配电自动化系统的故障自愈对策分析

刘祚超

（国网湖南省电力有限公司城步县供电公司，湖南 城步422500）

现在，电力系统发展变革的重要方向之一就是智能电网。这个概念最早出现于美国，由一个智能电网工作组于2003年提出。总的来说，智能电网是通过集成监视技术、传感技术以及电力工程技术的输配电系统，可以给用户提供一系列的服务并且性能更加完善。现在，欧美发达地区均在积极进行智能电网的规划和推动工作。未来，对于我国来说，智能电网也势必会发挥出重要的作用，为经济社会发展提供助力。

1 故障自愈概述

故障自愈是指在电网运行的过程中，实时掌握运行状态，第一时间发现及解决问题，在很少人力的消耗下，实现故障的隔离和恢复，避免发生大面积停电影响用户的生产生活，让电网运行变得更加可靠。所以，智能配电网的基本要求就是快速的对故障进行定位和隔离，避免对非故障区域的用电造成影响，最大限度的缩减停电的面积和时间。最后，处理故障的过程主要有三个阶段，为了能够对处理配电系统故障的过程有一个清晰的思路，笔者对这三个阶段进行一个简要的介绍。

1.1 在故障发生时对故障进行明确判断

通常来说，配电网故障是由高压断路器在毫秒级内配合继电保护自动化装置开断，如果速断动作触发继电保护，那么整个故障通常时间会控制在一百毫秒以内。然而，因为现在通常有多级开关在线路上进行串联运行，那么根据智能配网的理论，势必会发生多电源互联供电的问题。

此时，传统的继电保护装置很难在多个开关的情况下发挥作用，导致出现保护的选择性和快速性的矛盾。在这种情况下如果发生电路故障，继电保护装置会选择快速切除故障。但是，这样的代价是停电范围扩大，多开关级联的优势也无法发挥。此外，当处于多电源闭环供电网络中时，配电网的故障已经无法通过传统的电流保护技术来解决。针对这个问题，笔者将在下文中介绍一种网络式保护技术，其能很好地解决故障发生时选择性和快速性的矛盾，并且能很好地适应以后智能电网中对多电源闭环供电网络进行保护的问题。

1.2 恢复非故障区域的供电以及对故障区段进行隔离

在以前，配电线路上通常是没有其他的开关的辐射式结构。所以，当发生故障进行开断时，整个线路都会被当作故障区进行隔离，这导致故障的范围被扩大，严重影响用电的质量。现在，随着智能电网的发展，配电线通常改用了多电源供电或者环网供电的模式，线路上的非故障部分可以正常配电。

1.3 定位故障点以及故障排除

这个阶段的工作通常需要耗费几十分钟到几个小时不等。总的来说，配电系统的分支多、结构复杂，不适合采用输电系统常用的故障定位方法。在智能电网中，更加适用的故障检测和定位方法是基于故障指示器的故障定位技术。总的来说，故障指示器能够在线安装，对接地信号电流和故障电流进行自动检测和修复，非常适合大量投入配电线路使用。同时，如果故障指示器能够结合相应的通信方式，就可以直接在GIS平台上对故障点进行定位，大大提高故障定位的水平和效率。

2 配电自动化故障自愈对策

配电自动化系统的核心功能就是故障自愈。换句话说，故障自愈的状况对配电网自动化系统的运行效果有着直接的影响。一般来说，有下列两种策略来实现配电自动化故障自动化解决。

2.1 智能分布式馈线自动化

此种自动化故障解决方式对故障进行定位和修复主要是利用终端间的自由通信，也就是说故障自动处理的实现全部是通过配电终端之间的逻辑关系判断。

在整个故障自动化处理的过程中，配电主站系统与智能分布式馈线自动化系统实现了三遥互联，主站系统在馈线自动化运行过程中只扮演观察者的角色。此种方案最大的优点就是定位准确、动作迅速，能够第一时间对发生的故障进行隔离和修复。

2.2 集中式馈线自动化

该种方案由控制终端以及集中配电自动化主站系统共同完成。比如说，故障类型是由终端设备进行识别，然后终端再将故障信息传输给主站系统，主站系统负责对故障部门进行分析，然后开启远程控制进行故障隔离和非故障区的故障隔离工作。总的来说，在该种方法下，终端只拥有指令执行和信息采集的功能，主站一直处于主导地位。

在对处理故障的策略进行分析时，如果线路存在不止一个电源点，那么系统会从两个角度来对转供方式进行考虑。

第一个角度是要考虑如何尽可能保证用户供电的可靠性水平。换句话说就是对于拥有一个以上电源点的客户，要尽量选择不同路线进行操作。第二个角度是带路线路的实时负载比，系统会选择能够保证系统稳定的最优联络点开展带路操作;这个方案的优点是主站能够收集全配电网络的各种信息，能够更好地分析故障，输出最优策略。

2.3 采用网络式保护技术

在上文中，笔者已经提及介绍了配网保护选择性和快速性的矛盾问题，想要解决这个问题就必须要采用网络式保护技术。

一般来说，经过电网改造后配电系统的线路结构会由辐射犁结构变成多电源环网结构或者双电源环网结构。然而，虽然配电网络的结构有所改变，但是运行的方式还是采用开环运行的方式，只是在线路网络中设置一些平时断开的联络开关，并再用开关对联络开关的两端进行分段。联络开关和分段开关可以是断路器也可以是负荷开关。在之前的线路保护中，如果采用的是负荷开关，那么线路上只要发生故障，就必须要变电站出口断路器跳闸才能解决。那么如果是线路的末端发生故障就会对前中段的线路造成不必要的影响。此时，就算使用重合器等也无法解决保护配合问题，重合器等也只能被当作负荷开关。因为通常配电线路都是用反时限电流保护或者三段式电流保护。

此外，当上下两级开关通过串联方式连接时，为了保证保护具有选择性，下级开关的保护延迟必须要短于上级开关。然而，在城市中，配电线路通常较短、级联开关比较多，短路电流较大，需要在出口保护设定较长的延迟，违反实际运行的状况。所以，在这种情况下，保护的选择性和快速性步伐兼得，这也是网络式保护概念出现的重要原因。

传统的配电保护实际上就是独立的单元保护，他只对流过检测开关的电流进行检测继而决定是否动作延迟以及开启保护。传统的配电保护并不在意其他开关的保护情况，这也是导致相邻保护无法配合的关键因素。假如将保护监测范围扩大，那么上下级保护也可以被看作是保护的内部协调。但是这个原理应用到配电保护上太过于复杂且需要耗费大量的成本，并不具备充分的实际意义。

在信息时代，技术人员能够通过网络通信技术对保护配电网之间进行协调。此外，技术人员还可以通过信息技术共享开关状态信息、保护判别结果信息等，实现不同地点保护配电网之间的协调，统一保护配电网的选择性和快速性。

3 结语

配电网和用户直接连接，保护配电网的运行安全是保证供电质量的关键。在我国，95%的停电都是由于配电网故障引起的，对供电的质量造成了严重的影响。随着经济的不断发展，电能技术迎来了发展的蓬勃时期，智能电网技术也进入了大家的视线。跟传统的配电网相比，智能配电网拥有很明显的优势，其可以自动化的处理电网的故障，提高配电设备的使用效率，让供电线路变得更加稳定。在上文中，笔者已经对配电网故障“自愈”的相关内容和对策进行了介绍和分析，希望配电网故障自动化处理技术能够通过改进更好地为 中国的社会发展作出贡献。