基于饋線組的配網(wǎng)饋線故障集中處理模式

李新華，孫志云，肖謀富，王昱

(1. 長(zhǎng)沙科誠(chéng)電力技術(shù)咨詢有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410007;2. 湖南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙410007;3. 湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，湖南 長(zhǎng)沙410017)

饋線故障自動(dòng)處理是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要功能，簡(jiǎn)稱“饋線自動(dòng)化”〔1〕，它可以在饋線發(fā)生故障時(shí)縮小故障停電范圍，減少故障導(dǎo)致的停電時(shí)間，從而提高供電可靠性，其核心問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)饋線故障定位、如何隔離故障和如何恢復(fù)非故障區(qū)域供電，簡(jiǎn)稱故障的診斷、定位、隔離和恢復(fù)〔2〕。配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，饋線故障處理模式主要有:完全基于終端處理的分布式模式;基于主站與子站分層配合處理的分層式模式;基于主站的集中處理模式。在饋線故障集中處理模式中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站根據(jù)子站或終端上送的故障檢測(cè)信息及主站采集的開關(guān)跳閘信息進(jìn)行故障識(shí)別和定位，故障隔離和非故障區(qū)段供電恢復(fù)也都由配電主站集中處理，形成順序控制策略，再通過(guò)與子站、終端通信遙控執(zhí)行〔3〕。

目前，故障集中處理方式一般分為手工、半自動(dòng)和全自動(dòng)3 種情況〔4〕，并針對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)來(lái)設(shè)置，但配電自動(dòng)化的實(shí)施是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，因饋線一次設(shè)備和通訊條件的差異、不同的饋線也可能有不同的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)程度，某些饋線檢修或調(diào)試時(shí)也需要對(duì)饋線故障處理功能進(jìn)行閉鎖，同時(shí)饋線故障的恢復(fù)處理一般需要其它聯(lián)絡(luò)饋線支持，不能簡(jiǎn)單地按照饋線為單元進(jìn)行。配電網(wǎng)因區(qū)域的負(fù)荷密度、負(fù)荷重要性以及供電可靠性要求不同，應(yīng)采用不同的故障處理方式。

1 方案概述

本方案要解決的是針對(duì)傳統(tǒng)饋線故障集中處理模式的缺陷，提供一種改進(jìn)型饋線故障集中處理模式。

1)對(duì)某條饋線進(jìn)行設(shè)備檢修或調(diào)試時(shí)盡可能不影響整個(gè)系統(tǒng)的饋線自動(dòng)化功能〔2〕，某饋線進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)可不啟動(dòng)故障處理功能，但不影響其它區(qū)域的饋線故障處理功能。

2)根據(jù)配電網(wǎng)各區(qū)域自動(dòng)化程度不同，可以設(shè)置不同的故障處理方式。

1.1 技術(shù)解決方案

這種改進(jìn)的配網(wǎng)饋線故障集中處理模式引進(jìn)了“饋線組”的概念。一個(gè)饋線組包含1 條或多條饋線，這些饋線通過(guò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接在一起，饋線組是饋線故障處理的最小單元，故障診斷、定位、隔離和恢復(fù)是在單個(gè)的饋線組內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行的，不同饋線組內(nèi)的故障處理邏輯上沒(méi)有聯(lián)系。針對(duì)不同的饋線組可設(shè)置不同的故障處理方式，在各饋線組范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)饋線故障的集中處理，不同饋線組的故障處理相互獨(dú)立。恢復(fù)方案分為故障上游恢復(fù)和故障下游恢復(fù)方案，故障隔離和恢復(fù)方案的執(zhí)行應(yīng)根據(jù)各饋線組的故障處理方式分別處理。

饋線組內(nèi)故障處理方式分為閉鎖、手工、半自動(dòng)和全自動(dòng)4 種(見圖1)。各種故障處理方式的執(zhí)行邏輯為:閉鎖方式下不啟動(dòng)饋線組的故障處理功能，適用于饋線組內(nèi)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試時(shí)的情況;手工方式下，由調(diào)度員確認(rèn)并手工執(zhí)行隔離方案、故障上游恢復(fù)方案和故障下游恢復(fù)方案;半自動(dòng)方式下，自動(dòng)執(zhí)行隔離方案和故障上游恢復(fù)方案，由調(diào)度員手工執(zhí)行故障下游恢復(fù)方案;全自動(dòng)方式下，自動(dòng)執(zhí)行隔離方案、故障上游恢復(fù)方案和故障下游恢復(fù)方案。

圖1 典型配網(wǎng)接線方式

1.2 改進(jìn)的饋線故障集中處理模式的步驟

步驟1:饋線故障處理服務(wù)器接收到FTU (英文“Feeder Terminal Unit”的縮寫，中文譯文為“饋線終端單元”)上送的故障信息或變電站內(nèi)RTU (英文“Remote Terminal Unit”的縮寫，中文譯文為“遠(yuǎn)方終端單元”)上送的饋線出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息，等待10 ～300 s。如果在設(shè)定的等待時(shí)間內(nèi)收到新的故障信息或饋線出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息，即令等待計(jì)時(shí)歸零并重新開始累計(jì)等待時(shí)間。如果在設(shè)定等待時(shí)間內(nèi)未收到新的故障信息或饋線出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息，即按常規(guī)方法啟動(dòng)饋線故障定位程序;

步驟2:在步驟1 接收到故障信息的開關(guān)和保護(hù)動(dòng)作信息的開關(guān)所屬的饋線組為故障饋線組。找到所有的故障饋線組形成故障饋線組列表;

步驟3:對(duì)故障饋線組列表內(nèi)所有成員進(jìn)行的處理:饋線組故障處理方式如果不是“閉鎖方式”，依據(jù)故障前該饋線組內(nèi)開關(guān)狀態(tài)的記錄，在該饋線組內(nèi)使用常規(guī)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，得出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鼋Y(jié)論;

步驟4:使用步驟1 接收到的故障信息或饋線出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息和步驟3 所獲網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅慕Y(jié)論，使用常規(guī)方法進(jìn)行故障定位處理，得出故障定位處理結(jié)果。配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，某相鄰開關(guān)之間設(shè)備組成的區(qū)段中的邊界開關(guān)只有1 個(gè)檢測(cè)到故障信息，該區(qū)段即為應(yīng)當(dāng)處理的故障區(qū)段，而在配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，環(huán)路上的故障不處理;

步驟5:依據(jù)步驟4 所得到的故障定位結(jié)果即故障所在區(qū)段，搜索該故障區(qū)段中的邊界開關(guān)，故障區(qū)段的邊界開關(guān)組成故障隔離方案;

步驟6:將步驟5 所獲故障隔離方案使用常規(guī)方法實(shí)施模擬執(zhí)行，實(shí)施完畢后，使用常規(guī)方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，得出結(jié)論。然后依據(jù)該此結(jié)論，使用常規(guī)方法形成故障導(dǎo)致的停電區(qū)域，故障區(qū)域至饋線出口開關(guān)之間的停電區(qū)域即故障上游停電區(qū)域，故障區(qū)域至聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間的停電區(qū)域即故障下游停電區(qū)域;

步驟7:搜索步驟6 所形成的故障上游停電區(qū)域所在饋線出口開關(guān)，使用常規(guī)方法形成故障上游恢復(fù)方案。搜索步驟6 所形成的故障下游停電區(qū)域邊界聯(lián)絡(luò)開關(guān)，使用常規(guī)方法形成故障下游恢復(fù)方案;

步驟8:對(duì)步驟7 所獲下游故障恢復(fù)方案使用常規(guī)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

步驟9:根據(jù)各饋線組的故障處理方式，按照故障處理方式的邏輯自動(dòng)或手工執(zhí)行步驟5 所獲故障隔離方案和步驟7 所獲供電故障恢復(fù)方案。

2 具體實(shí)施方式

改進(jìn)的配網(wǎng)饋線故障集中處理模式，其具體實(shí)施步驟:

1)設(shè)置饋線組的故障處理方式

根據(jù)實(shí)際情況，把各饋線組的故障處理方式設(shè)置為“閉鎖”、“手工”、“半自動(dòng)”或“全自動(dòng)”這4 種方式中的一種。

2)故障信息收集

a. 障處理服務(wù)器接收FTU 上送的故障信息，把上送故障信息的開關(guān)添加到故障開關(guān)列表;

b. 障處理服務(wù)器接收站內(nèi)RTU 上送的饋線出口開關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息，把保護(hù)動(dòng)作的開關(guān)添加到故障開關(guān)列表。

3)定故障饋線和故障饋線組

步驟1 中得到的故障開關(guān)列表中的開關(guān)，其所屬饋線為故障饋線，所屬饋線組為故障饋線組。若饋線組的故障處理方式為“閉鎖”，則故障開關(guān)列表中刪除該開關(guān);否則把開關(guān)所屬饋線添加到故障饋線列表，把該饋線組添加到故障饋線組列表。

4)故障類型判斷

利用步驟2 得到的故障饋線列表中，如果其出口開關(guān)當(dāng)前狀態(tài)為分，則該饋線發(fā)生了永久性故障;否則，該饋線發(fā)生了瞬時(shí)性故障。

5)故障診斷

恢復(fù)到故障前運(yùn)行方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，根?jù)分析結(jié)果及步驟1 和2 得到故障開關(guān)列表，如果相鄰開關(guān)之間設(shè)備組成的區(qū)段的邊界開關(guān)只有一個(gè)在故障開關(guān)列表中，則該區(qū)段為故障發(fā)生的區(qū)段，該區(qū)段定義為故障區(qū)段。獲取故障區(qū)段所屬饋線，根據(jù)步驟3 的結(jié)果，確定是瞬時(shí)性故障還是永久性故障。對(duì)瞬時(shí)性故障，提示故障發(fā)生的區(qū)段信息;對(duì)于永久性故障，進(jìn)入步驟5 處理。

6)形成故障隔離方案

對(duì)于永久性故障，根據(jù)步驟4 的診斷結(jié)果搜索故障區(qū)段邊界閉合的開關(guān)，由邊界閉合的開關(guān)組成故障隔離方案。

7)形成故障恢復(fù)方案

a. 利用步驟5 得到故障隔離方案信息，在故障處理服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中模擬執(zhí)行故障隔離方案，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?。由分析結(jié)果得到故障停電區(qū)域和非故障停電區(qū)域。故障區(qū)域到饋線出口開關(guān)之間的非故障停電區(qū)域?yàn)楣收仙嫌瓮ｋ妳^(qū)域，故障區(qū)域到聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間的非故障停電區(qū)域?yàn)楣收舷掠瓮ｋ妳^(qū)域。

b. 對(duì)故障上游停電區(qū)域，搜索區(qū)域邊界當(dāng)前狀態(tài)為分的饋線出口開關(guān)形成故障上游恢復(fù)方案;對(duì)故障下游停電區(qū)域，搜索區(qū)域邊界當(dāng)前狀態(tài)為分且另一端帶電的開關(guān)形成故障下游恢復(fù)方案。

c. 對(duì)故障下游恢復(fù)方案，根據(jù)下游停電區(qū)域計(jì)算待恢復(fù)負(fù)荷，通過(guò)從實(shí)時(shí)庫(kù)讀取轉(zhuǎn)供饋線出口開關(guān)額定容量、當(dāng)前電流值來(lái)對(duì)下游恢復(fù)方案進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

8)執(zhí)行故障隔離和恢復(fù)方案

根據(jù)故障所在饋線組的故障處理方式執(zhí)行故障隔離方案和恢復(fù)方案。手工方式下，由調(diào)度員確認(rèn)并手工執(zhí)行隔離方案、故障上游恢復(fù)方案和故障下游恢復(fù)方案;半自動(dòng)方式下，自動(dòng)執(zhí)行隔離方案和故障上游恢復(fù)方案，由調(diào)度員手工執(zhí)行故障下游恢復(fù)方案;全自動(dòng)方式下，自動(dòng)執(zhí)行隔離方案、故障上游恢復(fù)方案和故障下游恢復(fù)方案。

3 結(jié)論

本方案基于饋線組的故障集中處理模式適應(yīng)我國(guó)配電網(wǎng)的實(shí)際接線情況和運(yùn)行方式，具有故障處理方式分區(qū)設(shè)置靈活、適用于任意接線方式配電網(wǎng)的饋線自動(dòng)化建設(shè);對(duì)不同的饋線組可以設(shè)置不同的故障處理方式，不同饋線組分別進(jìn)行故障處理，互不影響;方便饋線組內(nèi)開關(guān)設(shè)備故障檢測(cè)的保護(hù)信號(hào)調(diào)試，某饋線組內(nèi)開關(guān)設(shè)備保護(hù)信號(hào)調(diào)試不影響系統(tǒng)的饋線故障處理功能，不影響其它饋線組的故障處理功能;本方案目前已在長(zhǎng)沙配電自動(dòng)化試點(diǎn)工程及后續(xù)示范工程中成功實(shí)施。

〔1〕DL/T 814—2002 配電自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范.〔S〕. 北京:中國(guó)電力出版社，2002.

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