吳若鷙

（廣東電網(wǎng)責任公司河源供電局 廣東 河源 517000）

前言

智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，具有融合、優(yōu)化、分布、協(xié)調(diào)、互動、自愈等特征，其中自愈是智能電網(wǎng)的核心技術。配電網(wǎng)是連接大電網(wǎng)與電力用戶的中間環(huán)節(jié)，一旦停電將會影響用戶的正常供電，造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響，同時，用戶對系統(tǒng)的可靠性和電能質(zhì)量也提出了新的要求。通過對配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)運用先進的計算分析方法和人工智能手段進行充分的分析研判，實施評估其運行狀態(tài)，自適應地采取相應的控制措施，形成配電網(wǎng)的自適應閉環(huán)機制，可顯著提高配電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。

1 適用于山區(qū)的配電網(wǎng)自愈控制技術

“配電網(wǎng)故障智能診斷與自愈控制”將充分集成多數(shù)據(jù)環(huán)境，開展配電網(wǎng)故障自動隔離和恢復功能的研究與應用工作。重點研究當配網(wǎng)中發(fā)生故障時，如何準確快速地幫助調(diào)度員對故障進行定位、隔離和恢復供電。當檢測到故障信號時，首先由小型化的智能終端會自動啟動故障定位，主站根據(jù)選用的模式（閉環(huán)模式還是開環(huán)模式），自動分析和執(zhí)行隔離方案、恢復方案，亦或經(jīng)人工確認后手動啟動隔離方案和恢復方案的執(zhí)行，以快速把故障從電網(wǎng)中隔離開來，恢復非故障區(qū)域的供電，減少停電時間，提高供電可靠性[1]。

自愈控制程序目前已在河源供電局配網(wǎng)主站部署應用，并完成對模擬饋線的測試工作。程序可實現(xiàn)配電網(wǎng)故障準確定位，故障隔離和非故障區(qū)域恢復供電且策略正確。自愈功能覆蓋線路平均故障處理時間（從故障發(fā)生至非故障區(qū)復電時間）預計可縮減至120秒。

2 配網(wǎng)主站自愈控制技術思路

2.1 總體方案

在配網(wǎng)主站系統(tǒng)開發(fā)建設配網(wǎng)自愈功能，并充分考慮安全閉鎖條件，支持分饋線組投退功能，在現(xiàn)場部署后進行充分的驗證分析，以確保各項功能邏輯有效可靠，降低系統(tǒng)風險。在系統(tǒng)測試完善的基礎上，選擇基礎條件良好的區(qū)域和饋線組投入運行，并持續(xù)閉環(huán)管控運行和應用情況。

處理中可以按饋線指定采用就地FA模式，并根據(jù)實際情況轉(zhuǎn)換為集中式FA模式。對于具備就地FA功能的饋線，可以設定其FA功能的投退、運行工況的遙信標志；當主站檢測到饋線就地FA功能退出或運行異常時，主站集中式FA能夠自動接管相應的饋線的故障處理；當收到就地FA恢復運行的信號時，主站集中式FA會自動閉鎖[2]。

可以根據(jù)就地FA的部署功能，為主站FA設定不同的配合方式：

2.1.1 就地FA只定位及隔離，不恢復

就地FA只定位和隔離，這種情況下主站FA根據(jù)就地FA上送的定位、隔離信號（結(jié)果），通過集中協(xié)調(diào)分析，給出最優(yōu)的復電轉(zhuǎn)供方案，然后通過遙控，完成非故障區(qū)域的復電。

當饋線有多個備用轉(zhuǎn)供電源時，就地FA無法根據(jù)當前的運行方式和負荷水平，進行自動靈活調(diào)整，采取最佳的復電方案，通過主站集中統(tǒng)一分析，則可以很好地解決這個問題。尤其是在負荷水平較重，無法通過單一的轉(zhuǎn)供路徑和備用電源對非故障區(qū)域負荷進行復電時，可能需要拆分、減載恢復，這時候僅依賴就地FA，也難以給出合理的恢復策略。

2.1.2 就地FA具備自愈功能，實現(xiàn)故障定位、隔離及恢復功能

這種情況下，主站FA主要起到監(jiān)視、比較、故障信息存庫的作用。主站會收集、記錄就地FA的相關信息，同時也會基于故障號進行故障定位、隔離和恢復策略的分析，然后對就地FA和集中FA的故障定位結(jié)果、故障隔離方案、故障恢復方案進行比較，如有差異，則給出提醒以供調(diào)度員檢查確認[3]。主站FA同時會自動保存收到就地FA及集中FA的各種結(jié)果、動作信息，以備后續(xù)故障查詢和分析。

上述兩種方式中，一旦就地FA中間執(zhí)行失敗，可由調(diào)度員手動切換到集中FA 模式，由集中FA接管完成整個故障的處理過程。

2.2 主站功能邏輯設計

主站系統(tǒng)處理故障的主要流程為：系統(tǒng)收到第一個故障電流信號即啟動故障分析過程，并延時等待一段時間（時間長度可以設定），將所有故障信號采集完整，根據(jù)采集的信號進行分析，形成復電方案，到最終執(zhí)行。

3 適用于山區(qū)電網(wǎng)的電壓時間型自愈邏輯判斷

3.1 信號收集

配網(wǎng)主站自愈程序主要完成以下功能：（1）收集自愈程序需要的實時信息。包括：事故跳閘信號、故障保護信號、開關閉鎖信號。（2）故障信號的濾波。對于采集的閉鎖信號，還需要考慮閉鎖信號所屬開關的電流遙測，開關在故障前有值、故障后為0才認為該閉鎖信號有效，否則過濾該信號[4]。

為保證故障信號采集正確，防止采集時間過短導致信號漏采，又防止采集時間過長，導致自愈處理時間過長，設計故障信息緩存池。

故障信號采集規(guī)則：根據(jù)現(xiàn)場保護信號的命名規(guī)范，提取出與故障相關的保護信號的匹配規(guī)則，例如：過流、速斷、相間、后加速、零序、接地、閉鎖等。程序運行時實時掃描告警池，將符合條件的告警信息保存到緩存池中。

對每個饋線組設置等待故障信號時間T，控制饋線的故障事項是否采集結(jié)束。采集過程如下所示：

等待故障信號時間T為2秒，無故障信號t從0開始計時，當采集到新信號后，t就重新開始計。t分別被sig1、sig2、sig3打斷，重新開始計時：

當t=T，認為采集已經(jīng)結(jié)束，開始對采集到的信號進行處理：

3.2 故障定位

饋線發(fā)生故障時，出口開關、饋線自動化開關會依次重合，當重合于故障區(qū)域時，故障區(qū)域兩側(cè)自動化開關會最終跳開、并上送閉鎖信號；其余開關再次重合后，故障區(qū)域被隔離開來。電壓時間型饋線依據(jù)此動作情況進行故障定位，在檢測到出口開關跳閘故障，等待就地自動化開關動作完成后，檢測最終跳開的開關，跳開開關范圍內(nèi)的即為故障區(qū)域。

根據(jù)FTU或DTU采集到的故障信號，以及實時開關狀態(tài)、電網(wǎng)拓撲關系，確定故障發(fā)生的區(qū)域。故障定位的結(jié)果一般是一個區(qū)域，F(xiàn)TU或DTU裝置部署的越多，故障信號采集的越全，定位的范圍越小，定位結(jié)果就越精確。根據(jù)采集的開關閉鎖信號，首先確定上游閉鎖開關，如果上游開關的閉鎖信號正常上送，則程序記錄上游閉鎖開關；否則不再進行處理。

確定故障區(qū)域：從記錄的上游閉鎖開關向下游搜索下游邊界（收到閉鎖信號的開關或聯(lián)絡開關）；搜索經(jīng)過的區(qū)域為故障區(qū)域。

為了安全考慮，對于下游閉鎖漏報的情況，故障區(qū)域會進行擴大，擴大到聯(lián)絡開關為止。

3.3 故障隔離

在定位出故障發(fā)生的范圍后，要把故障區(qū)域從整個配電網(wǎng)中隔離開來，以免影響非故障區(qū)域的運行。隔離通常是通過拉開故障區(qū)域的邊界開關來完成，這些開關稱為隔離開關。所有隔離開關的集合組成隔離方案。通過遙控拉開隔離方案中的所有隔離開關，即可完成故障的隔離。

電壓時間型饋線，定位方案即隔離方案。

3.4 故障恢復

因為故障的存在，故障被定位、隔離后，通常會導致某些非故障區(qū)域失電，需要通過閉合一些聯(lián)絡開關，把這些失電的區(qū)域轉(zhuǎn)移到備用供電路徑上去，這個過程稱為故障恢復。故障恢復過程中要操作的開關列表，組成了恢復方案。需要注意的是，對于一個故障，可能存在多個不同的恢復方案[5]。

3.5 過載計算

對于電壓時間型饋線，只需計算下游隔離開關后側(cè)負荷轉(zhuǎn)移后是否會導致備用電源過載，緩存下游隔離開關故障前電流值Ig；取得備用電源的電流限值（轉(zhuǎn)電出口開關的電流限值）Imax，當前電流值Icur；負載率：rate=(Ig+Icur)/Imax，比較轉(zhuǎn)電后負載率與允許的最大負載率，越限了則判為過濾復電策略。

如故障場景：故障發(fā)生在開關3與開關4之間，就地正確動作，主站判斷開關3、4為隔離開關，開關6為復電開關。則負載計算：F01饋線需要轉(zhuǎn)供的部分為開關4到開關6之間設備，這部分負荷可由故障前開關4的電流值I4表示。開關7的最大容量由其所連的負荷的限值表示，計算故障前I4與故障后開關7電流I7的總加，是否大于負荷的限值。

4 實際運用中可能遇到的問題及解決方法

通過對自愈故障線路開展的分析發(fā)現(xiàn)，自愈控制在實際工作中存在部分問題：1、現(xiàn)場條件不符合導致自愈無法啟動，如現(xiàn)場遙控壓板退出、把手在就地等；2、主站程序運行不夠穩(wěn)定，存在進程掉線的情況，導致故障發(fā)生時無法啟動自愈；3、線路拓撲正確性不夠高，導致自愈定位不夠精準。4、遙信上送不完整，缺少某些保護信號導致自愈程序無法啟動。

針對上述問題，可采取的進一步措施有：1、加強對現(xiàn)場運維人員的教育培訓工作，提升專業(yè)化程度，避免自愈線路正常運行時，壓板或把手不正確的情況；2、通過升級程序版本提高主站自愈程序運行的穩(wěn)定性，同時每天將自愈進程運行情況通過短信發(fā)送至自動化值班手機中；3、添加自定義廣義饋線組設置功能，人工定義參與自愈的開關屬性，規(guī)避因拓撲關系導致的自愈定位不準確問題；4、嚴格把控自動化終端并網(wǎng)接入流程及配網(wǎng)主站自愈功能流程管理，并強化對各縣區(qū)局加快存量終端消缺速度的督促工作。

5 結(jié)語

配電網(wǎng)自愈依托多領域的技術創(chuàng)新與集成，是一個長期過程，在新技術研究和應用的同時，應重視已有技術的再集成創(chuàng)新和適用性技術的應用。河源作為山區(qū)配電網(wǎng)，應結(jié)合自身特點，明確主站就地協(xié)同自愈技術路線。加快饋線自動化建設，實現(xiàn)配網(wǎng)線路分段節(jié)點及環(huán)網(wǎng)開關具備三遙功能，符合自愈接入要求。加強調(diào)度操作、并網(wǎng)管理、圖模質(zhì)量、保護定值和終端運維等基礎管理，為提升配網(wǎng)故障自愈應用水平提供堅實基礎支撐。