基于狀態序列的就地型FA測試方法研究

蘆翔 ,朱林,祁升龍,劉海濤,王放,劉剛

(1.國網寧夏電力有限公司電力科學研究院，寧夏 銀川 750011；2.國網寧夏電力有限公司，寧夏 銀川 750001；3.寧夏電力能源科技有限公司，寧夏 銀川 750011)

社會經濟的高速發展，對供電可靠性提出了更高的要求。因饋線自動化(feeder automation，FA)在配網故障處理方面具有提升一線運維人員工作效率,減少人工投入,縮短故障處理時間,非故障區域自動恢復供電等優勢，所以FA一直被視為提升供電可靠性的重要手段[1]。配電終端是實現配電網饋線自動化功能的重要組成部分，國家電網公司雖然提出了配電終端入網全檢的工作要求，但是配電終端入網檢測項目僅涉及遙測、遙信、遙控及基本功能測試內容，并未對配電終端的FA功能測試提出具體要求[2-3]。供電公司在配電終端投運前開展的聯調測試工作，亦未涉及FA功能測試內容。因此本文從解決實際需求出發，依據配電終端就地型FA邏輯，提出一種基于狀態序列的就地型FA測試方法，并選取寧夏配電網典型配電終端進行測試驗證。

1 就地型FA概述

就地型FA不依賴配電主站控制，故障發生時依靠配電終端間的通信、保護定值配合或者時序邏輯配合即可實現故障的定位、隔離及非故障區域恢復供電，由于該模式控制邏輯簡單,定值配置靈活,投入成本較低，因此在農配網改造工程中被廣泛應用[4]。就地型FA可分為智能分布式FA、電壓時間型FA、電壓電流時間型FA及自適應綜合型FA。

1.1 智能分布式FA

智能分布式FA對通信的穩定性及時延要求很高，以光纖組網實現快速通信。故障發生時，智能分布式FA依靠配電終端間的信息交互，快速實現故障定位、隔離及非故障區域恢復供電，隨后將動作處理結果上送配電自動化主站。該策略故障處置時間為百毫秒級別且動作可靠，但是投入成本較大，因此在供電可靠性要求較高的A+類區域應用較多，并未大面積推廣應用[5]。

1.2 電壓時間型FA

電壓時間型FA主要依靠配電終端間“無壓分閘、來電延時合閘”的邏輯配合及變電站出線開關的二次重合閘實現故障的定位、隔離及非故障區域的恢復供電，一次重合閘可定位故障點并隔離故障，二次重合閘可恢復非故障區域供電。

1.3 電壓電流時間型FA

電壓電流時間型FA依靠配電終端檢測開關的失壓次數、故障電流的流過次數，同時結合變電站出線開關重合閘實現故障區間的判定和隔離[6-7]。一般變電站出線開關需配置三次重合閘，一次重合閘用于躲避瞬時性故障，線路分段開關不動作，二次重合閘定位故障并隔離，三次重合閘恢復非故障區域供電。

1.4 自適應綜合型FA

寧夏配電網就地型FA均采用自適應綜合型FA策略，據統計寧夏全省具備自適應綜合型FA配置的饋線占比為54.29%。自適應綜合型FA在電壓時間型FA的基礎上，增加“故障電流記憶”功能，具有配電終端定值參數不會隨著網架調整而頻繁更新的優點。

圖1 典型多分段多拓撲示例

在圖1中，CB為變電站出線開關，一般配置過流保護與二次重合閘；FS1、FS2、FS3、FS4為負荷開關，LC為聯絡開關，投入FA邏輯功能，對應的時間參數為線路有壓確認時間(X時間)、長延時(C時間)、合閘保持時間(Y時間)、聯絡開關合閘前確認時間(XL時間)。

在圖1中發生永久性短路故障f1時，CB一次重合閘，FS1、FS2有故障記憶執行X時間合閘；FS2合閘后未能保持Y時間，FS2執行正向來電閉鎖合閘功能；FS3有壓持續時間小于X時間，FS3執行反向來電閉鎖合閘功能；CB二次重合閘FS1單側來電合閘成功，而FS2、FS3保持分閘狀態；FS4在整個故障處理過程中沒有感受到故障電流，因此FS4經X+C時間延時后合閘，X+C時間應大于線路上所有開關執行完分閘、合閘操作的時間；LC為常開狀態，經XL時間后合閘，XL時間應大于X+C時間。

2 基于狀態序列的就地型FA測試方法

2.1 配電終端就地型FA邏輯

為正確設計出配電終端就地型FA功能測試的狀態序列，需明確配電終端就地型FA功能邏輯。圖2為單側來電合閘邏輯，當開關處于分位狀態，且沒有閉鎖信號時，開關單側有壓并持續X時間后合閘。

圖2 單側來電合閘邏輯

當開關處于合位狀態，開關兩側失去電壓時，開關分閘，雙側失壓分閘邏輯如圖3所示。

圖3 雙側失壓分閘邏輯

當開關處于分位，單側有壓，經X時間延時合閘后，合閘時間未能保持Y時間，則開關正向閉鎖合閘，即單側來電有壓時不合閘，正向閉鎖邏輯如圖4所示。

圖4 正向閉鎖邏輯

當開關處于分位，單側來電時，在開關合閘前檢測到殘壓，即有壓時間未能達到X時間，則開關下游來電時不合閘，反向閉鎖合閘邏輯如圖5所示。

當開關處于分閘狀態，且開關兩側均有電壓，則開關閉鎖合閘，此邏輯用于聯絡開關，雙側有壓閉鎖合閘邏輯如圖6所示。

圖5 反向閉鎖邏輯

圖6 雙側有壓閉鎖合閘邏輯

2.2 測試系統構成

圖7為測試系統接線。測試系統由10 kV開關、繼電保護測試儀、配電終端、端子排及試驗接線組成。10 kV開關的分位、合位、公共端的遙信接線經端子排轉接至配電終端，用于配電終端采集開關位置信號。10 kV開關的分閘、合閘、公共端的遙控接線經端子排轉接至配電終端，用于配電終端控制開關分閘或者合閘，繼電保護測試儀電壓接線及電流接線經端子排轉接至配電終端，實現對配電終端施加線電壓及三相電流。

圖7 測試系統接線

2.3 配電終端就地型FA功能測試

選取寧夏公司使用的典型配電終端進行測試，設置配電終端為分段模式，邏輯時間分別為X=20 s，Y=5 s，C=35 s，XL=56 s，過流I段定值1 A/0 s，且保護只投告警。Uab為電源側電壓，Ubc為負荷側電壓。開關初始狀態為分位，表1為基礎邏輯功能及正向閉鎖功能測試結果，每個序號為一個測試的狀態序列并對應開關在狀態序列結束時的位置狀態。

表1 基礎邏輯功能及正向閉鎖功能測試結果

進行反向閉鎖功能測試時，開關初始狀態為合位，測試結果如表2所示。

表2 反向閉鎖功能測試結果

進行雙側有壓閉鎖合閘，單側有壓延時合閘功能測試時，開關初始位置為分位，測試結果如表3、表4所示。

表3 電源側失壓測試結果

表4 負荷側失壓測試結果

3 測試結果分析

3.1 基礎邏輯功能測試分析

為驗證配電終端就地型FA基本邏輯功能，設計了表1的狀態序列進行測試。由狀態序列1可知，當配電終端沒有故障記憶時，配電終端經過X+C(55 s)時延后控制開關合閘。狀態序列3執行完以后，配電終端上送過流I段告警，此時配電終端已有故障記憶。由狀態序列4可知，雙側失壓時，配電終端控制開關分閘。由狀態序列5可知，當配電終端有故障記憶時，配電終端經X(20 s)延時后控制開關合閘。

3.2 正向閉鎖功能測試分析

由表1狀態序列5及狀態序列6可知開關合閘后未能保持Y(5 s)時間，配電終端上送正向閉鎖告警。由狀態序列8可知，配電終端經X(20 s)時延后，未能控制開關合閘，正向閉鎖功能得到驗證。

3.3 反向閉鎖功能測試分析

由表2狀態序列1可知，配電終端有故障記憶；由狀態序列3可知，配電終端單側得電時間不足X時間(20 s)，配電終端上送反向閉鎖遙信；由狀態序列5可知開關負荷側單側有壓時間大于X(20 s)時延時，配電終端不能控制開關合閘，反向閉鎖功能得到驗證。

3.4 雙側有壓閉鎖合閘功能測試

表3及表4模擬聯絡開關投入就地型FA功能的情況，當開關電源側及負荷側均有電壓時，開關始終處于分位狀態；當電源側或者負荷側，一側失去電壓時，配電終端經XL(56 s)時延后控制開關合閘，由此可知開關雙側有壓閉鎖合閘功能得到驗證。

4 結 論

針對寧夏配電網就地型FA配置原則研究了基于狀態序列的就地型FA測試方法，該方法可對單臺配電終端就地型FA邏輯的無故障記憶長延時合閘、有故障記憶X延時合閘、失壓分閘、正向閉鎖、反向閉鎖、雙側有壓閉鎖合閘功能進行驗證，可在配電終端投運前發現定值設置不合理的情況，避免配電終端投運后FA拒動、誤動等風險。基于狀態序列的就地型FA測試方法測試接線簡單，利用繼電保護測試儀器即可完成測試，該方法易于在供電公司進行推廣。