配电网自愈在主站端的技术应用

林岫菁

摘要：配网自愈是智能电网的一种关键技术，是迈向智能化变革的创新技术。由于潮州配电网网架结构落后，原有馈线已经难以满足电力系统运行的实际需求，严重影响供电可靠性。本文通过立足潮州配电网的现状，针对长期供电可靠性不高、网架不完善等难点痛点问题，选择主站-就地协同式自愈模式，对配网自愈在主站端的技术应用进行了全面的分析和研究。

关键词：配电网;自愈;主站技术;

前言

配网自愈是当下配电网自动化技术的研究热点，配电网自愈通过建设自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复的智能电网，实现电网自愈控制的高级功能，从而达到快速故障定位、故障自动隔离、上游自动复电与下游智能快速转供电。对于供电可靠性、客户服务、安全管理、倒推网架完善起到明显的系统性杠杆作用。

一、潮州配电网和配电主站背景和现状

潮州配电网受制于山区众多、架空线路长、投资不足等原因，导致故障多发、停电范围广、故障恢复时间长，降低了用户的用电体验，供电可靠性这一关键指标也遭遇“卡脖子”问题，难以得到突破性提升。为此，亟需采用技术手段，对潮州配电网进行智能化升级改造，通过配网自愈线路的建设，缩小故障隔离范围，快速恢复故障上下游用户供电，指导现场运维人员迅速定位故障，完成消缺，从而提升配网的供电可靠性。

潮州配电网主站系统是南瑞科技D5000系统，配网自愈模块在主站端的运用需要配合馈线自动化来加以判断和推理。

结合潮州配电网和配电主站背景和现状，班组人员通过比较衡量，选择主站-就地协同式自愈模式。主站就地协同式自愈通常适用于对供电可靠性要求特别高的核心地区或者供电线路。利用已建成的就地式馈线自愈实现故障区域定位、故障区域隔离及故障上游恢复供电，利用配电自动化主站馈线自愈功能实现故障下游的最优供电恢复。该方式可以利用现有的就地式自愈进行改造，快速实现下游故障就地隔离，瞬时故障和永久故障隔离均较快，但也有缺点，就是高度依赖主站的单线图拓扑，若拓扑存在问题，则无法推出正确的转供策略。

二、主站配网自愈功能结构

配电网馈线自动化自愈技术在主站端主要完成的是馈线故障处理功能，包括故障分析、故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供等环节。潮州配电网主站系统是南瑞科技D5000系统，本系统的馈线故障处理功能还具备离线、在线、仿真三种运行状态，支持故障的交互、自动两种处理方式，以及区域着色、历史查询等功能。

三、主站配网自愈功能逻辑

3.1主站端对于故障处理的逻辑

故障处理依据配电网的网架结构和设备运行的实时信息，结合故障信号，进行故障的定位、隔离和非故障失电区域的恢复供电。所生成的故障处理方案能够直接给出具体的操作开关、刀闸和它们符合调度规程的操作顺序。具有与实际调度过程相一致的可操作性。

拿一个标准的测试图为例说明故障处理的逻辑方案。

假设图2投的电压-时间协同型自愈的故障。

首先断路器S1开关跳闸，本线路配网进出线开关失压分闸;断路器S1开关重合闸，A2合闸后由于合到故障点，断路器S1开关二次跳闸，造成A1、A2再次失压分闸;满足时限要求，A2开关闭锁、A3开关感应残压闭锁，成功隔离故障区域;断路器S1开关一定时间后二次重合闸成功，成功恢复上游供电。

断路器S1开关跳闸及保护动作通过主网OCS转发至配网主站;本线路配网开关分闸及保护动作信号、A2闭锁信号、A3闭锁信号通过配电终端上送到配电主站。

调度员根据主站自愈转供策略人工选择方案，并通过遥控合上A9或A6;故障区域下游开关就地逐个有电合闸，完成下游复电。

总而言之，主站自愈判断故障区域上游原则为：距离故障最近的一个有保护信号（如过流告警）的开关，作为故障上游边界。判断故障区域下游隔离原则为：距离故障最近的一个没有保护信号（如过流告警）的开关，作为故障下游边界。主站协同式自愈就是就地自愈恢复上游供电，主站协同恢复下游供电。对于主站的自愈逻辑就是主网的跳闸加保护会触发启动自愈，站外开关的过流信号会判断故障位置，闭锁信号（闭锁合闸和残压闭锁）会确认故障位置。所以终端需要将过流信号和闭锁信号均采送到主站。接下来主站的告警界面会出现以下告警信息。

3.2主站配网自愈的启动条件

主站根据主网OCS系统传送的保护信号和开关变位信号，判断发生故障，自动启动配网自愈功能，等待时间进行故障信息、开关变位的收集。

3.3配网自愈模式的选择

主站可以对馈线投入的自愈模式进行选择：分为全自动执行方式和半自动。

全自动执行方式就是：一旦故障满足启动条件，系统将按照生成的方案逐一进行遥控，控制期间，除了遇到以下情形，无法停止操作：隔离遥控失败，故障电流信号不连续，故障处理方案冲突，短时间内开关二次跳闸，操作开关内存在除跳闸开关以为其他主网开关等。

半自动执行方式就是：当故障满足启动条件，系统将推出自愈相关界面，由调度员加以人工判断是否后半段进行转供，再由调度员进行相应操作。

四、主站对于复杂故障的相关逻辑

4.1扩大隔离范围

根据过流保护确定的故障区域是故障隔离最小区域，因为种种实际运行中的要素，故障隔离区域还可能需要被扩大。1是隔离开关被挂有不可操作标志牌;2是隔离开关已经尝试分闸，但不成功，上送拒动标志信号;3是开关不可遥控，通讯不正常。这些情况下，主站对故障的判别需要通过扩大隔离范围，确保隔离故障和最大范围恢复非故障区域的供电。

4.2甩负荷

当需要转供的负荷容量大于转供容量时，需要考虑甩去部分负荷。当需要转供的负荷容量大于转供容量时，需要如果具备负荷拆分方案，系通过将对恢复区域进行拆分后再进行转供。这个功能的使用还需要增加重要用户的标识。

五、潮州主站自愈技术的局限性

5.1高度依赖主站的单线图拓扑

现场运维单位、绘图单位以及配网调度等单位均有可能对配网单线图中的设备进行错误置位，导致单线图拓扑不连续，则无法推出正确的转供策略。

5.2部分终端程序尚未实现升级，影响信号上送

由于设备批次原因，部分设备程序版本低，适应性差，导致在分段模式下无法发送零序过流告警信号，在缺乏足够信号支撑判断的情况下，主站无法正确判断故障区域;

5.3主配网信号转发可靠性尚待提高

由于潮州地调主网主站和配网主站不属于同一个厂家，需要将站内10kV开关的保护和动作信号转发至配网主站，此时如果接口程序不穩定，则容易发生信号漏转发，导致自愈无法启动或判断错误的情况;

5.4配电自动化终端动作准确率偏低

需要执行单位结合主站自愈建设及定值执行管理要求，对相关自愈线路自动化开关保护的资料、定值执行进行再核对。

六、结束语

智能配电网是配电网发展的主要趋势，其中故障自愈技术是配电网工作的前沿且关键的技术。配电网自愈技术能够准确地预测故障信息，对配电网在运行过程中的数据进行实时监测，并根据配电网运行的实际情况进行故障隔离以及故障恢复，提高了配电运行的可靠性。作为专业人员，我们将分析故障自愈准确率，升级优化主站自愈程序，使界面更具人性化，方便调度员分析决策。

参考文献：

[1]冯杰.基于图论的智能配电网故障自愈技术的研究[D].浙江工业大学，2015.

[2]林伟民，智能配电网故障自愈技术的研究及实际应用[J]，动力与电气工程，2018.30.029.