配电自动化在自愈式电网中的应用

刘镇球

摘要：“自我修复”是现代电网中的主要特征，可以说现代电网能够在配电的过程中持续完成自我修复，通过检测、分析、响应等环节可以恢复电网的组件功能，配电网自动化能够基于先进软件的基础上设置设备的开关，可以进一步实现这些目标。故障定位隔离与FLISR的应用可以在保障系统安全的前提下，使其运行稳定性得到显著提升。本文从自愈式电网中馈线故障进行分析，研究了配电自动化在自愈式电网中的主要应用及发展趋势，并对需要解决的问题加以详细的研究，旨在为今后电力行业的发展提供建议。

关键词：配电自动化;自愈式电网;FLISR应用;线路故障

引言：

多数停电的情况都是由电力系统发生故障所导致的，电网中个别输电线路中的单一形式的故障，都不会导致用户长时间的出现电力损失，而网络化的传输线路配置，则会让用户享受到多个独立的输电线路供电，如果其中一条输电线路出现故障，电力系统也可以从其他网络路径对用户进行配电。现代电网中部分变电站受到辐射式网络供电的影响，分接头的故障可能会中断客户的服务功能，如果变电站的规模很小，那么多条输电线路供电就难以成为可能，或者其中一条供电线路出现故障，也会导致供电转移，就是用于控制电路的电线会迅速转移到备用电源供电中。

一、配电自动化在自愈式电网中馈线故障的性质

配电馈线故障会使电网在短时间内失去电力服务的功能，基本上配电馈线的本质都是电源辐射式供电的，在既定的时间内只能与一个电源进行连接，只要备用电源储存了足够的容量，就可以将故障馈线中的荷载转移到备用电源上，再由现场的工作人员以手动执行的方式，切换服务的馈线，添加新的控制设施可以使这些过程变成自动化的处理方式。在配电线路发生永久性的故障时，保护装置检测出故障并触发了相应的故障断路器跳闸的情况，配电馈线上也容易出现诸多故障，比如在配电线路与动植物发生接触时，线路中发生短路电流，就会使故障燃烧干净，在达到整定的延迟时间翼虎，断路器出现跳闸的情况，会消除此过程中产生的自由空气弧，完全排除原始故障且配电设备没有因为短路电流而出现损坏时，技术人员可以使用自动重合闸系统，将其短暂的终端，在成功恢复以后重新为用户提供电能服务。此外，还可能才能在一些特殊的情况，在这些情况中，自动重合闸可能会重复多次开关，如果其中的故障始终没有自行清除，则有可能会因为长期的故障电流，对电力设备造成永久性的损伤，现场的工作人员就要采取手动的形式，恢复电网的正常供电功能。工作人员需要注意的是，手动恢复电网服务功能的过程中，要连接到配电馈线并未受损的用户，也需要经历几个小时的检查过程，因为技术人员要到达现场，对相关馈线做出检查，以便于快速的找到需要维修的区域，通过手动的方式隔离损坏的设备，一旦受损的区域被物理隔离以外，采取相应的保护措施以后，手动恢复馈线正常部分的电源，在这一过程中需要达到45-75分钟的时间才能处理完，如果在山区等地，可能需要更长的时间。其中，配电自动化的应用为其提供了一种保护机制，可以对馈线未受损部分的用户提供电能，在一分钟之内实现供电，以减少停电的时间[1]。

二、基于FLISR的服务配电自动恢复功能

（一）故障检测

FLISR可以应用在馈线发生短路故障以后，如果因为手动开关操作或者接触低频低压减负荷操作出现断电，FLISR就不会再运行。为满足这样的要求，通常需要一个或者多个故障检测器来出发FLISR的相关操作，在变电站中使用继电保护器中的智能电子装置，与带有独立保护设施的线路重合闸来确定配电馈线的故障情况，并通过信号来触发FLISR的操作。

（二）故障定位

为确定发生故障的馈线区间，FLISR中用于远程控制开关的部分，包括故障指示器FCI，可以检验近期是否存在故障电流通过开关。FLISR使用故障的指示器状态指示及运行馈线的拓扑结构，就可以确定究竟是哪一部分出现了故障，从故障的区段中可以看到FCL与其他故障情况。

（三）故障隔离

FLISR中发出的控制指令，需要打开开关处理隔离馈线的受损部分，一般来说，FLISR可以将这些控制动作推迟到标准自动重合闸程序中，确保这些永久性的故障能够通过FLISR的重新配置馈线。如果故障属于能够自主清除的临时性故障，则不应该重新配置馈线[2]。

（四）服务恢复

如果受损的部分被隔离，FLISR将尝试应用电源恢复馈线中尽可能的健康部分提供供电服务，其中可用电源包括正常的电源与其他的备用电源，FLISR与每一个比较正常的馈线部分，都可以做出比较，再将负荷与备用

电源上的容量进行比较，如果没有充足的容量，则可以关闭联络开关使之恢复之前的服务用度，没有充足的容量时，会一直持续断电状态到人员的到达现场。

三、配电自动化在行业发展趋势及问题

（一）在FLISR开关中使用重合闸与负载断路开关

FLISR可以通过故障中断重合闸机无故障中断能力的断路器来实现应用，所以一旦发生故障，则整体的电源都會发生中断，除了故障发生在馈电线路的首端以外，只有部分区段会出现停电情况[3]。

（二）配电自动化运行中安全事项

现场负责维护工作的人员要以FLISR来维护安全，禁止在带电作业中开展FLISR操作，另一项安全的措施要保证在FLISR开关关闭的情况下活动，并且在2-3分钟之内完成。

（三）自愈式电网的集中式与分散式体系结构

多种产品都可以实施FLISR，也包括集中式架构与分散式架构的FLISR系统，分散式的方法可以不需要配置配电系统模型，适合应用于中小型馈线，而集中式方法则通常会用于高渗透分布式的能源馈线，可以为保持负载平衡而重新配置馈线。

四、配电自动化在自愈式电网中的应用措施

（一）配电业务恢复的闭环控制

在多数情况下，故障检测与隔离的工作都是在自动的状态下完成的，而服务恢复则需要在咨询的模式下完成。在这种模式下，操作员则可以根据FLISR的建议完成切换，可以防止运行过载或者重新配置以后引发的不良后果。多数的分散安装都是使用全自动的方法，集中系统则采用半自动或者手动。

（二）配电自动化馈线重构后的操作

智能电网的建设升级使重新配置馈线的情况得到全面的升级，比如ONR的优化就包括了改变互连配电馈线的拓扑结构，如果馈线处于异常的状态，则FLISR的相关方案会被禁用，需要在新的设计以后调整电网状态，再进行进一步的工作，使FLISR与ONR之间达到集成化的应用，并能够与外界应用保持一致[4]。

（三）减少需求技术在重负荷馈线恢复中的应用

多数地区的馈线负荷都在持续增加，重负载的备用馈线供电也越来越难，正是因为负载和欠压的问题，服务恢复会受到阻碍，解决问题的方式就是安装更多的远程控制开关，以寻求对更多负载块的有效控制，但是这种方式也可能会增加更多的开关容量，进而导致配电网建设的成本偏高，或者通過储能装置，可以对动作加以有效的控制，以此来降低电网的负载率。

结束语：

在FLISR的自愈式电网中，FLISR虽然还有一些需要改进的技术内容，其作用却非常明显，能够有效的缩短配电网事故的停电时间，并且快速的恢复非故障线路供电，以此来提升供电的可靠性，并对运检人员的工作压力形成调度安排，减轻其工作负担，可见FLISR的应用是自愈式电网建设中所需要的，并且能够在电网的运行中发挥更大的价值，被广泛应用于配电网的故障检测及故障维修中，是推进我国现代电网智能化、高效化建设的核心技术，具有较高的研究价值。

参考文献：

[1]姜鹏.配电自动化在自愈式电网中的应用[J].林业科技情报，2021，53（03）：119-121.

[2]SG智能配电网络重构系统——具有超强自愈能力的智能电网产品[J].电气技术，2015（11）：25.

[3]康洪波，庞福.基于Multi-agent的智能电网自动化自愈控制系统的研究[J].电源技术，2014，38（07）：1365-1366.

[4]基于自愈控制技术的城市电网自动化系统.江苏省，国网电力科学研究院，2009-05-15.