典型配網自愈模式對比研究

勞銳俊

[摘? ? 要]配網自愈是指利用自動化裝置或系統，監視配電線路的運行狀況，及時發現線路故障，診斷出故障區間并將故障區間隔離，自動恢復對非故障區間的供電。文章詳細介紹了主站集中型、主站與級差保護協同型、主站與電壓–時間/電流協同型、主站與智能分布式協同型四類自愈模式的動作原理及案例、功能要求，并詳細對比了四種自愈模式的優缺點。

[關鍵詞]配網自愈;運行狀況;故障區間;非故障區間

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–00–02

Comparative Research on Typical Distribution Network Self-healing Modes

Lao Rui-jun

[Abstract]Distribution network self-healing refers to the use of automation devices or systems to monitor the operating conditions of distribution lines， detect line faults in time， diagnose fault sections and isolate fault sections， and automatically restore power to non-fault sections. This article introduces in detail the operation principles， cases， and functional requirements of the four types of self-healing modes： master station centralized， master station and differential protection coordination type， master station and voltage-time/current coordination type， master station and intelligent distributed coordination type. The advantages and disadvantages of the four self-healing modes are compared in detail.

[Keywords]distribution network self-healing yes; operating status; fault section; non-fault section

對于基于配電主站的自愈技術[1]，根據配電主站與就地的協同程度，主要分為主站集中型、主站與級差保護協同型[2]、主站與電壓—時間/電流協同型、主站與智能分布式協同型[3]共4類。

1 四類典型自愈模式的動作原理及功能要求

1.1 主站集中型

通過配電主站與配電終端的雙向通信，根據實時采集的配電網及配電設備運行信息、故障信號，由配電主站自動計算或輔以人工方式遠程控制開關設備投切，實現配電網運行方式優化、故障快速隔離與供電恢復。

1.2 主站與級差保護協同型

主站集中型配網自愈模式具備完整的配電自動化主站、終端及通信通道。通過配電終端與配電主站的雙向通信，根據實時采集的配電網和配電設備運行信息及故障信號，由配電主站自動計算或輔以人工方式遠程控制開關設備投切，實現配電網運行方式優化、故障快速隔離與供電恢復。

1.3 主站與電壓-時間/電流協同型

配電終端就地完成故障定位及隔離，配電主站或配電終端完成非故障區段轉供復電。當配電終端就地完成轉供復電時，配電主站驗證就地動作正確性，并作為后備保護優化故障處理。

1.4 主站與智能分布式協同型

配電終端就地完成故障定位、隔離及恢復供電，配電主站驗證就地動作正確性，并作為后備保護優化故障處理。

1.5 四種典型自愈模式的功能要求

1.5.1 故障定位功能

故障定位功能包括：①根據開關分閘/合閘、閉鎖信號、保護動作信號、拓撲結構等信息進行故障分析及定位。②具備線路故障區域提示功能。③主站自愈分析前，告警信號收集整定時間應與線路重合閘、保護等整定時間相配合，避免信號采集不完整導致主站自愈誤判。

1.5.2 故障隔離功能

故障隔離功能主要包括以下兩個方面：①配網故障隔離要求按照保護專業相關規范執行，不在本方案表述。②主站具備自動控制故障上下游邊界開關功能。

1.5.3 復電策略功能

（1）若線路存在分布式電源參與恢復供電，應優先選擇非分布式電源的線路作為轉供路徑。

（2）轉供路徑存在過載的線路時，優先選擇非過載線路。

（3）如果多條轉供路徑均未過載，則按下面原則排序。①如果故障下游存在雙電源用戶，則優先保證轉供電源和現有唯一電源來自不同的變電站;若只能來源同一個變電站，則選取不同母線。②若故障下游沒有雙電源用戶，則根據遙控操作步驟數量排列;若遙控操作步驟數量一樣，優先選擇負載率較低線路。③當聯絡開關上掛有禁止操作等的標志牌、聯絡開關不可控[遙控未配置、終端工況退出、遙信遙測采集數據異常、隔離開關及地刀位置異常（可配置）等]、對端線路發生故障（單相接地等）時，則此開關不參與轉供分析;④若轉供路徑中有開關保護狀態異?；蛑匾Ｗo動作信號（如過流保護、接地保護、氣室異常等）處于動作狀態，則此開關不參與轉供分析。

（4）當無可轉供路徑時，具備告警提示功能。

1.5.4 甩負荷策略功能

當復電策略中的轉供路徑電源可供容量無法滿足要求時，系統可提供3種甩負荷方案。①按照重要用戶等級保留用戶：掛保電牌（最重要）、非常重要、比較重要、一般。②按照最小負荷值：負荷從最小負荷開始甩起，直至滿足甩負荷要求為止。③按照最少甩負荷數量進行：從最大的負荷開始甩，滿足甩掉負荷的數量最少。

2 四類典型自愈模式的動作案例

2.1 主站集中型自愈動作案例

主站集中型自愈一般根據配網終端或故障指示器發送保護信號（過流動作、故障動作等）定位故障上游開關，由拓撲關系定位故障上游開關，配電主站生成“定位—隔離—恢復”方案，通過自動或者人工方式遠程控制開關，實現配電網運行方式優化、故障快速隔離與供電恢復。

如圖1所示，A2至A3段電纜故障，饋線開關S1跳閘，開關A1、A2檢測到故障信號，定位故障上游開關A2;配電主站通過拓撲關系定位故障下游開關A3，生成生成“定位—隔離—恢復”方案;配電主站遙控斷開開關A2及A3，遙控合上開關S1及A4，完成故障隔離及復電。

2.2 主站與級差保護協同型自愈動作案例

如圖2所示，A2至A3段電纜故障，開關A1跳閘，開關A2有保護信號，開關A3無保護信號，定位故障上游開關A2、故障下游開關A3;配電主站生成“定位—隔離—恢復”方案;配電主站遙控斷開開關A2及A3，遙控合上開關A1及A4，完成故障隔離及復電。

2.3 主站與級差保護協同型自愈動作案例

如圖3所示，U2至U3段電纜故障，饋線開關S1跳閘，斷路器U1、U2、U3失壓分閘。饋線開關S1重合，斷路器U1來電延時合閘，斷路器U2來電延時合閘，斷路器U2合閘于故障后加速跳閘同時殘壓閉鎖;斷路器U3殘壓閉鎖;配電主站收到斷路器U2、U3的閉鎖信號，生成“定位—隔離—恢復”方案;配電主站確認斷路器U2、U3已分閘，遙控合上聯絡開關U4，完成復電。

2.4 主站與智能分布式協同型自愈動作案例

如圖4所示，A2至A3段電纜故障，斷路器A2、A3同時檢測到正向故障電流，拓撲保護動作跳閘，斷路器A2、A3分閘。聯絡開關A4收到保護動作信息及前段失壓情況，自愈動作合上斷路器A4恢復A3后段供電。配電主站根據動作信息驗證就地動作正確性，并作為后備保護遠程遙控優化故障處理情況。

3 四類典型自愈模式的對比

主站集中型、主站與級差保護協同型、主站與電壓–時間/電流協同型、主站與智能分布式協同型4類典型自愈模式的網架結構、通信方式、優點及缺點如下。

3.1 主站集中型自愈模式優缺點

主站集中型自愈模式的優點：①靈活性高，適應性強，適用于各種配電網絡結構及運行方式;②開關操作次數少。

主站集中型自愈模式的缺點：①依賴主站和通信實現故障處理;②主站故障處理環節較多;③線路主干線任何位置永久故障均造成全線客戶短時停電。

3.2 級差保護協同型自愈模式優缺點

級差保護協同型自愈模式的優點：快速實現故障就地隔離。

級差保護協同型自愈模式的缺點：需與主站配合，實現故障隔離及非故障區域供電。

3.3 電壓-時間/電流協同型自愈模式優缺點

電壓–時間/電流協同型自愈模式的優點：不依賴于主站和通信，實現故障就地定位和就地隔離。

電壓–時間/電流協同型自愈模式的缺點：線路主干線任何位置永久故障均造成全線客戶短時停電。

3.4 智能分布式協同型

智能分布式協同型的優點：①快速故障處理，速動型智能分布式可實現快速定位及隔離，供電恢復;②停電區域小。

智能分布式協同型的缺點：①速動型智能分布式FA要求主干線間隔為斷路器;②終端之間對通信可靠性、實時性要求高。

4 結束語

文章詳細介紹了主站集中型、主站與級差保護協同型、主站與電壓—時間/電流協同型、主站與智能分布式協同型4類自愈模式的動作原理及案例、功能要求，并詳細對比了4種自愈模式的優缺點，可以為地市供電局從宏觀上選擇適合本地區的自愈模式建設提供思路。

參考文獻

[1] 鄒彬，李瑋，韓俊.基于Multi-Agent的智能配電網自愈系統研究[J].自動化與儀器儀表，2020（10）：145-148.

[2] 韓天博，陳輝，洪晨.基于配電網有限廣域保護的自愈控制技術研究[J].電工技術，2020（1）：17-19，22.