器能夠結合相應的通信方式，就可以直接在GIS平臺上對故障點進行定位，大大提高故障定位的水平和效率。

2 配電自動化故障自愈對策

配電自動化系統的核心功能就是故障自愈。換句話說，故障自愈的狀況對配電網自動化系統的運行效果有著直接的影響。一般來說，有下列兩種策略來實現配電自動化故障自動化解決。

2.1 智能分布式饋線自動化

此種自動化故障解決方式對故障進行定位和修復主要是利用終端間的自由通信，也就是說故障自動處理的實現全部是通過配電終端之間的邏輯關系判斷。

在整個故障自動化處理的過程中，配電主站系統與智能分布式饋線自動化系統實現了三遙互聯，主站系統在饋線自動化運行過程中只扮演觀察者的角色。此種方案最大的優點就是定位準確、動作迅速，能夠第一時間對發生的故障進行隔離和修復。

2.2 集中式饋線自動化

該種方案由控制終端以及集中配電自動化主站系統共同完成。比如說，故障類型是由終端設備進行識別，然后終端再將故障信息傳輸給主站系統，主站系統負責對故障部門進行分析，然后開啟遠程控制進行故障隔離和非故障區的故障隔離工作。總的來說，在該種方法下，終端只擁有指令執行和信息采集的功能，主站一直處于主導地位。

在對處理故障的策略進行分析時，如果線路存在不止一個電源點，那么系統會從兩個角度來對轉供方式進行考慮。

第一個角度是要考慮如何盡可能保證用戶供電的可靠性水平。換句話說就是對于擁有一個以上電源點的客戶，要盡量選擇不同路線進行操作。第二個角度是帶路線路的實時負載比，系統會選擇能夠保證系統穩定的最優聯絡點開展帶路操作;這個方案的優點是主站能夠收集全配電網絡的各種信息，能夠更好地分析故障，輸出最優策略。

2.3 采用網絡式保護技術

在上文中，筆者已經提及介紹了配網保護選擇性和快速性的矛盾問題，想要解決這個問題就必須要采用網絡式保護技術。

一般來說，經過電網改造后配電系統的線路結構會由輻射犁結構變成多電源環網結構或者雙電源環網結構。然而，雖然配電網絡的結構有所改變，但是運行的方式還是采用開環運行的方式，只是在線路網絡中設置一些平時斷開的聯絡開關，并再用開關對聯絡開關的兩端進行分段。聯絡開關和分段開關可以是斷路器也可以是負荷開關。在之前的線路保護中，如果采用的是負荷開關，那么線路上只要發生故障，就必須要變電站出口斷路器跳閘才能解決。那么如果是線路的末端發生故障就會對前中段的線路造成不必要的影響。此時，就算使用重合器等也無法解決保護配合問題，重合器等也只能被當作負荷開關。因為通常配電線路都是用反時限電流保護或者三段式電流保護。

此外，當上下兩級開關通過串聯方式連接時，為了保證保護具有選擇性，下級開關的保護延遲必須要短于上級開關。然而，在城市中，配電線路通常較短、級聯開關比較多，短路電流較大，需要在出口保護設定較長的延遲，違反實際運行的狀況。所以，在這種情況下，保護的選擇性和快速性步伐兼得，這也是網絡式保護概念出現的重要原因。

傳統的配電保護實際上就是獨立的單元保護，他只對流過檢測開關的電流進行檢測繼而決定是否動作延遲以及開啟保護。傳統的配電保護并不在意其他開關的保護情況，這也是導致相鄰保護無法配合的關鍵因素。假如將保護監測范圍擴大，那么上下級保護也可以被看作是保護的內部協調。但是這個原理應用到配電保護上太過于復雜且需要耗費大量的成本，并不具備充分的實際意義。

在信息時代，技術人員能夠通過網絡通信技術對保護配電網之間進行協調。此外，技術人員還可以通過信息技術共享開關狀態信息、保護判別結果信息等，實現不同地點保護配電網之間的協調，統一保護配電網的選擇性和快速性。

3 結語

配電網和用戶直接連接，保護配電網的運行安全是保證供電質量的關鍵。在我國，95%的停電都是由于配電網故障引起的，對供電的質量造成了嚴重的影響。隨著經濟的不斷發展，電能技術迎來了發展的蓬勃時期，智能電網技術也進入了大家的視線。跟傳統的配電網相比，智能配電網擁有很明顯的優勢，其可以自動化的處理電網的故障，提高配電設備的使用效率，讓供電線路變得更加穩定。在上文中，筆者已經對配電網故障“自愈”的相關內容和對策進行了介紹和分析，希望配電網故障自動化處理技術能夠通過改進更好地為 中國的社會發展作出貢獻。