自愈線路最優(yōu)選點

劉宇震　黃爽

摘 要：為確保供電可靠性，并進(jìn)一步改善供電質(zhì)量，配網(wǎng)主站系統(tǒng)逐步開展線路自愈功能建設(shè)，如何選擇自愈改造的線路、如何規(guī)劃線路上自動化開關(guān)是當(dāng)前亟需解決的問題。通過自愈線路最優(yōu)選點確定，可以綜合考慮自愈線路的長度、開關(guān)數(shù)量、負(fù)荷、用戶、終端保護(hù)信號、備用電源點等因素，提供線路的自愈改造優(yōu)先級和自愈最優(yōu)選點方案，提高投資收益。同時，可以評價已投運(yùn)的自愈線路，并提供改進(jìn)方案，優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。文章主要針對自愈線路最優(yōu)選點進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：自愈線路;最優(yōu)選點

中圖分類號：TM713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.068

配電網(wǎng)的自愈功能主要是指配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時檢測故障點，并且針對故障采取對應(yīng)的操作，以快速解決故障點，確保正常供電。系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，可以自動隔離故障，并自動恢復(fù)非故障區(qū)段供電[1]。

自愈最優(yōu)選點功能就是在故障發(fā)生后精準(zhǔn)定位，并實現(xiàn)最小隔離以及最大恢復(fù)非故障區(qū)段。目前，配網(wǎng)終端沒有實現(xiàn)全覆蓋，配網(wǎng)自愈功能將受其影響。如何合理選擇設(shè)備投入自愈，將決定自愈的效能。

1 配網(wǎng)主站自愈功能

配網(wǎng)自愈是指運(yùn)用自動化的系統(tǒng)或者裝置，對配電線路運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)線路中出現(xiàn)的故障，并給予診斷，隔離故障區(qū)域，對于非故障區(qū)域則可以實現(xiàn)自動恢復(fù)供電[2]。

配電主站是指采集及監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，以及包括電網(wǎng)分析等一些具有擴(kuò)張性功能的配電自動化系統(tǒng)。主站集中型自愈是利用配電主站自愈功能實現(xiàn)故障定位、隔離及恢復(fù)供電。主站就地協(xié)同型自愈是運(yùn)用已經(jīng)建好的就地饋線自動化，定位監(jiān)控故障區(qū)域，自動恢復(fù)非故障區(qū)域供電，通過運(yùn)用配網(wǎng)自動化主站中的自愈功能，恢復(fù)上下游供電[3]。

配網(wǎng)自愈建設(shè)的主要目的是提高供電可靠性，實現(xiàn)電力供應(yīng)質(zhì)量的不斷優(yōu)化，從而實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行水平的不斷提高。

配網(wǎng)自愈應(yīng)納入配電網(wǎng)的整體規(guī)劃過程，根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、負(fù)荷水平及設(shè)備情況進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計，基于配電網(wǎng)的實際需求，合理選擇配網(wǎng)自愈技術(shù)模式[4]。

配網(wǎng)自愈建設(shè)及規(guī)劃應(yīng)根據(jù)一次系統(tǒng)的規(guī)劃開展，并按照全生命周期方式根據(jù)已有設(shè)備資源實現(xiàn)對自愈建設(shè)的合理規(guī)劃。

配網(wǎng)自愈建設(shè)應(yīng)按照實用性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性原則，并對配電線路、通信網(wǎng)絡(luò)及開關(guān)設(shè)備等情況，合理選擇自愈的技術(shù)路線和實現(xiàn)方式，并且應(yīng)盡量采用節(jié)能環(huán)保且技術(shù)成熟的先進(jìn)設(shè)備。

配網(wǎng)自愈系統(tǒng)的安全防護(hù)應(yīng)符合國家發(fā)展要求。

主站自愈功能具備投入、退出、仿真三種運(yùn)行狀態(tài)，支持全自動或半自動（人工介入）執(zhí)行。

1.1 主站集中型故障處理要求

借助于先進(jìn)的通信手段，并且結(jié)合配電終端及主站的相互配合，在出現(xiàn)故障時根據(jù)配網(wǎng)主站判斷故障區(qū)域，通過遠(yuǎn)程控制或者人工控制的方式隔離故障區(qū)域，并且實現(xiàn)非故障區(qū)域的正常供電[5]。

1.2 電壓—時間/電流型協(xié)同故障處理要求

在規(guī)定時間內(nèi)就地完成隔離故障、恢復(fù)非故障區(qū)域供電的所有操作，操作過程中應(yīng)同步操作開閘、合閘、過流保護(hù)等信號，并傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站，由主站根據(jù)收集到的故障信息進(jìn)行分析，并給出對應(yīng)結(jié)論以及下游恢復(fù)策略。在就地沒有完成隔離故障及上游操作未恢復(fù)時，主站應(yīng)保留就地操作失敗信息，并將其交給調(diào)度人員，通過遙控方式完成操作[6]。

1.3 智能分布式（速動型）協(xié)同故障處理要求

在規(guī)定時間內(nèi)，智能分布終端應(yīng)通過相互通信的方式完成故障的就地隔離，并實現(xiàn)非故障區(qū)域的供電恢復(fù)策略，在操作過程中，應(yīng)將上游、下游的動作信號同步上傳到配網(wǎng)主站，提示主站出現(xiàn)上述操作的原因，再由主站根據(jù)收集到的故障信息實現(xiàn)就地隔離，并分析故障，核對智能分布式動作的準(zhǔn)確性[7]。當(dāng)智能分布式不能就地完成所有隔離操作時，主站可以補(bǔ)充操作。

補(bǔ)充操作功能分為以下兩種情況：

出口故障：發(fā)生出口故障時，智能分布式自愈不會動作。主站根據(jù)收集到的故障信號，按照主站集中式邏輯進(jìn)行分析，并提供故障隔離、下游恢復(fù)處理策略。

智能分布式處理失?。褐悄芊植际教幚硎r，如果終端對操作設(shè)備上送開關(guān)分閘、合閘、開關(guān)閉鎖、上下游開關(guān)動作信號、拒動信號等信號，主站生成的完整策略中可以擴(kuò)大拒動設(shè)備隔離范圍，生成擴(kuò)大隔離范圍后的處理結(jié)果。如果終端未上送拒動信號，則將保留失敗的操作，并由調(diào)度人員通過遙控方式操作[8]。

1.4 級差保護(hù)協(xié)同故障處理要求

在規(guī)定時間內(nèi)，級差保護(hù)完成故障上游的初步隔離，并同步發(fā)送開關(guān)分閘、合閘、過流保護(hù)等信號至配網(wǎng)主站，主站根據(jù)收集到的故障信號以及開關(guān)跳閘信息進(jìn)行故障分析，并提出故障定位、隔離及上下游恢復(fù)策略。

2 技術(shù)要求

2.1 主站自愈技術(shù)模式

對于基于主站的自愈技術(shù)，根據(jù)主站與就地的協(xié)同程度，分為主站集中型和主站就地協(xié)同型。主站就地協(xié)同型包含主站與級差保護(hù)協(xié)同型、主站與電壓—時間/電流協(xié)同型、主站與智能分布式協(xié)同型三類。

主站集中型自愈利用配電主站自愈功能實現(xiàn)故障定位、隔離及恢復(fù)供電。主站與就地協(xié)同的自愈模式是通過已經(jīng)建成的就地型饋線自動化，實現(xiàn)故障區(qū)域的定位處理，并實現(xiàn)快速隔離，再通過應(yīng)用配電自動化的主站自愈功能恢復(fù)上下游供電[9]。

2.2 主站集中型自愈原則

主站集中型自愈的工作原理是配電自動化主站利用多種通訊方式（光纖通訊、載波通訊、無線通信等）收集配電終端故障信號（一般是過流、零序告警），配電自動化主站依據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和設(shè)備運(yùn)行的實時信息，結(jié)合配電自動化終端故障信號、開關(guān)狀態(tài)等信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，進(jìn)行故障的定位、隔離和恢復(fù)非故障區(qū)域的供電[10]。

主站集中型自愈以配電自動化系統(tǒng)功能為核心，實現(xiàn)包括故障分析、故障定位、故障隔離、非故障區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)供等故障處理環(huán)節(jié)。處理功能要具備投入、退出、仿真三種運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)支持全自動或半自動（人工介入）執(zhí)行。采用自動閉環(huán)方式處理饋線故障時，系統(tǒng)自動確定故障區(qū)域隔離和非故障區(qū)恢復(fù)的最優(yōu)方案之后自動進(jìn)行控制操作[11]。

實現(xiàn)自動操作之前，可以在控制臺上退出交互處理界面，進(jìn)行倒計時等待。

等倒計時完成之后，系統(tǒng)開始自動化操作，并且在交互界面及告警窗上面顯示過程信息，并給予告警處理。

3 配網(wǎng)自愈步驟

配網(wǎng)自愈步驟主要分為故障啟動、故障定位、故障隔離、故障恢復(fù)。

3.1 故障啟動

配網(wǎng)以饋線進(jìn)行管理，當(dāng)饋線發(fā)生故障后，配網(wǎng)主站能夠收到故障信號，即可啟動自愈分析。

從整條饋線看，如果饋線的電源點能夠檢測到故障電流，并向配網(wǎng)主站發(fā)送故障信號，那么配網(wǎng)主站就能啟動自愈。所以，只要變電站出線開關(guān)保護(hù)定值設(shè)置合理，任何區(qū)域發(fā)生故障后，配網(wǎng)主站收到出線開關(guān)的故障信號后，都能啟動自愈分析。

3.2 故障定位、故障隔離

故障定位、故障隔離緊密相連，定位區(qū)段一般決定著隔離區(qū)段。

終端遙信、遙測數(shù)據(jù)正常，并能及時上送變化遙信，終端在線情況正常。

根據(jù)饋線自愈類型，開關(guān)已正確關(guān)聯(lián)故障保護(hù)信息、閉鎖信號。

計算每個開關(guān)最近時間內(nèi)的遙控成功率如果較低，不建議投入自愈。如果沒有遙控可以進(jìn)行遙控預(yù)置判斷。

根據(jù)各開關(guān)上下游關(guān)系分析潮流情況，避免下游負(fù)荷大于上游負(fù)荷等不符合邏輯的情況;以及開關(guān)合閘后根據(jù)配變數(shù)據(jù)判斷開關(guān)負(fù)荷是否為零[12]。針對異常遙測的設(shè)備，建議不設(shè)自愈功能，避免轉(zhuǎn)供時導(dǎo)致轉(zhuǎn)供容量不足無法轉(zhuǎn)供。

目前，分支線第一級開關(guān)基本都配置了速斷保護(hù)，針對主站集中式、級差型自愈，如果第一級開關(guān)已經(jīng)安裝終端，建議配置自愈功能，因為在開關(guān)啟動后，將引起主干線停電。分支線自愈判斷如圖1所示。

例如圖1中，如果K4后段出現(xiàn)故障，K4啟動后將引起K1開關(guān)跳閘。如果K4配置自愈后，配網(wǎng)主站會判斷K4后段故障，然后拉開K4開關(guān)，合上K1開關(guān)，從而避免線路大部分停電的局面。

針對有重要用戶、普通用戶混合的分支線，應(yīng)避免其他區(qū)域故障導(dǎo)致重要用戶停電。重要用戶、普通用戶混合分支線如圖2所示。

為避免K6后段故障導(dǎo)致整個分支線停電，K6開關(guān)可投入自愈功能。

重要用戶、用戶數(shù)較多的分支線，其主干下游分段開關(guān)需投入自愈。多用戶分支線如圖3所示。

K2后段故障，如果K2沒有投入自愈，可能導(dǎo)致K1或CB1跳閘，從而影響重要用戶。這時最好K2投入自愈，只要K2后段任何故障點發(fā)生故障，都可以對K2進(jìn)行隔離。

3.3 故障恢復(fù)

3.3.1 單環(huán)網(wǎng)無法全部轉(zhuǎn)供的情況

在只有一個備用電源的情況下，如果備用電源無法完全恢復(fù)非故障區(qū)段，這個時候需要分段轉(zhuǎn)供。如果待恢復(fù)區(qū)域有重要用戶、保電用戶等情況時，需要拉開一些分支開關(guān)，所以，這個時候分支開關(guān)需要投入自愈。

3.3.2 多聯(lián)絡(luò)的情況

在存在兩個及以上備用電源的情況時，如果一個電源不可以恢復(fù)時，這個時候需要兩個電源進(jìn)行恢復(fù)，兩個電源之間的分段開關(guān)需要投入自愈。多聯(lián)絡(luò)自愈如圖4所示。

如果需要恢復(fù)K1后段，如果電源CB2無法恢復(fù)全部時，這個時候需要CB3恢復(fù)一部分，根據(jù)線路的最大負(fù)荷，判斷K2、K3、K5是否投入自愈。

3.4 故障自愈類型判斷

對幾個關(guān)聯(lián)的饋線組進(jìn)行綜合分析，投入自愈類型最好保持一致，避免發(fā)生故障后或者運(yùn)行方式調(diào)整后，導(dǎo)致饋線閉鎖自愈。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用自愈線路最優(yōu)選點，能夠改造優(yōu)先級和線路自愈最優(yōu)選點方案，給系統(tǒng)規(guī)劃提供支持。根據(jù)用戶數(shù)、重要用戶、負(fù)荷等情況，提供線路自愈改造的優(yōu)先級。

根據(jù)線路長度、開關(guān)數(shù)據(jù)、終端保護(hù)信號、備用電源點等情況，提供線路自愈改造最優(yōu)方案。同時，可以通過評價已投運(yùn)的自愈線路，提供改進(jìn)方案，通過系統(tǒng)網(wǎng)架合理性分析，進(jìn)而確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，改善供電質(zhì)量，并提高供電可靠性。

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