配電網自愈成功率提升方法研究

摘要：目前，大部分10 kV配電線路已滿足一個分段開關和一個聯絡開關布點，通過上述兩個開關能實現基本的自愈功能，但仍存在自愈成功率較低的問題。鑒于此，總結日常工作中遇到的困難，提出配網自愈實現過程中存在的問題，以實現有效自愈為目標，即在滿足基本自愈的前提下，通過研究現有的自愈模式，分析影響自愈成功率的主要因素，提出完善與優化10 kV配電線路網架結構（如解決線路大分支、線路重過載導致不可轉供等問題）、合理設計與分布分段開關、提升設備日常運維質量等提升自愈成功率的方法，優化現有自愈系統運行環境，以達到提升自愈成功率，提高供電可靠性的目的，促進配網自愈的發展。

關鍵詞：配網自動化；自愈成功率；有效自愈；影響因素

中圖分類號：TM76" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）08-0001-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.08.001

0" " 引言

社會經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提升，社會用電負荷的急劇攀升，對配網供電可靠性提出了更高的要求，且隨著智能電網技術的興起，配網自愈控制技術得到了廣泛關注，提高配網自愈成功率，成為提高配網供電可靠性尤為重要的突破口。與傳統的配網故障搶修處理相比，配網自愈控制技術具有自動感知故障、自動隔離故障、自動恢復非故障區域用電的特點，不僅減少了供電所搶修的人力，還大大縮短了非故障區域的復電時間。

目前，佛山地區已實現基本自愈，但由于線路網架仍未完善以及對配電自動化設備的運維仍處于一個探索和提升的階段，配網自愈成功率并不高，配網自愈控制技術未能充分體現其在提高配網供電可靠性上的價值。現已具備配網自愈功能的線路，并不能保證在故障發生時成功實現自愈，同時也有可能因為自愈誤動作擴大了事故停電范圍。因此，配網自愈控制技術對于供電所基層工作人員來說仍然是一把雙刃劍。如何利用好配網自愈控制技術，如何提高配網自愈成功率，本文將從完善10 kV配網網架和提高配網自動化設備運維水平這兩個角度展開分析。

1" " 配網自愈的原理

配網自愈[1-4]是指配電系統能夠快速檢測出10 kV配電線路故障區段，自動隔離故障并自動恢復供電，使其不影響用戶或將影響降至最低。目前，配網自愈模式具體分為以下幾種：級差和電壓時間/電流混合型協同型、級差保護協同型、電壓時間/電流協同型、智能分布式協同型、主站集中型、電壓型、智能分布式、主站就地協同型。目前沿用較多的模式是級差保護協同型和智能分布式，以下通過案例詳細闡述這兩個模式的原理。配網饋線自動化開關接線如圖1所示。

1.1" " 級差保護協同型基本原理

級差保護協同型基本原理為：當電力系統發生故障時，配網自動化開關向主站上送故障告警信息，主站系統通過對自動化開關告警信號、動作信號進行綜合判斷，啟動故障處理程序，確定故障類型和故障區域，實現故障區域隔離和非故障區域復電。

當故障點發生在FB8至FB9之間時：

（1）切除故障：故障點前的自動化開關均感受到故障電流，FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8發告警信號，FB5出口動作。

（2）隔離故障：主站系統判定故障點在FB8與FB9之間，主站發送命令遙控斷開FB8與FB9。

（3）復電：主站發送命令遙控合上FB5和LB，恢復非故障區域用電。

當故障點發生在CB1至FB1之間時：

（1）切除故障：故障點前的CB1感受到故障電流，故障點后FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均未感受到故障，CB1出口動作。

（2）隔離故障：主站系統判定故障點在CB1與FB1之間，主站發送命令遙控斷開FB1。

（3）復電：主站發送命令遙控合上LB，恢復非故障區域用電。

1.2" " 智能分布式基本原理

智能分布式基本原理為：兩個相鄰配網自動化開關之間互相交換電壓電流、開關分合閘狀態等信號，故障點電源側的自動化開關可以檢測到故障信號，故障點負荷側的自動化開關檢測不到故障信號，通過這種對等通信的方法判定故障區域，實現就地隔離故障和非故障區域復電。

當故障點發生在FB8至FB9之間時：

（1）隔離故障：故障點電源側FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8自動化開關均檢測到故障電流，故障點負荷側FB9、FB10、FB11均檢測不到故障電流，通過兩兩相鄰開關之間的對等通信，判定故障區域在FB8和FB9之間，FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7閉鎖分閘，FB8、FB9分閘，隔離故障區域。

（2）復電：FB10與FB11之間感受不到故障，LB感受到單側失壓，LB合閘，非故障區域復電。

當故障點發生在CB1至FB1之間時：

（1）隔離故障：故障點電源側CB1開關檢測到故障，故障點負荷側FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均檢測不到故障電流，通過兩兩相鄰開關之間的對等通信，判定故障區域在CB1和FB1之間，CB1、FB1分閘，隔離故障區域。

（2）復電：FB1與FB11之間感受不到故障，LB感受到單側失壓，LB合閘，非故障區域復電。

1.3" " 不同自愈原理的主要區別

根據上述案例分析，級差保護協同型與智能分布式之間最主要的區別是，級差保護協同型模式下故障隔離和非故障區域復電都有主站的參與，而智能分布式模式是通過相鄰開關之間的對等通信，實現就地隔離故障和復電。

級差保護協同型模式，由于自動化開關級差的配合，線路上僅有某幾個自動化開關可以出口跳閘，其他自動化開關僅上送告警信號，不出口跳閘，因此在自愈過程中開關動作的次數較智能分布式要多。而智能分布式對自動化開關的通信功能要求更高，線路上所有自動化開關均采用光纖通信的方式，目前光纖設備建設和光纖運維水平仍未達到支撐智能分布式模式的水平，導致智能分布式模式未能得到推廣，相比之下，級差保護協同型更容易實現，并得到推廣。

2" " 自愈成功率提升方法

現有情況下，影響自愈成功率的因素較多，主要可以歸納為以下幾類：配電網網架結構、配電終端及開關的設備質量、設備運行環境、設備運維質量等。而目前能夠由電網運維單位有效控制和優化的主要在完善配電網網架結構和提升配網設備的日常運維質量兩個方面。針對上述兩個方面進行深入研究與分析，提出具體提升方法如下。

2.1" " 配網網架的完善

10 kV配電線路繁多復雜、用電負荷分散，這在C類和D類農村供電區域尤為突出，導致10 kV配電線路不能完全模仿主網的形式，且早期配網自動化建設并未提及“配網自愈”的概念。要實現較高的配網自愈水平[5-7]，需進一步完善配電線路網架，增設自動化布點，在基建項目方面投入大量資金。

以下簡單介紹兩個接線方式：（1）N分段N聯絡接線方式下，線路中任一段線路發生故障，都可實現故障隔離，如圖2所示。（2）手拉手接線方式下，如圖3所示，線路2沒有分段開關，無法實現故障隔離，因此當線路2發生故障時無法實現自愈功能。

2.2" " 設備運維質量的提升

從設備運維質量方面做好提升與優化工作，具體如下。

2.2.1" " 提高自動化開關定值執行的正確性

定值執行不正確會導致跳閘開關拒動和越級跳閘，擴大事故停電范圍，告警開關沒有按要求投入告警功能會導致主站無法正常判斷故障區域，從而無法隔離故障，因此正確執行自動化開關定值是自愈啟動的前提。

2.2.2" " 提高自動化開關的在線率

主站通過自動化開關上報的告警信息判斷故障區域，確認故障區域后，主站下發遙控命令隔離故障和恢復非故障區域用電，因此需要保持主站和自動化開關之間正常通信，提高自動化開關的在線率。目前，自動化開關主要采用無線公網通信和光纖專網通信，下面將這兩種通信方式作簡要分析和比較。

（1）無線公網通信：無線公網通信主要是利用通信運營商（中國移動和中國電信）的基站發射信號，早期自動化開關多采用2G電話卡通信，現2G基站已逐漸拆除，目前正大批量將2G電話卡更換為4G電話卡，若日后運營商普及5G信號，還得大批量將4G電話卡更換為5G電話卡，因此，無線通信方式受通信運營商的影響較大。

早期部分自動化選點由于條件限制，將電房設在地下或信號較差的偏遠地方，導致自動化開關在線率偏低，只能通過增設信號放大器或使用增強型天線增強信號，但使用效果仍然不及正常選點理想。因此，在自動化規劃選點時應盡量避免將電房設置在地下和信號差的偏遠地方。

（2）光纖專網通信：光纖專網通信與無線公網通信相比，通信更穩定，不受地理位置影響。但目前配網光纖網絡并不完善，采用單輻射的形式，通信鏈路層中只要有一點斷開，斷點后段都會失去通信，導致現階段光纖專網通信比無線公網通信的可靠性低，應在光纖網絡完善后再采用光纖專網通信。

2.2.3" " 提高自動化開關的遙控成功率

主站通過遙控開關來隔離故障和恢復供電，因此提高自動化開關的遙控成功率尤為重要，目前配網自動化開關的遙控成功率也被作為各地市局考核指標之一。配網自動化開關遙控失敗分為遙控拒動和遙控返校超時，下面分析出現遙控返校超時和遙控拒動的具體原因。

（1）遙控返校超時：配網自動化開關遙控返校超時是指主站到配網自動化開關之間沒有正常通信，配網自動化開關沒有接收到主站下發的命令。遙控返校超時通常是由于開關的在線率低、開關頻繁上線掉線、開關CK把手打到“就地”位置、檢修壓板投入等原因。

（2）遙控拒動：配網自動化開關遙控拒動是指開關可以正常接收到主站下發的命令，并正確回復主站可以執行遙控操作，但是開關本體沒有出口動作。遙控拒動通常是由控制器面板的遙控硬壓板沒有投入、開關未儲能、二次回路中有脫線、開關本體機構缺陷、聯絡開關處于冷備用狀態等問題導致。

2.2.4" " 提高自動化設備的運維水平

提高主站自愈的成功率，需確保自動化開關在良好的水平下運行，運維人員需提高自動化設備的運維水平，對存在缺陷的自動化開關建立缺陷庫，定期監控所有配網設備的狀態，并做好閉環管理。

配網保護的補充檢驗是對保護功能邏輯及二次回路開展的全面檢驗，通常在保護或開關發生不正確動作、二次設備及回路缺陷消除后開展。

針對配網線路故障時出現了不正確動作，導致越級跳上級開關的，分析不正確動作表象，判斷出現異常的原因；再根據需要對線路申請停電，并進行保護裝置、二次回路以及一次開關機構等一連串設備的全面檢驗。若檢驗結果正常，則補充檢驗工作結束；若檢驗結果不正常，則需根據檢驗結果，重新排查問題所在，直至將問題排查出來并解決。

3" " 結語

基于級差保護協同型模式，結合日常運行維護經驗，提高10 kV配電線路自愈成功率可從完善10 kV線路網架和提高自動化設備運維質量這兩個方面著手。完善10 kV線路網架包括解決線路大分支、線路重過載導致不可轉供等問題，增設自動化布點；提高自動化設備運維質量包括提高自動化開關定值執行準確性，提高自動化開關的在線率、遙控成功率，及時對自動化設備進行消缺，確保自動化設備不在缺陷狀態下運行。在今后的運維工作中，應不斷總結經驗，通過提高配網自愈成功率，提高10 kV配網供電可靠性，為用戶提供更優質的用電體驗。

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收稿日期：2023-01-09

作者簡介：馮淑婷（1994—），女，廣東佛山人，助理工程師，研究方向：配網自動化。