配电网馈线故障及其可靠性分析

范炜豪

（中国矿业大学信电学院，江苏 徐州 221005）

随着我国电力工业的发展，对电力需求越来越高，国家电力公司加大了对配电网的改造，提出了“实现可靠供电、降低网损，提高供电能力、供电质量，推动电力企业提高效率、改善服务、促进发展”的目标。而配电网由架空线或电缆配电线路、配电所或配电变压器、断路器、补偿电容、各种开关在内的配电网和继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成，是电力系统发电、输电和配电三大系统之一。而我国配电网绝大多数为树状结构，且多为架空线，可靠性差，损耗高，电能质量差，自动化程度低，尤其是在农村，因此，对配电网馈线故障及其可靠性的研究，具有较强的现实意义。

1 电网馈线故障区域定位

1.1 配电网馈线故障区域定位的含义

配电网馈线故障是指馈线发生相间故障或接地故障。为了迅速恢复供电，需要知道故障发生在哪个区域后，才能迅速断开馈线上相应的断路器或和分段开关来隔离故障。当馈线发生单相接地故障时，故障电流为线路的容性充电电流，一般小于5 A，馈线上的断路器和分段开关不会有明显的故障电流，线电压几乎不变。从对系统造成的危害来看，它只是破坏了系统的绝缘性能。对于小电流接地系统发生单相接地时，故障选线和确定故障点是一个探讨的热点，也是一个难点，至今的技术都不是很成熟。馈线路发生三相短路、两相短路、两相短路接地时，馈线会有明显的现象发生。确定馈线故障区域的目的是要能正确确定故障发生在线路的哪几个开关之间，从而确定应该动作的开关，为寻找故障提供依据，而不能精确确定故障发生在哪个点。

1.2 配电网馈线开关的故障处理

当故障发生在不同区域时，处理的方式也不同。如单重故障时，故障处理方式是：

（1）当故障发生在主馈线母线上时，需要按照设计的馈线自动化流程来动作重合器和分段器开关来判断故障区域和隔离故障区域。

（2）当故障发生在负荷侧时，熔断器在重合器动作跳闸之前先熔断。当熔断器熔断后，通过联动装置使负荷开关跳闸隔离故障区域。

由于故障发生在不同区域时处理方式的不同，在进行环网柜开关控制部分自动化技术改造时，只考虑控制环网柜的进线开关和出线开关，在环网柜出现进线侧故障、本体母线故障和出线侧故障的情况下，可以按照编制的馈线故障处理程序动作环网柜进线开关和出线开关，配合重合器的动作来实现判断和隔离故障区域的功能，而不考虑控制负荷侧开关。故障发生后，如果重合器经历了故障电流，则重合器跳闸，并按预先整定的电流、时间特性进行若干次合、分闸的操作。若重合成功则自动中止后续动作，并经历一定的时间后恢复到预先的整定状态；若在动作到达整定的次数重合闸失败，则闭锁在分闸状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。

2 配电网可靠性分析方法

2.1 故障遍历分析法

故障遍历分析法是基于故障枚举的思想，利用遍历技术发展起来的分析方法。这种方法首先根据故障点故障时间不同，将故障点分为故障时间为隔离时间、故障时间不受故障影响、故障时间为故障修复时间、故障时间为隔离时间加切换操作时间四类，然后以每个故障点为起点，向后搜索其父节点直至首次出现断路器为止。通过遍历分析出所有故障时间，最终分析系统可靠性。

2.2 最小路分析法

最小路分析法基本思想是根据网络的实际情况，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，折算到相应的最小路的节点上，从而对每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算，即可得到负荷点相应的可靠性指标。而连接任意两节点间的有向弧或无向弧组成的集合称为这两个节点间的一条路。如果一条路中移去任意一条弧后就不再构成路则称这条路为最小路。求取每个负荷点的最小路是最小路分析法的核心，把系统元件分成两类：最小路上的元件；非最小路上的元件。如果系统无备用电源，那么最小路上的每个元件发生故障或检修，均会引起负荷点的停运；如果系统有备用电源，对于非最小路上的元件，先根据系统的结构，将其对负荷点可靠性指标的影响折算到相应的最小路的节点上，然后再按照上述方法处理即可；如果主馈线上装有隔离开关或分段断路器，发生故障所引起的前段负荷点停运，后段元件的检修不会引起前段负荷点的停运。

2.3 网络等值分析法

配电网实际是由结构复杂的主馈线和副馈线构成，针对实际配电网的结构特点，利用一个等效元件来代替一部分配电网络，从而将一个复杂结构的配电网逐步简化为简单辐射状的主馈线系统是网络等值分析法的基本思想。网络等值分析法首先是向上等效，将一个复杂的副馈线分支用等效分支线代替，逐层向上层等效，最终将网络简化为一个简单辐射状的主馈线网络；接着是向下等效，将这种影响用等效串联元件表示，并分层分析分布在各层的负荷点的可靠性。

3 结束语

在目前我国城市手拉手配电环网的环网柜开关的技术改造的大背景下，对配电网进行馈线故障区域定位和馈线开关的故障处理，还可以利用可编程序控制器对馈线上的重合器和分段开关进行控制，通过实践验证，这种方法是可行的。对配电网可靠性分析还常常用到递归分析法、最小割集法等方法，在工作中可以根据实际情况选用分析方法。

1 魏君.论我国配电网馈线系统保护技术现状及发展趋势[J].今日科苑，2008（4）

2 张红云.中压配电网可靠性理论计算及分析[J].中国电力，2010（6）