城市电网故障快速复电模式的实现

袁 强

（国网成都供电公司，四川 成都 610000）

一、10kV配电线路故障简析

我国城市电网根据级别的不同主要分为三类，其一，城市以及城市与乡镇结合的区域；其二，城镇区域；其三；城市远郊区。而在城市中电网电路的铺设一般都是以电缆为主，城镇区域以及远郊区主要是以架空线路来完成电网线路的铺设，部分地区还会使用电缆与架空线路相结合的混合式电路。文章以某地区配电网络为例，对其电路发生的故障类型、已发生故障的设备以及相应的复电时间等具体数据进行分析。

故障复电可以具体可以分为五个阶段，从故障报告的接收，到相关检修人员到达故障现场，然后对故障进行准确定位，对故障区域的有效隔离，最后完成线路故障的修复，而这一列操作中每个阶段所花费的时间是不相等的，见表1。城市电网的10kV线路中，中压故障从发现故障到实际解决所花费的时间远远超过了低压故障处理花费的时间。如图1所示中的数据表明，这五个阶段中，除了故障报告以及检修人员花费时间较短，其余三个阶段所占用的时间比例是非常大的。

图1 中压故障复电不同阶段所用时间图

二、馈线自动化的实际功能

想要快速恢复城市电网正常供应电能，首先就要对馈电线路中的故障区域进行确定，并对其故障进行隔离后，做好非故障区域的供电工作。馈电自动化不仅是城市电网故障中常用的解决技术之一，同时也是配电线路快速复电的关键所在。馈电自动化通过使用断路器或者负荷开关两种方式，将馈电线路分成很多个区域，从而完成对每个小区域良好的监测和有效控制，同时使用分段隔离技术，让线路中电器设备与变电站保护系统进行有效结合。

图2 10kV供电线路图

表1 中低压故障相应修复时间

其一，降低变电站输出线开关跳闸的几率。馈电线路中的出线开关，一旦发生故障，将会对所有供电的范围造成严重干扰，其影响范围也相对较大，所以针对这种情况增加分段中断路器以及负荷开关的数量等方法，在开关跳闸之前对其故障进行隔离，降低出线开关出线的几率。

其二，提升出线开关重合闸的成功几率。在出线开关发生跳闸现象以后，依靠自动化开关剔除其永久性障碍区域，进而提升重合闸成功几率。

其三，降低贴近电源侧的出线开关实际动作次数。贴近电源侧的开关，一旦跳闸就会导致大范围的停电，所以就要尽量保证电源侧的开关次数。

其四，对分支线路中的开关进行自动隔离。随着线路中故障发生几率的不断上升，无形中增加了供电网络中的停电时长，这时就可以对其故障进行自动剔除，降低实际停电时间以及停电影响范围。

其五，使用多种方式，有效上传开关实际状态等信号。FTU要根据实际需求对不同种类的通信模块进行较为灵活的配置，在开关动作以后的FTU可以使用无线传输或者光纤传输等方式，将故障预警信号发送至后台，减少工作人员查找故障所花费的时间。

三、馈电自动化模式选择

（一）就地控制型馈电自动化

就地控制型馈电自动化，按照使用信号的具体形式可以分为电压控制（AV）、电流控制（A-I）以及电压电流控制（A-VI）等三种类型。其中A-V是对开关周围的电压进行分段检测，实现对其分合闸有效地控制；A-I则是对分段开关进行设置，在故障连续出现两次以上之后，使用分闸方式对故障进行隔离；A-VI与A-V之间有一定相似之处，但实际上还是存在区别和不同。A-VI与A-V这二者之间的区别是在电源出口处的断路器进行重合以后，由原来的快速断开保护，转变成延时速断保护，而分段开关则使用速断保护断路器。这种系统能够不依赖其他通信通道就可以达到隔离故障的目的，并且还有投入成本小，能够轻松达到预期目标的实际优点。现阶段，我国国内的绝大部分电缆线路是不能够进行故障重合闸，除了分界开关型馈电自动化能够有效适应对电能功能要求较高的城市中心区域内，以及城区配电线路以外，其他型式则能够满足城镇和远郊区的配电线路使用。

（二）集中控制型的馈电自动化系统

这种自动化系统是由三部分所组成，分别是FTU、通信网络以及控制主机站。在线路故障发生以后，控制主站要按照馈电主动化终端反馈的信息对故障区域进行准确定位的，使用自动或者是手动方式对故障点进行有效隔离，进而快速恢复非故障区域的正常供电。此系统中的控制主站主要通过两种方式来进一步实现，其中一种就是在DA中设置馈电自动化化模块，与其终端通信进行有效结合，达到对故障隔离以及恢复供电的目的。而另外一种就是在线路中设置子配电站，进一步实现对供电线路故障的集中处理。集中控制型馈电自动化系统能够同时实现对故障隔离以及运行监控，并保证其功能完善，不会对断路器重合闸配合进行要求，也不会给系统造成电流过大的冲击，所以，在架空线路与电缆线路都较为适用。因此这种系统需求建立通信网络以及控制主站，但是其投资成本相对较大，适合于城市中心以及城乡结合区域等电流负荷稳定的区域。

（三）自愈技术

在配电网中，开关处安装FTU能够有效地使通信网络中不同区域内的故障与控制信息进行充分共享，促使每个终端都能主动进行通信，同时还能收集相邻终端的故障信息，不需要控制主站以及子站参与，就能对故障进行确定、隔离和剔除，恢复其供电功能，缩短故障处理的时间。这种技术在较为简单的网架结构以及具有一定稳定性的线路中被大范围使用，在线路经常变化的区域内则不适用。

四、FA的实践应用

文章以某地区10kV配电线路为例，这一线路中使用的是小电阻接地系统，而线路类型则是以单放射作为主要方式，其中分支线路有很多条，并且在不同的分支上只要出现一次或者是瞬时间的故障，就会导致整条线路的停电，实际影响范围是比较大的。基于此种原因，当地供电公司进而提出了实现10kV线路故障的定位、隔离、恢复，以及减少跳闸发生几率的FA建设思路。通过大量数据的对比分析，最终确定在主干线上设置断路器、分段型开关以及分界性的FA模式。

如图2所示，在主干线路中安装相应的自动化控制装置，与保护装置上的断路器FB把主干线路划分成两个部分，一旦在FB后段出现故障，断路器就会对其进行自动切除，这就相当于减少了一半变电站线路出现故障，有效降低了停电所影响的范围。从而保证了上级线路的供电能够正常运行。

在主干线路中使用智能设备FS，将其当做分段开关，再经由出线开关CB的重合闸进行良好的配合，进而对主干线路短路故障进行有效隔离以及非故障区域的恢复送电。在电流负荷较重以及线路延展距离较长，并且出现故障次数较多支线路一端安装相应的断路器ZB1，其主要作用就是隔离分支线上发生的故障。而在配备了相关的通信以后，能够及时将线路故障与停电信息进行汇报，使得基层运行维护人员能够在第一时间内掌握故障信息，保证现场抢修的有效进而恢复供电。

通过对该地区供电系统的实际应用，表明FA建设是实现城市电网故障快速复电最为有效的技术手段之一，并且具有良好的推广意义。

结语

总而言之，社会经济发展推动了城市电网的建设速度，人们对于配电网络使用安全性以及可靠性都提出了更高的要求，所以为了降低停电次数以及时间，减少由于故障发生而造成对周围居民的影响，进一步提升电能用户的满意度，因此，就要给予电网故障快速复电足够的重视，通过有效技术手段来达到降低故障发生的实际影响范围，从而有效提升电网的稳定运行系数。

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