自愈线路最优选点

刘宇震　黄爽

摘 要：为确保供电可靠性，并进一步改善供电质量，配网主站系统逐步开展线路自愈功能建设，如何选择自愈改造的线路、如何规划线路上自动化开关是当前亟需解决的问题。通过自愈线路最优选点确定，可以综合考虑自愈线路的长度、开关数量、负荷、用户、终端保护信号、备用电源点等因素，提供线路的自愈改造优先级和自愈最优选点方案，提高投资收益。同时，可以评价已投运的自愈线路，并提供改进方案，优化网架结构。文章主要针对自愈线路最优选点进行分析，以供参考。

关键词：自愈线路;最优选点

中图分类号：TM713 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.068

配电网的自愈功能主要是指配电系统出现故障时及时检测故障点，并且针对故障采取对应的操作，以快速解决故障点，确保正常供电。系统出现故障之后，可以自动隔离故障，并自动恢复非故障区段供电[1]。

自愈最优选点功能就是在故障发生后精准定位，并实现最小隔离以及最大恢复非故障区段。目前，配网终端没有实现全覆盖，配网自愈功能将受其影响。如何合理选择设备投入自愈，将决定自愈的效能。

1 配网主站自愈功能

配网自愈是指运用自动化的系统或者装置，对配电线路运行情况进行监控，以便及时发现线路中出现的故障，并给予诊断，隔离故障区域，对于非故障区域则可以实现自动恢复供电[2]。

配电主站是指采集及监控电网运行的数据，以及包括电网分析等一些具有扩张性功能的配电自动化系统。主站集中型自愈是利用配电主站自愈功能实现故障定位、隔离及恢复供电。主站就地协同型自愈是运用已经建好的就地馈线自动化，定位监控故障区域，自动恢复非故障区域供电，通过运用配网自动化主站中的自愈功能，恢复上下游供电[3]。

配网自愈建设的主要目的是提高供电可靠性，实现电力供应质量的不断优化，从而实现电网运行水平的不断提高。

配网自愈应纳入配电网的整体规划过程，根据当地区域经济的发展情况，对网架结构、负荷水平及设备情况进行合理规划设计，基于配电网的实际需求，合理选择配网自愈技术模式[4]。

配网自愈建设及规划应根据一次系统的规划开展，并按照全生命周期方式根据已有设备资源实现对自愈建设的合理规划。

配网自愈建设应按照实用性、可靠性及经济性原则，并对配电线路、通信网络及开关设备等情况，合理选择自愈的技术路线和实现方式，并且应尽量采用节能环保且技术成熟的先进设备。

配网自愈系统的安全防护应符合国家发展要求。

主站自愈功能具备投入、退出、仿真三种运行状态，支持全自动或半自动（人工介入）执行。

1.1 主站集中型故障处理要求

借助于先进的通信手段，并且结合配电终端及主站的相互配合，在出现故障时根據配网主站判断故障区域，通过远程控制或者人工控制的方式隔离故障区域，并且实现非故障区域的正常供电[5]。

1.2 电压—时间/电流型协同故障处理要求

在规定时间内就地完成隔离故障、恢复非故障区域供电的所有操作，操作过程中应同步操作开闸、合闸、过流保护等信号，并传输到配网主站，由主站根据收集到的故障信息进行分析，并给出对应结论以及下游恢复策略。在就地没有完成隔离故障及上游操作未恢复时，主站应保留就地操作失败信息，并将其交给调度人员，通过遥控方式完成操作[6]。

1.3 智能分布式（速动型）协同故障处理要求

在规定时间内，智能分布终端应通过相互通信的方式完成故障的就地隔离，并实现非故障区域的供电恢复策略，在操作过程中，应将上游、下游的动作信号同步上传到配网主站，提示主站出现上述操作的原因，再由主站根据收集到的故障信息实现就地隔离，并分析故障，核对智能分布式动作的准确性[7]。当智能分布式不能就地完成所有隔离操作时，主站可以补充操作。

补充操作功能分为以下两种情况：

出口故障：发生出口故障时，智能分布式自愈不会动作。主站根据收集到的故障信号，按照主站集中式逻辑进行分析，并提供故障隔离、下游恢复处理策略。

智能分布式处理失败：智能分布式处理失败时，如果终端对操作设备上送开关分闸、合闸、开关闭锁、上下游开关动作信号、拒动信号等信号，主站生成的完整策略中可以扩大拒动设备隔离范围，生成扩大隔离范围后的处理结果。如果终端未上送拒动信号，则将保留失败的操作，并由调度人员通过遥控方式操作[8]。

1.4 级差保护协同故障处理要求

在规定时间内，级差保护完成故障上游的初步隔离，并同步发送开关分闸、合闸、过流保护等信号至配网主站，主站根据收集到的故障信号以及开关跳闸信息进行故障分析，并提出故障定位、隔离及上下游恢复策略。

2 技术要求

2.1 主站自愈技术模式

对于基于主站的自愈技术，根据主站与就地的协同程度，分为主站集中型和主站就地协同型。主站就地协同型包含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三类。

主站集中型自愈利用配电主站自愈功能实现故障定位、隔离及恢复供电。主站与就地协同的自愈模式是通过已经建成的就地型馈线自动化，实现故障区域的定位处理，并实现快速隔离，再通过应用配电自动化的主站自愈功能恢复上下游供电[9]。

2.2 主站集中型自愈原则

主站集中型自愈的工作原理是配电自动化主站利用多种通讯方式（光纤通讯、载波通讯、无线通信等）收集配电终端故障信号（一般是过流、零序告警），配电自动化主站依据配电网的网架结构和设备运行的实时信息，结合配电自动化终端故障信号、开关状态等信息进行网络拓扑分析，进行故障的定位、隔离和恢复非故障区域的供电[10]。

主站集中型自愈以配电自动化系统功能为核心，实现包括故障分析、故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供等故障处理环节。处理功能要具备投入、退出、仿真三种运行状态，应支持全自动或半自动（人工介入）执行。采用自动闭环方式处理馈线故障时，系统自动确定故障区域隔离和非故障区恢复的最优方案之后自动进行控制操作[11]。

实现自动操作之前，可以在控制台上退出交互处理界面，进行倒计时等待。

等倒计时完成之后，系统开始自动化操作，并且在交互界面及告警窗上面显示过程信息，并给予告警处理。

3 配网自愈步骤

配网自愈步骤主要分为故障启动、故障定位、故障隔离、故障恢复。

3.1 故障启动

配网以馈线进行管理，当馈线发生故障后，配网主站能够收到故障信号，即可启动自愈分析。

从整条馈线看，如果饋线的电源点能够检测到故障电流，并向配网主站发送故障信号，那么配网主站就能启动自愈。所以，只要变电站出线开关保护定值设置合理，任何区域发生故障后，配网主站收到出线开关的故障信号后，都能启动自愈分析。

3.2 故障定位、故障隔离

故障定位、故障隔离紧密相连，定位区段一般决定着隔离区段。

终端遥信、遥测数据正常，并能及时上送变化遥信，终端在线情况正常。

根据馈线自愈类型，开关已正确关联故障保护信息、闭锁信号。

计算每个开关最近时间内的遥控成功率如果较低，不建议投入自愈。如果没有遥控可以进行遥控预置判断。

根据各开关上下游关系分析潮流情况，避免下游负荷大于上游负荷等不符合逻辑的情况;以及开关合闸后根据配变数据判断开关负荷是否为零[12]。针对异常遥测的设备，建议不设自愈功能，避免转供时导致转供容量不足无法转供。

目前，分支线第一级开关基本都配置了速断保护，针对主站集中式、级差型自愈，如果第一级开关已经安装终端，建议配置自愈功能，因为在开关启动后，将引起主干线停电。分支线自愈判断如图1所示。

例如图1中，如果K4后段出现故障，K4启动后将引起K1开关跳闸。如果K4配置自愈后，配网主站会判断K4后段故障，然后拉开K4开关，合上K1开关，从而避免线路大部分停电的局面。

针对有重要用户、普通用户混合的分支线，应避免其他区域故障导致重要用户停电。重要用户、普通用户混合分支线如图2所示。

为避免K6后段故障导致整个分支线停电，K6开关可投入自愈功能。

重要用户、用户数较多的分支线，其主干下游分段开关需投入自愈。多用户分支线如图3所示。

K2后段故障，如果K2没有投入自愈，可能导致K1或CB1跳闸，从而影响重要用户。这时最好K2投入自愈，只要K2后段任何故障点发生故障，都可以对K2进行隔离。

3.3 故障恢复

3.3.1 单环网无法全部转供的情况

在只有一个备用电源的情况下，如果备用电源无法完全恢复非故障区段，这个时候需要分段转供。如果待恢复区域有重要用户、保电用户等情况时，需要拉开一些分支开关，所以，这个时候分支开关需要投入自愈。

3.3.2 多联络的情况

在存在两个及以上备用电源的情况时，如果一个电源不可以恢复时，这个时候需要两个电源进行恢复，两个电源之间的分段开关需要投入自愈。多联络自愈如图4所示。

如果需要恢复K1后段，如果电源CB2无法恢复全部时，这个时候需要CB3恢复一部分，根据线路的最大负荷，判断K2、K3、K5是否投入自愈。

3.4 故障自愈类型判断

对几个关联的馈线组进行综合分析，投入自愈类型最好保持一致，避免发生故障后或者运行方式调整后，导致馈线闭锁自愈。

4 结语

通过应用自愈线路最优选点，能够改造优先级和线路自愈最优选点方案，给系统规划提供支持。根据用户数、重要用户、负荷等情况，提供线路自愈改造的优先级。

根据线路长度、开关数据、终端保护信号、备用电源点等情况，提供线路自愈改造最优方案。同时，可以通过评价已投运的自愈线路，提供改进方案，通过系统网架合理性分析，进而确保网架结构的合理优化，改善供电质量，并提高供电可靠性。

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