城市配电网故障隔离与自愈技术研究

城市配电网故障隔离与自愈技术研究

杜树和

苏尼特左旗供电分公司  内蒙古锡林郭勒盟 011300

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。在电力系统中，配电网发挥的作用是不容忽视的。但是，如果配电网存在严重的问题时，会导致故障以后的电路系统响应较为烦琐，配电管理人员无法在较短时间内快速将故障识别以及定位，导致故障抢修不够及时，供电恢复困难较大。所以，越来越多的电网企业对配电网安全运行、供电可靠、质量稳定给予了高度重视，而采用有效的故障隔离及自愈技术，便可以实现快速且准确的识别、定位、切除故障，为及时抢修、快速恢复供电提供了有利的条件的同时，降低了网损，保证了电能质量。

关键词：配电网故障；隔离技术；自愈技术

引言

配电网就地快速定位隔离故障、快速恢复供电作为保障配电网可靠性的关键功能，可在无人或少人干预情况下，通过先进的就地区域内联合研判技术，对电网运行状态进行不间断的在线自我评估，采取预防性的控制策略，对故障提前预判、快速诊断、快速定位隔离，快速恢复非故障区域供电，实现故障自愈。配电网自愈方式主要有集中式自愈、就地分布式自愈和组合式自愈等。

1.配网自动化系统的构成

集控主站、通信网络、配电自动化终端构成了配网自动化系统。将配电自动化终端直接就地安装到配网的每个一次设备的位置，配电自动化终端可以促使远方通信、设备控制、数据采集等功能的实现，配变终端（TTU）、馈线终端（FTU）等构成了配电自动化终端。就配网线路发生的故障来说，会用馈线终端来对故障定位隔离。将馈线终端就地安装到线路的智能开关位置，（1）数据采集模拟量、开关量；（2）保护控制开关分合闸控制、检测故障等；（3）经过国网公司目前已存在的GPRS网络，来促进和接收控制指令、上传集控主站中的有关数据等通信功能的实现。网络设备、工作站、服务器等构成了集控主站硬件，该硬件主要促进实现每一类别的配电自动化终端分析、处理与收集数据，对控制指令进行下发，还和国网公司已存在的系统交互数据。

2.城市配电网GIS故障隔离技术

2.1 GIS网络模型

在城市配电网中，GIS系统的应用借助的是地理信息系统可视化平台，生动且直观的组织、分析及显示配电网中不同类型的设备数据，并以地理空间形式呈现，实现配电网设备属性地理化，通过可视化的形式对配电网设备运行大数据进行查询，管理水平提高了。此形式下的配电网以分层模式为主，后台数据管理系统功能性极其强大，在电能传递时完整且准确地描述配电网拓扑结构，配电网软件会借助此类型的描述对不同类型短路、潮流、线损进行计算。配电网GIS系统数据包含空间、属性两类，两数据类型借助标识符实现有效关联。空间定位数据可表征变电站、配电设备、电力设备、用户单位具体位置。点线面构成了配电网空间数据，管理过程中主要采用的是GIS系统软件。在属性数据中涉及的是电力设备投入及使用的具体时间、材料、运行、检修、人员、用户负载等情况。而在配电网属性数据中，链表、树以及索引是其重要的组成部分。

2.2 以FTU纵联差动为基础的故障定位隔离方案

差动保护的基本原理是以基尔霍夫电流定律为基础的，就是在任何时间，全部流进电路其中一个节点的总电流等于全部从此节点流出的总电流。差动保护所具有的特点就是简单的原理、确定的保护范围、迅速动作等，并在输电线路主保护、发电机、变电站主变中普遍使用。由于建立了配网自动化，FTU与不少智能开关被普遍应用，且智能开关是带电流互感器，在配电线路内使用着纵联差动。通过FTU来实现每个保护区段的通信，对各个区段对应的电流数据进行交换，在保护区段中的线路的供电正常或有故障发生在保护区段之外时，FTU在电源侧流进的总电流与负荷侧流出的总电流是相等的，此时差动保护就不会做出动作。在故障发生在保护区段的线路中时，FTU在电源侧流进的总电流与负荷侧流出的总电流就不相等，此时，差别保护就会做出动作，对保护区段中的开关进行控制，控制其跳闸，将故障隔离。

3.城市配电网GOOSE通信故障自愈技术

3.1 GOOSE通信

GOOSE通信是以高速网络为重要依据的，综合分析以及判断配电网单一终端、相邻终端信息，主要包含过流信息、开关位置等，快速定位故障区段的同时，实现自动化隔离。在防越级跳闸、故障区段定位中，GOOSE通信网是基础，也是核心，属于IEC61850重要服务模式。将高速P2P通信视为基础，借助Ethernet任意IED间均可构建通信连接。此通信系统主要运用的是不同类型的措施，确保信息传输实时性、可靠性。例如，报文传输映射方式在特殊处理以后会在数据链路层、物理层直接映射出来，以免通信堆栈出现传输延迟问题。系统中的重发机制可以在很大程度上确保数据包不会出现丢失现象，报文重发机制以及时间间隔慢慢增大，实现了报文传输实时性、可靠性统一化，而且报文连续丢失帧在2帧内。自愈控制原理在判定的时候包括故障状态、方向；开关拒动；跳闸、合闸、永跳命令；电压状态等。

3.2 针对多级级差保护与电压时间型馈线自动化配合相应故障处理方法分析

作为重合器和电压时间型分段器相关融合的故障隔离方法，电压时间型馈线自动化处理技术应用比较广泛，在具体应用过程中，技术人员需要对变电站出线开关———重合器设置相应的延时性保护动作、借助电压时间型分段设备对主干馈线开关予以设计，同时还需要增加0s保护动作延时时间以及一次快速重合闸设备。完成基础设施配置后，技术人员结合发生故障的点位按流程进行故障处理，根据发生故障的点位在主干线还是分支、用户环节，从而判断故障的类型并采取相应措施。此外针对三级级差保护和配电自动化配合相应的故障处理，技术人员需要配置相应的断路设备并应用三级极差保护、负荷开关分别关联的方式来进行处理，同时需要对出线开关保护动作、用户保护开关、馈线分支开关保护动作设定不同参数的延时时间。借助相关的检测设备做好系统的在线检测并对设施设备的状态进行监控，从而确保故障有效处理。

3.3 瞬时故障判别与处理

配电网瞬时性故障在总故障发生次数中的占比较高，达到了90%左右，针对此类型的故障的解除可以采用三相一次重合闸的形式，能够保证短时间内实现电力的恢复。针对出现短路故障且跳闸开关，其中包括着变电站出线开关，而且一侧处于带电情况下，这时，具备了一次短时间内快速重合条件。若开关重合成功，可将通知发送至相邻开关，代表已经重合成功了；如果重合没有成功，此时，开关闭锁处于分闸情况下，也会将通知发送至相邻开关，说明重合失败。针对未检测到相应故障电流，但是，表现为跳闸隔离故障开关，与重合闸条件并不相符，可继续保持开关分闸状态；在相邻开关重合成功以后，说明已经解除了故障，这时，此开关会将开关合闸启动，进而达到供电恢复的目的。针对未跳闸隔离故障的开关，或者重合成功的开关，可以不用在意重合成功的信息。

结语

随着技术水平不断提高，电力系统运行将向着更加精细化、智能化、一体化和集约化方向发展。技术人员可以运用现代互联网技术加强智能化检测体系的配置，从而为现场运行提供重要技术支持。为了能够更加有效地解决配电网故障问题，采用智能化的隔离及自愈技术是非常有必要的，能够在很大程度上提高故障检测以及定位的准确性，而且实用性更强。未来发展配电网智能化构建复杂且庞大的系统，隔离以及自愈技术也会随之更新、升级。

参考文献：

[1]张致强.综合能源互联网配电网故障定位与隔离的研究[J].电工技术，2021(13):158-161.

[2]冯俊杰.浅析粤北山区10 kV配电网故障自愈技术的应用[J].机电信息,2020(36):32-33.

[3]刘文浩.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理措施分析[J].科技风，2021（10）：45-46.