論配網(wǎng)故障的診斷及恢復(fù)方法

麥炳燦

摘 要：當(dāng)前配網(wǎng)系統(tǒng)承擔(dān)著巨大的配電高質(zhì)量，實(shí)際運(yùn)行中由于受到內(nèi)外因素的干擾，難免出現(xiàn)各種故障問題，要想達(dá)到預(yù)期的配網(wǎng)管理工作目標(biāo)，及時解除故障，就必須采用先進(jìn)的配網(wǎng)故障診斷技術(shù)。本文首先分析了配網(wǎng)特征與故障類型，然后分析了配網(wǎng)故障診斷與恢復(fù)的方法。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)故障；診斷；恢復(fù)；探究

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

配網(wǎng)系統(tǒng)故障的診斷與恢復(fù)是目前配網(wǎng)系統(tǒng)面臨的一大挑戰(zhàn)，配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，只有通過及時定位、隔離與排除故障，才能真正實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。這一過程中最關(guān)鍵的是要采用先進(jìn)的故障隔離技術(shù)，能夠確保高效、及時地隔離故障，達(dá)到預(yù)期的配網(wǎng)故障隔離，并重新回歸配網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.配電網(wǎng)特征與故障類型分析

配電網(wǎng)于整個電力系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)電能分配，主要有架空線路、桿塔、隔離開關(guān)、無功補(bǔ)償電容、附屬裝置等。根據(jù)電壓高低可以將配網(wǎng)劃分成不同電壓等級，例如：高壓配網(wǎng)、中壓配網(wǎng)、低壓配網(wǎng)。根據(jù)配網(wǎng)系統(tǒng)所服務(wù)的區(qū)域，又包括城市配網(wǎng)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)配網(wǎng)等。

近年來，整個社會的用電需求持續(xù)增長，推動著配網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，建設(shè)速度也不斷加快，配網(wǎng)系統(tǒng)之間的連帶性以及功能的關(guān)聯(lián)性決定了故障診斷的重要性，因?yàn)槿魏我粋€環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都可能影響整個配網(wǎng)系統(tǒng)的供電安全，使得供電無法穩(wěn)定、持續(xù)地進(jìn)行，影響供電服務(wù)工作效率。從長期的實(shí)踐來看，配網(wǎng)系統(tǒng)故障主要包括：負(fù)荷線路單相接地、母線單相接地、小電流接地等，多種故障共發(fā)還可能造成缺相故障，從而導(dǎo)致線路燒毀、電氣設(shè)備受損等。在眾多的配網(wǎng)故障中，單相接地故障最為常見，可能導(dǎo)致非故障相絕緣受損。

2.配網(wǎng)故障診斷及恢復(fù)方法

2.1 配網(wǎng)故障自動化隔離系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)被逐漸運(yùn)用于配網(wǎng)系統(tǒng)，支持著配網(wǎng)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行。及時、高效、自動地隔離故障是故障自動化隔離系統(tǒng)的一大顯著特點(diǎn)，自動化隔離技術(shù)能夠節(jié)省人為查找、定位故障所需的時間，減少故障診斷與維修成本，雖然自動化隔離系統(tǒng)前期資金投入較多，成本較高，但是從長遠(yuǎn)來看能夠收到更大的經(jīng)濟(jì)效益，有著更大的使用價值。自動化故障定位系統(tǒng)能夠確保故障點(diǎn)及時地暴露出來，而且故障自動化隔離系統(tǒng)中多重保護(hù)的配置也能加快故障判定的速度。

2.2 就地控制模式（FA）

配網(wǎng)系統(tǒng)有著自身的接線特點(diǎn)，具體的接線圖如圖1所示。

觀察圖1，如果L2區(qū)間出現(xiàn)故障，則斷路器QF1則會跳閘，此時，線路A則將失去電壓，配電開關(guān)QF2→QF4也因?yàn)槭ル妷憾杆偬l。QF1重合，整個配網(wǎng)線路則處于帶電狀態(tài)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)短暫性故障，QF3則將延時閉合，重新回歸系統(tǒng)的電力供應(yīng)。相反，如果是永久性故障，QF2與QF3則將跳開，對故障隔離開來。QF1再次重合閘，能夠讓故障上游的線路重新回歸供電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)也將拖延閉合，重新讓故障下游回歸電力供應(yīng)。這一模型實(shí)際的運(yùn)行原理相對簡單，全部為電壓時限配合，然而，配電開關(guān)的反復(fù)投切則可能引發(fā)短路電流，從而對電氣設(shè)備構(gòu)成巨大的沖擊力，從而使得電氣設(shè)備無法長期運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 主站遙控FTU饋線故障處理

將饋線終端單元配置于各個開關(guān)，F(xiàn)TU具有故障信息記錄功能，一旦出現(xiàn)故障，該設(shè)備則將采集、記錄故障發(fā)生前、發(fā)生時的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，例如：故障前的負(fù)荷電流、故障最大電流等，饋線終端單元通過通信線路將這些重要信息傳輸至控制中心，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對這些進(jìn)行綜合分析、處理基礎(chǔ)上來定位故障區(qū)域，再根據(jù)故障特點(diǎn)來選擇最合適的供電恢復(fù)方案，最后通過遙控模式來將故障段隔離開來，再逐漸恢復(fù)整個區(qū)域的供電，具體可以參考圖2所示。

該配網(wǎng)主要依托于主站遙控FTU，進(jìn)行饋線故障的診斷、定位與隔離，是建立在GIS、scada等智能軟件基礎(chǔ)上的系統(tǒng)，可以及時、高效地定位故障，并在一瞬間將故障區(qū)段隔離開來，同時在幾十秒內(nèi)恢復(fù)該區(qū)域的供電，達(dá)到故障診斷、定位、隔離與恢復(fù)的一體化服務(wù)。這一自動化故障恢復(fù)方法成為一項(xiàng)主流技術(shù)，無論在故障切斷、隔離與恢復(fù)等過程中都以快速、及時、高效為顯著特點(diǎn)，能夠有效提升配網(wǎng)系統(tǒng)供電的安全性、可靠性，然而，這一方法具有一定的局限性，通常要對配網(wǎng)通信系統(tǒng)提出較高要求，因?yàn)樾盘杺鬏敇O大地依賴于通信線路。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障之前以及故障出現(xiàn)過程中，饋線終端單元能夠收集來自于饋線開關(guān)的信號和信息，并傳輸這些信息。將FTU配設(shè)于饋線開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)電流較高，超出了預(yù)期的整定值時，設(shè)置過電流信號為1，相反，則設(shè)為0。故障控制中心收到故障信號后，能夠及時、精準(zhǔn)地進(jìn)行故障定位。

2.4 編制故障電流判斷矩陣D

第一，以饋線中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)、斷路器等為節(jié)點(diǎn)來編號，開關(guān)中間的饋線則作為弧線。對節(jié)點(diǎn)實(shí)施分層處理，主電源點(diǎn)設(shè)置成最里邊的點(diǎn)，再將同電源點(diǎn)有著一樣距離的節(jié)點(diǎn)歸類成一層，根據(jù)所需進(jìn)行編號，不必受開關(guān)具體位置的影響。

第二，不同節(jié)點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)不會影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ幢闱罢叱霈F(xiàn)反復(fù)變化，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無需更新、修改。

第三，一些特殊的節(jié)點(diǎn)未設(shè)FTU，對此澤有必要對T結(jié)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃、編排，可以對其進(jìn)行偏號處理。對應(yīng)形成NX4價矩陣

上面的矩陣中，di1代表不同節(jié)點(diǎn)的故障信號，如果第i個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)過電流，就設(shè)定di1=1，相反，di1=0。從第二到四列元素則說明了節(jié)點(diǎn)Vi與不同鄰接節(jié)點(diǎn)的編號。

2.5 啟發(fā)式算法故障判據(jù)

所謂的故障段一般位于兩個節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)際的故障區(qū)定位時就可以通過劃分故障電流矩陣D，將其規(guī)劃為幾個單元，再逐一對各個單元矩陣來分析、判斷，以此來防止步驟過于復(fù)雜而影響故障的診斷與隔離。

2.6 基于粗糙集理論的故障診斷

所謂粗糙集理論就是對配網(wǎng)故障進(jìn)行科學(xué)分類，通過設(shè)計(jì)相關(guān)的假設(shè)條件來對故障進(jìn)行判斷、分析。大致的診斷方法為：把配網(wǎng)的故障問題利用決策表格的形式描述出來，再憑借提供決策表的相關(guān)屬性來進(jìn)行大約估算，再對問題實(shí)施簡化計(jì)算與處理?；蛘甙汛植诩碚撏斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配合使用，利用人工神經(jīng)系統(tǒng)來分析配網(wǎng)的故障，從而及時定位并排除故障。

隨著現(xiàn)代智能技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快，配網(wǎng)故障診斷也必須朝著智能化方向發(fā)展，相關(guān)的智能技術(shù)，例如：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳感器測量技術(shù)、配電系統(tǒng)、故障電力限制相關(guān)技術(shù)必然將在配網(wǎng)故障診斷、定位與恢復(fù)中得以發(fā)展和應(yīng)用，從而支持整個配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

結(jié)語

經(jīng)濟(jì)與社會的持續(xù)發(fā)展，加大了用電需求，對配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量也提出了全新的要求，配網(wǎng)故障頻繁出現(xiàn)，對整個配網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成了威脅，影響了配網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，對此則要加大對配網(wǎng)故障的診斷力度，采用先進(jìn)的診斷技術(shù)和方法，確保故障能被及時定位，及時切斷故障，恢復(fù)配網(wǎng)系統(tǒng)的供電。

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