典型配網(wǎng)自愈模式對(duì)比研究

勞銳俊

[摘? ? 要]配網(wǎng)自愈是指利用自動(dòng)化裝置或系統(tǒng)，監(jiān)視配電線路的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障，診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，自動(dòng)恢復(fù)對(duì)非故障區(qū)間的供電。文章詳細(xì)介紹了主站集中型、主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型、主站與電壓–時(shí)間/電流協(xié)同型、主站與智能分布式協(xié)同型四類自愈模式的動(dòng)作原理及案例、功能要求，并詳細(xì)對(duì)比了四種自愈模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]配網(wǎng)自愈;運(yùn)行狀況;故障區(qū)間;非故障區(qū)間

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–00–02

Comparative Research on Typical Distribution Network Self-healing Modes

Lao Rui-jun

[Abstract]Distribution network self-healing refers to the use of automation devices or systems to monitor the operating conditions of distribution lines， detect line faults in time， diagnose fault sections and isolate fault sections， and automatically restore power to non-fault sections. This article introduces in detail the operation principles， cases， and functional requirements of the four types of self-healing modes： master station centralized， master station and differential protection coordination type， master station and voltage-time/current coordination type， master station and intelligent distributed coordination type. The advantages and disadvantages of the four self-healing modes are compared in detail.

[Keywords]distribution network self-healing yes; operating status; fault section; non-fault section

對(duì)于基于配電主站的自愈技術(shù)[1]，根據(jù)配電主站與就地的協(xié)同程度，主要分為主站集中型、主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型[2]、主站與電壓—時(shí)間/電流協(xié)同型、主站與智能分布式協(xié)同型[3]共4類。

1 四類典型自愈模式的動(dòng)作原理及功能要求

1.1 主站集中型

通過(guò)配電主站與配電終端的雙向通信，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的配電網(wǎng)及配電設(shè)備運(yùn)行信息、故障信號(hào)，由配電主站自動(dòng)計(jì)算或輔以人工方式遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)設(shè)備投切，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化、故障快速隔離與供電恢復(fù)。

1.2 主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型

主站集中型配網(wǎng)自愈模式具備完整的配電自動(dòng)化主站、終端及通信通道。通過(guò)配電終端與配電主站的雙向通信，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的配電網(wǎng)和配電設(shè)備運(yùn)行信息及故障信號(hào)，由配電主站自動(dòng)計(jì)算或輔以人工方式遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)設(shè)備投切，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化、故障快速隔離與供電恢復(fù)。

1.3 主站與電壓-時(shí)間/電流協(xié)同型

配電終端就地完成故障定位及隔離，配電主站或配電終端完成非故障區(qū)段轉(zhuǎn)供復(fù)電。當(dāng)配電終端就地完成轉(zhuǎn)供復(fù)電時(shí)，配電主站驗(yàn)證就地動(dòng)作正確性，并作為后備保護(hù)優(yōu)化故障處理。

1.4 主站與智能分布式協(xié)同型

配電終端就地完成故障定位、隔離及恢復(fù)供電，配電主站驗(yàn)證就地動(dòng)作正確性，并作為后備保護(hù)優(yōu)化故障處理。

1.5 四種典型自愈模式的功能要求

1.5.1 故障定位功能

故障定位功能包括：①根據(jù)開(kāi)關(guān)分閘/合閘、閉鎖信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行故障分析及定位。②具備線路故障區(qū)域提示功能。③主站自愈分析前，告警信號(hào)收集整定時(shí)間應(yīng)與線路重合閘、保護(hù)等整定時(shí)間相配合，避免信號(hào)采集不完整導(dǎo)致主站自愈誤判。

1.5.2 故障隔離功能

故障隔離功能主要包括以下兩個(gè)方面：①配網(wǎng)故障隔離要求按照保護(hù)專業(yè)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，不在本方案表述。②主站具備自動(dòng)控制故障上下游邊界開(kāi)關(guān)功能。

1.5.3 復(fù)電策略功能

（1）若線路存在分布式電源參與恢復(fù)供電，應(yīng)優(yōu)先選擇非分布式電源的線路作為轉(zhuǎn)供路徑。

（2）轉(zhuǎn)供路徑存在過(guò)載的線路時(shí)，優(yōu)先選擇非過(guò)載線路。

（3）如果多條轉(zhuǎn)供路徑均未過(guò)載，則按下面原則排序。①如果故障下游存在雙電源用戶，則優(yōu)先保證轉(zhuǎn)供電源和現(xiàn)有唯一電源來(lái)自不同的變電站;若只能來(lái)源同一個(gè)變電站，則選取不同母線。②若故障下游沒(méi)有雙電源用戶，則根據(jù)遙控操作步驟數(shù)量排列;若遙控操作步驟數(shù)量一樣，優(yōu)先選擇負(fù)載率較低線路。③當(dāng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)上掛有禁止操作等的標(biāo)志牌、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)不可控[遙控未配置、終端工況退出、遙信遙測(cè)采集數(shù)據(jù)異常、隔離開(kāi)關(guān)及地刀位置異常（可配置）等]、對(duì)端線路發(fā)生故障（單相接地等）時(shí)，則此開(kāi)關(guān)不參與轉(zhuǎn)供分析;④若轉(zhuǎn)供路徑中有開(kāi)關(guān)保護(hù)狀態(tài)異?；蛑匾Ｗo(hù)動(dòng)作信號(hào)（如過(guò)流保護(hù)、接地保護(hù)、氣室異常等）處于動(dòng)作狀態(tài)，則此開(kāi)關(guān)不參與轉(zhuǎn)供分析。

（4）當(dāng)無(wú)可轉(zhuǎn)供路徑時(shí)，具備告警提示功能。

1.5.4 甩負(fù)荷策略功能

當(dāng)復(fù)電策略中的轉(zhuǎn)供路徑電源可供容量無(wú)法滿足要求時(shí)，系統(tǒng)可提供3種甩負(fù)荷方案。①按照重要用戶等級(jí)保留用戶：掛保電牌（最重要）、非常重要、比較重要、一般。②按照最小負(fù)荷值：負(fù)荷從最小負(fù)荷開(kāi)始甩起，直至滿足甩負(fù)荷要求為止。③按照最少甩負(fù)荷數(shù)量進(jìn)行：從最大的負(fù)荷開(kāi)始甩，滿足甩掉負(fù)荷的數(shù)量最少。

2 四類典型自愈模式的動(dòng)作案例

2.1 主站集中型自愈動(dòng)作案例

主站集中型自愈一般根據(jù)配網(wǎng)終端或故障指示器發(fā)送保護(hù)信號(hào)（過(guò)流動(dòng)作、故障動(dòng)作等）定位故障上游開(kāi)關(guān)，由拓?fù)潢P(guān)系定位故障上游開(kāi)關(guān)，配電主站生成“定位—隔離—恢復(fù)”方案，通過(guò)自動(dòng)或者人工方式遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化、故障快速隔離與供電恢復(fù)。

如圖1所示，A2至A3段電纜故障，饋線開(kāi)關(guān)S1跳閘，開(kāi)關(guān)A1、A2檢測(cè)到故障信號(hào)，定位故障上游開(kāi)關(guān)A2;配電主站通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系定位故障下游開(kāi)關(guān)A3，生成生成“定位—隔離—恢復(fù)”方案;配電主站遙控?cái)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)A2及A3，遙控合上開(kāi)關(guān)S1及A4，完成故障隔離及復(fù)電。

2.2 主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型自愈動(dòng)作案例

如圖2所示，A2至A3段電纜故障，開(kāi)關(guān)A1跳閘，開(kāi)關(guān)A2有保護(hù)信號(hào)，開(kāi)關(guān)A3無(wú)保護(hù)信號(hào)，定位故障上游開(kāi)關(guān)A2、故障下游開(kāi)關(guān)A3;配電主站生成“定位—隔離—恢復(fù)”方案;配電主站遙控?cái)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)A2及A3，遙控合上開(kāi)關(guān)A1及A4，完成故障隔離及復(fù)電。

2.3 主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型自愈動(dòng)作案例

如圖3所示，U2至U3段電纜故障，饋線開(kāi)關(guān)S1跳閘，斷路器U1、U2、U3失壓分閘。饋線開(kāi)關(guān)S1重合，斷路器U1來(lái)電延時(shí)合閘，斷路器U2來(lái)電延時(shí)合閘，斷路器U2合閘于故障后加速跳閘同時(shí)殘壓閉鎖;斷路器U3殘壓閉鎖;配電主站收到斷路器U2、U3的閉鎖信號(hào)，生成“定位—隔離—恢復(fù)”方案;配電主站確認(rèn)斷路器U2、U3已分閘，遙控合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)U4，完成復(fù)電。

2.4 主站與智能分布式協(xié)同型自愈動(dòng)作案例

如圖4所示，A2至A3段電纜故障，斷路器A2、A3同時(shí)檢測(cè)到正向故障電流，拓?fù)浔Ｗo(hù)動(dòng)作跳閘，斷路器A2、A3分閘。聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)A4收到保護(hù)動(dòng)作信息及前段失壓情況，自愈動(dòng)作合上斷路器A4恢復(fù)A3后段供電。配電主站根據(jù)動(dòng)作信息驗(yàn)證就地動(dòng)作正確性，并作為后備保護(hù)遠(yuǎn)程遙控優(yōu)化故障處理情況。

3 四類典型自愈模式的對(duì)比

主站集中型、主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型、主站與電壓–時(shí)間/電流協(xié)同型、主站與智能分布式協(xié)同型4類典型自愈模式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、通信方式、優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)如下。

3.1 主站集中型自愈模式優(yōu)缺點(diǎn)

主站集中型自愈模式的優(yōu)點(diǎn)：①靈活性高，適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式;②開(kāi)關(guān)操作次數(shù)少。

主站集中型自愈模式的缺點(diǎn)：①依賴主站和通信實(shí)現(xiàn)故障處理;②主站故障處理環(huán)節(jié)較多;③線路主干線任何位置永久故障均造成全線客戶短時(shí)停電。

3.2 級(jí)差保護(hù)協(xié)同型自愈模式優(yōu)缺點(diǎn)

級(jí)差保護(hù)協(xié)同型自愈模式的優(yōu)點(diǎn)：快速實(shí)現(xiàn)故障就地隔離。

級(jí)差保護(hù)協(xié)同型自愈模式的缺點(diǎn)：需與主站配合，實(shí)現(xiàn)故障隔離及非故障區(qū)域供電。

3.3 電壓-時(shí)間/電流協(xié)同型自愈模式優(yōu)缺點(diǎn)

電壓–時(shí)間/電流協(xié)同型自愈模式的優(yōu)點(diǎn)：不依賴于主站和通信，實(shí)現(xiàn)故障就地定位和就地隔離。

電壓–時(shí)間/電流協(xié)同型自愈模式的缺點(diǎn)：線路主干線任何位置永久故障均造成全線客戶短時(shí)停電。

3.4 智能分布式協(xié)同型

智能分布式協(xié)同型的優(yōu)點(diǎn)：①快速故障處理，速動(dòng)型智能分布式可實(shí)現(xiàn)快速定位及隔離，供電恢復(fù);②停電區(qū)域小。

智能分布式協(xié)同型的缺點(diǎn)：①速動(dòng)型智能分布式FA要求主干線間隔為斷路器;②終端之間對(duì)通信可靠性、實(shí)時(shí)性要求高。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章詳細(xì)介紹了主站集中型、主站與級(jí)差保護(hù)協(xié)同型、主站與電壓—時(shí)間/電流協(xié)同型、主站與智能分布式協(xié)同型4類自愈模式的動(dòng)作原理及案例、功能要求，并詳細(xì)對(duì)比了4種自愈模式的優(yōu)缺點(diǎn)，可以為地市供電局從宏觀上選擇適合本地區(qū)的自愈模式建設(shè)提供思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒彬，李瑋，韓俊.基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2020（10）：145-148.

[2] 韓天博，陳輝，洪晨.基于配電網(wǎng)有限廣域保護(hù)的自愈控制技術(shù)研究[J].電工技術(shù)，2020（1）：17-19，22.