典型配网自愈模式对比研究

2021-01-11劳锐俊

今日自动化 2021年10期

劳锐俊

[摘要]配网自愈是指利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，诊断出故障区间并将故障区间隔离，自动恢复对非故障区间的供电。文章详细介绍了主站集中型、主站与级差保护协同型、主站与电压–时间/电流协同型、主站与智能分布式协同型四类自愈模式的动作原理及案例、功能要求，并详细对比了四种自愈模式的优缺点。

[关键词]配网自愈;运行状况;故障区间;非故障区间

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）10–00–02

Comparative Research on Typical Distribution Network Self-healing Modes

Lao Rui-jun

[Abstract]Distribution network self-healing refers to the use of automation devices or systems to monitor the operating conditions of distribution lines， detect line faults in time， diagnose fault sections and isolate fault sections， and automatically restore power to non-fault sections. This article introduces in detail the operation principles， cases， and functional requirements of the four types of self-healing modes： master station centralized， master station and differential protection coordination type， master station and voltage-time/current coordination type， master station and intelligent distributed coordination type. The advantages and disadvantages of the four self-healing modes are compared in detail.

[Keywords]distribution network self-healing yes; operating status; fault section; non-fault section

对于基于配电主站的自愈技术[1]，根据配电主站与就地的协同程度，主要分为主站集中型、主站与级差保护协同型[2]、主站与电压—时间/电流协同型、主站与智能分布式协同型[3]共4类。

1 四类典型自愈模式的动作原理及功能要求

1.1 主站集中型

通过配电主站与配电终端的双向通信，根据实时采集的配电网及配电设备运行信息、故障信号，由配电主站自动计算或辅以人工方式远程控制开关设备投切，实现配电网运行方式优化、故障快速隔离与供电恢复。

1.2 主站与级差保护协同型

主站集中型配网自愈模式具备完整的配电自动化主站、终端及通信通道。通过配电终端与配电主站的双向通信，根据实时采集的配电网和配电设备运行信息及故障信号，由配电主站自动计算或辅以人工方式远程控制开关设备投切，实现配电网运行方式优化、故障快速隔离与供电恢复。

1.3 主站与电压-时间/电流协同型

配电终端就地完成故障定位及隔离，配电主站或配电终端完成非故障区段转供复电。当配电终端就地完成转供复电时，配电主站验证就地动作正确性，并作为后备保护优化故障处理。

1.4 主站与智能分布式协同型

配电终端就地完成故障定位、隔离及恢复供电，配电主站验证就地动作正确性，并作为后备保护优化故障处理。

1.5 四种典型自愈模式的功能要求

1.5.1 故障定位功能

故障定位功能包括：①根据开关分闸/合闸、闭锁信号、保护动作信号、拓扑结构等信息进行故障分析及定位。②具备线路故障区域提示功能。③主站自愈分析前，告警信号收集整定时间应与线路重合闸、保护等整定时间相配合，避免信号采集不完整导致主站自愈误判。

1.5.2 故障隔离功能

故障隔离功能主要包括以下两个方面：①配网故障隔离要求按照保护专业相关规范执行，不在本方案表述。②主站具备自动控制故障上下游边界开关功能。

1.5.3 复电策略功能

（1）若線路存在分布式电源参与恢复供电，应优先选择非分布式电源的线路作为转供路径。

（2）转供路径存在过载的线路时，优先选择非过载线路。

（3）如果多条转供路径均未过载，则按下面原则排序。①如果故障下游存在双电源用户，则优先保证转供电源和现有唯一电源来自不同的变电站;若只能来源同一个变电站，则选取不同母线。②若故障下游没有双电源用户，则根据遥控操作步骤数量排列;若遥控操作步骤数量一样，优先选择负载率较低线路。③当联络开关上挂有禁止操作等的标志牌、联络开关不可控[遥控未配置、终端工况退出、遥信遥测采集数据异常、隔离开关及地刀位置异常（可配置）等]、对端线路发生故障（单相接地等）时，则此开关不参与转供分析;④若转供路径中有开关保护状态异常或重要保护动作信号（如过流保护、接地保护、气室异常等）处于动作状态，则此开关不参与转供分析。

（4）当无可转供路径时，具备告警提示功能。

1.5.4 甩负荷策略功能

当复电策略中的转供路径电源可供容量无法满足要求时，系统可提供3种甩负荷方案。①按照重要用户等级保留用户：挂保电牌（最重要）、非常重要、比较重要、一般。②按照最小负荷值：负荷从最小负荷开始甩起，直至满足甩负荷要求为止。③按照最少甩负荷数量进行：从最大的负荷开始甩，满足甩掉负荷的数量最少。

2 四类典型自愈模式的动作案例

2.1 主站集中型自愈动作案例

主站集中型自愈一般根据配网终端或故障指示器发送保护信号（过流动作、故障动作等）定位故障上游开关，由拓扑关系定位故障上游开关，配电主站生成“定位—隔离—恢复”方案，通过自动或者人工方式远程控制开关，实现配电网运行方式优化、故障快速隔离与供电恢复。

如图1所示，A2至A3段电缆故障，馈线开关S1跳闸，开关A1、A2检测到故障信号，定位故障上游开关A2;配电主站通过拓扑关系定位故障下游开关A3，生成生成“定位—隔离—恢复”方案;配电主站遥控断开开关A2及A3，遥控合上开关S1及A4，完成故障隔离及復电。

2.2 主站与级差保护协同型自愈动作案例

如图2所示，A2至A3段电缆故障，开关A1跳闸，开关A2有保护信号，开关A3无保护信号，定位故障上游开关A2、故障下游开关A3;配电主站生成“定位—隔离—恢复”方案;配电主站遥控断开开关A2及A3，遥控合上开关A1及A4，完成故障隔离及复电。

2.3 主站与级差保护协同型自愈动作案例

如图3所示，U2至U3段电缆故障，馈线开关S1跳闸，断路器U1、U2、U3失压分闸。馈线开关S1重合，断路器U1来电延时合闸，断路器U2来电延时合闸，断路器U2合闸于故障后加速跳闸同时残压闭锁;断路器U3残压闭锁;配电主站收到断路器U2、U3的闭锁信号，生成“定位—隔离—恢复”方案;配电主站确认断路器U2、U3已分闸，遥控合上联络开关U4，完成复电。

2.4 主站与智能分布式协同型自愈动作案例

如图4所示，A2至A3段电缆故障，断路器A2、A3同时检测到正向故障电流，拓扑保护动作跳闸，断路器A2、A3分闸。联络开关A4收到保护动作信息及前段失压情况，自愈动作合上断路器A4恢复A3后段供电。配电主站根据动作信息验证就地动作正确性，并作为后备保护远程遥控优化故障处理情况。

3 四类典型自愈模式的对比

主站集中型、主站与级差保护协同型、主站与电压–时间/电流协同型、主站与智能分布式协同型4类典型自愈模式的网架结构、通信方式、优点及缺点如下。

3.1 主站集中型自愈模式优缺点

主站集中型自愈模式的优点：①灵活性高，适应性强，适用于各种配电网络结构及运行方式;②开关操作次数少。

主站集中型自愈模式的缺点：①依赖主站和通信实现故障处理;②主站故障处理环节较多;③线路主干线任何位置永久故障均造成全线客户短时停电。

3.2 级差保护协同型自愈模式优缺点

级差保护协同型自愈模式的优点：快速实现故障就地隔离。

级差保护协同型自愈模式的缺点：需与主站配合，实现故障隔离及非故障区域供电。

3.3 电压-时间/电流协同型自愈模式优缺点

电压–时间/电流协同型自愈模式的优点：不依赖于主站和通信，实现故障就地定位和就地隔离。