基于GOOSE的綜合型智能分布式饋線自動化方案

杜東威，葉志鋒，許永軍

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基于GOOSE的綜合型智能分布式饋線自動化方案

杜東威，葉志鋒，許永軍

(長園深瑞繼保自動化有限公司, 廣東 深圳 518057)

在配網(wǎng)自動化的饋線自動化方案中，智能分布式FA目前相對是一種最為快速的就地型饋線自動化方案，但是配電網(wǎng)網(wǎng)架復(fù)雜多變，F(xiàn)A方案也需要有較好的適用性。提出了一種基于區(qū)域型配電終端和單元型配電終端的綜合型智能分布式FA方案，詳細闡述了該方案的系統(tǒng)架構(gòu)、故障定位原理、故障隔離和供電恢復(fù)以及工程配置模型等全過程。從試驗檢測到實際運用證明了該方案具有良好的適應(yīng)性。

智能分布式；GOOSE；故障定位；故障隔離；供電恢復(fù)

0 引言

智能分布式FA(Feeder Automation)是一種就地型的饋線自動化方案，它不需要配網(wǎng)主站的參與，只依靠配電終端之間的間隔層通信即可完成。由于它是基于GOOSE的快速通信[1]，配電終端在故障后的十幾毫秒內(nèi)即可完成信息的收集，所以智能分布式FA可以在幾秒到十幾秒的時間內(nèi)快速實現(xiàn)非故障區(qū)域的供電恢復(fù)[2-3]。

目前，國內(nèi)外有很多文獻提出了智能分布式FA的模式和思路，文獻[4]提出了分區(qū)模型，并建立了開環(huán)、閉環(huán)狀態(tài)下分布式FA的動作原理；文獻[5]提出了“子站級”、“饋線級”、“開關(guān)級”三種智能分布式FA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建了智能分布式FA的IEC 61850建模思路；文獻[6]介紹了一種實時拓撲識別的分布式饋線自動化控制方法，提出通過STU的接力查詢，自動獲得饋線拓撲結(jié)構(gòu)的理念；文獻[7]闡述了基于GOOSE的配網(wǎng)自動化技術(shù)，突出了此技術(shù)的快速、易擴展等特點。以上研究成果對實施智能分布式FA提供了巨大的理論支撐和實踐指導(dǎo)，但是較少文獻從智能分布式的原理、基于裝置的實際建模到面向工程的實際配置去詳細闡述智能分布式FA的實用化應(yīng)用。

本文介紹了一種基于GOOSE信息的區(qū)域型配電終端和單元型配電終端相結(jié)合的綜合型分布式FA方案，詳細闡述了故障定位、故障隔離、非故障區(qū)域供電恢復(fù)的原理，并介紹了面向工程的區(qū)域型配電終端獲取配電網(wǎng)拓撲的方法，以及智能分布式FA在工程中的GOOSE建模和GOOSE配置過程，最后結(jié)合試驗檢測的驗證，說明該方案在智能分布式FA關(guān)鍵技術(shù)上所表現(xiàn)的靈活性和適用性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

綜合型智能分布式FA是基于支持IEC 61850標準的智能配電終端實現(xiàn)，配電終端的配置以一次開關(guān)為單位，同目前的配網(wǎng)自動化建設(shè)配置相同，無需增加控制器等設(shè)備[5]。需要說明的是，需實現(xiàn)分布式FA功能的整個供電區(qū)域內(nèi)的所有終端需采用光纖以太網(wǎng)或EPON通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，如圖1所示。在物理層上，同現(xiàn)在基于光纖通信的配網(wǎng)自動化建設(shè)基本上沒有區(qū)別，但是在邏輯層上具有以下特點：

1)?整個供電區(qū)域內(nèi)的所有配電終端之間的GOOSE通信處于間隔層網(wǎng)絡(luò)；

2)?配電終端與配網(wǎng)主站之間的通信屬于站控層網(wǎng)絡(luò)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

綜合型智能分布式FA將整個區(qū)域內(nèi)的配電終端劃分為兩類：單元型配電終端和區(qū)域型配電終端。這兩種配電終端僅是邏輯意義上的劃分，在硬件平臺上沒有區(qū)別，一般選取安裝場所便于維護的配電終端完成區(qū)域型配電終端的功能。其中，單元型配電終端主要完成與相鄰單元型終端的GOOSE信息交互[4]，負責所在區(qū)段的故障定位和故障隔離，而區(qū)域型配電終端需完成與區(qū)域內(nèi)所有其他單元型配電終端的GOOSE信息交互，負責整個區(qū)域內(nèi)的非故障區(qū)段的供電恢復(fù)。整個饋線自動化區(qū)域內(nèi)，只需要一個配電終端承擔起區(qū)域型配電終端的職責。

2 實施步驟與關(guān)鍵技術(shù)

以圖2所示的一個配電網(wǎng)絡(luò)為例，圖中的3個變電站開關(guān)、7個分段開關(guān)，以及2個聯(lián)絡(luò)開關(guān)均配置基于IEC 61850標準的智能配電終端。在此區(qū)域內(nèi)的12個配電終端中，我們選取位于變電站的配電終端實現(xiàn)區(qū)域型配電終端的功能，因為站內(nèi)工作條件相對優(yōu)越，更加利于設(shè)備的安全運行，并且終端還可以配置人機化界面，方面對設(shè)備的調(diào)試和維護。在本例中，選取位于變電站A的CB1開關(guān)所對應(yīng)的配電終端作為區(qū)域型配電終端。

圖2 智能分布式FA配置

2.1 故障定位

故障定位是實現(xiàn)智能分布式FA的第一步，也是甚為關(guān)鍵的一步，選取一個具有廣泛適用性的定位模型至關(guān)重要?？紤]到配電網(wǎng)線路的繁冗復(fù)雜，若要使故障定位方案具有最大的兼容性，就要將復(fù)雜的配電網(wǎng)肢解到最小的單體。無論如何繁雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，均是通過開關(guān)一級級的級聯(lián)實現(xiàn)的，而其中的任一個開關(guān)即在其位置發(fā)揮著橋梁的作用，所以，本方案選取以開關(guān)接點為單位建立故障定位模型[4]。

如圖3中的開關(guān)SW為單個開關(guān)接點模型，在配電網(wǎng)絡(luò)中，開關(guān)SW需與兩側(cè)的其他開關(guān)相連接，于是定義開關(guān)SW兩側(cè)的連接區(qū)域分別為M鄰域和N鄰域，其中每個鄰域考慮最大有3個電源方向的開關(guān)接點相連接(可擴展)，對于變電站出口開關(guān)，因為處于饋線的首級，所以僅定義1個M鄰域模型即可。這樣就把復(fù)雜的配電網(wǎng)分解成了一個個單體的開關(guān)接點模型，而智能配電終端即可以以開關(guān)接點模型為單位去建模。

圖3 故障定位模型示意圖

配電網(wǎng)的任何一個分段或聯(lián)絡(luò)開關(guān)均存在M鄰域和N鄰域，只要這兩個鄰域內(nèi)任何一處發(fā)生故障，那么該開關(guān)即處于故障區(qū)段內(nèi)。目前，多數(shù)配電網(wǎng)還是單電源供電，那么在單電源供電的情況下，判斷某個開關(guān)處于故障區(qū)段內(nèi)的定位判據(jù)為：其M或N鄰域內(nèi)有且只有1個發(fā)生故障的開關(guān)接點。當然，隨著分布式電源的逐漸接入及合環(huán)運行[8]，故障定位也需要考慮多電源供電的情況。在多電源供電的情況下，需要引入功率方向的判斷，故障定位判據(jù)為：其M或N鄰域內(nèi)有開關(guān)接點發(fā)生故障，且故障接點的功率方向均是流入本鄰域[4]。

2.2 故障隔離

依據(jù)上一節(jié)的開關(guān)接點模型，圖2中的開關(guān)SW1的M鄰域包括自身和CB1接點，N鄰域包括自身和SW2接點，將CB1定義為SW1的M鄰域內(nèi)的M1開關(guān)接點，將SW2定義為SW1的N鄰域內(nèi)的N1開關(guān)接點。同理，SW2的M1接點為SW1，SW2的N1接點為SW3，N2接點為SW8，其中M鄰域和N鄰域僅是開關(guān)接點的兩側(cè)，并無從屬關(guān)系。

當開關(guān)SW1和SW2之間發(fā)生故障時，對于開關(guān)SW1來說，它的M鄰域內(nèi)有自身和CB1開關(guān)，共2個開關(guān)接點檢測到故障，而它的N鄰域內(nèi)只有自身1個開關(guān)接點檢測到故障[4]，所以，N鄰域滿足故障定位判據(jù)，于是確定開關(guān)SW1位于故障區(qū)段；對于開關(guān)SW2，其M鄰域滿足故障定位判據(jù)，確定開關(guān)SW2位于故障區(qū)段。

一旦配電終端確定了自身所屬的開關(guān)接點處于故障區(qū)段，接下來只需根據(jù)所屬的開關(guān)類型(斷路器或負荷開關(guān))選擇不同的動作機制即可。

從故障定位到故障隔離這一過程具有以下特點：

1)?每臺配電終端只需要與相鄰的配電終端進行GOOSE信息交互；

2)?每臺配電終端只確定自身是否處于故障區(qū)段；

3)?每一個開關(guān)接點，只聽從自身所屬的配電終端的跳閘指令；

4)?從故障定位到故障隔離，僅通過相鄰配電終端之間的相互通信即可完成。

2.3 供電恢復(fù)

恢復(fù)非故障區(qū)段供電是實現(xiàn)饋線自動化的最后一個環(huán)節(jié)，它涉及到故障隔離結(jié)果的檢測、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的偵查與切換、負荷轉(zhuǎn)供的預(yù)判以及轉(zhuǎn)供后的負荷統(tǒng)計等，是一個相對獨立，但是又全局性很強的過程，所以，將供電恢復(fù)功能交給區(qū)域型配電終端來完成，不僅方便進行全局性的邏輯處理，而且在邏輯層次上也相對清晰。區(qū)域型配電終端需獲得所有單元型配電終端的相關(guān)GOOSE信息，在正常工況下，即判斷聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置、統(tǒng)計全區(qū)域的負荷狀況，在故障發(fā)生后，實時檢測故障的完成情況(成功隔離、拒跳、誤動、閉鎖等)[2]，等待故障區(qū)段內(nèi)的開關(guān)全部跳開之后，正確地選擇聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，并啟動變電站開關(guān)合閘，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，并在供電恢復(fù)之后進一步監(jiān)測負荷的運行狀況[9-10]。

在整個供電恢復(fù)過程中，正確地選擇聯(lián)絡(luò)開關(guān)至關(guān)重要，如果建立的模型不合理，特別是線路拓撲復(fù)雜時比較容易出錯。本方案提出了“找電源”的建模原理。因為聯(lián)絡(luò)開關(guān)是在電源站之間起到負荷轉(zhuǎn)供、聯(lián)絡(luò)備用的作用，那么不管網(wǎng)架多復(fù)雜，只要鎖定到電源站之間的供電路徑[11-12]，即可準確地找到聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置。網(wǎng)絡(luò)中的電源站是一個電源集，每兩個電源站之間即是一條電源路徑，而每一條電源路徑上可以有多條供電路徑。以圖2中線路為例，其中的電源站個數(shù)=3，首先根據(jù)式(1)計算出電源路徑個數(shù)，計算后的結(jié)果等于3。

然后根據(jù)電源路徑個數(shù)逐一確定每條電源路徑上的供電路徑。在本例中有：j1={變電站A、SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、變電站B}；j2={變電站A、SW1、SW2、SW8、SW9、變電站C}；j3={變電站B、SW7、SW6、SW5、SW4、SW3、SW8、SW9、變電站C}。再根據(jù)各供電路徑中的開關(guān)位置，篩選有效供電路徑，確定聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置。本例中的j3路徑上有兩個開關(guān)處于分位，不滿足聯(lián)絡(luò)開關(guān)的條件，只有路徑j(luò)1、j2有效，其聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別為SW4和SW8。最后，區(qū)域型配電終端根據(jù)發(fā)生故障的開關(guān)接點所處的供電路徑，選擇所在供電路徑上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘。

如圖2中故障發(fā)生后，CB1所對應(yīng)的區(qū)域型配電終端通過匯總?cè)珔^(qū)域所有單元型配電終端的信息，等待開關(guān)SW1、SW2的成功隔離，一旦檢測到這兩個開關(guān)的跳位信號之后，即啟動聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘邏輯。因為SW1、SW2不但處于有效供電路徑j(luò)1，還處于有效供電路徑j(luò)2，那么路徑j(luò)1和j2中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)均可以啟動合閘。然后區(qū)域型配電終端結(jié)合需轉(zhuǎn)供的新增負荷進行負荷預(yù)判[9]，確定聯(lián)絡(luò)開關(guān)SW4、SW8的合閘優(yōu)先級，在滿足負荷轉(zhuǎn)供的條件后，經(jīng)延時啟動高優(yōu)先級的聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，與此同時，啟動此前因故障跳開的變電站開關(guān)CB1合閘，實現(xiàn)非故障區(qū)段的供電恢復(fù)，之后進一步監(jiān)測合閘后的負荷狀況，最終確定本次饋線自動化功能的徹底完成。

2.4 異常情況處理

智能分布式FA是一種系統(tǒng)性的FA技術(shù)，它不僅依賴于可靠的算法，還依賴于強大的通信網(wǎng)絡(luò)。當通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異?；蛑袛鄷r，會造成信息的缺失，直接影響分布式FA邏輯判別的準確性。所以，出于配電網(wǎng)安全可靠的考慮，當區(qū)域內(nèi)的任一臺配電終端檢測到通信異常時，該配電終端及時上送通信異常信號給區(qū)域型配電終端，區(qū)域型配電終端通過“FA總閉鎖開出”信號廣播至全區(qū)域單元型終端，以終止當前的FA進程。

另外，F(xiàn)A處理過程中出現(xiàn)的開關(guān)拒動、誤動情況也直接影響著供電的可靠性，所以在出現(xiàn)此異常情況時，必須及時作出有效的應(yīng)對措施，比如在開關(guān)拒動時可以選擇擴大故障切除范圍[2]，在本方案中，出于安全性的考慮，當區(qū)域型配電終端判斷出需跳閘的開關(guān)出現(xiàn)拒跳或者非相關(guān)開關(guān)出現(xiàn)誤動，則終止全部FA進程，若聯(lián)絡(luò)開關(guān)出現(xiàn)拒合，在存在次優(yōu)先級聯(lián)絡(luò)開關(guān)的情況下，則啟動次優(yōu)先級聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，否則，只啟動變電站出口開關(guān)合閘，并終止FA進程。

3 工程配置

3.1 網(wǎng)架拓撲構(gòu)建

單元型配電終端是以線路拓撲的最小單位(開關(guān)接點)為模型，其作為獨立的單元，不需要獲知整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲，但是針對區(qū)域型配電終端，在邏輯層面上，它是一個全域的概念，準確地獲得該區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。2.3章節(jié)提出了“找電源”的建模方案，即將復(fù)雜的供電網(wǎng)絡(luò)肢解成不同的供電路徑。在工程上，可以通過圖模、文本轉(zhuǎn)換的方式實現(xiàn)。

1) 圖模轉(zhuǎn)換

首先將需實現(xiàn)智能分布式FA的配電網(wǎng)拓撲模型化，在圖模中僅需定義變電站開關(guān)圖元及編號、分段開關(guān)圖元及編號、鏈接線即可。如圖2中示例，繪制后的圖形化網(wǎng)架如圖4所示，然后將圖模文件以*.pic格式保存。

圖4 圖模轉(zhuǎn)換示意圖

2) 文本轉(zhuǎn)換

在完成圖模轉(zhuǎn)換之后，生成裝置易讀取的*.cfg格式的配置文件。配置文件要求用戶通過特殊口令可查看、可編輯，一方面可供用戶了解當前的拓撲信息，另一方面不排除在轉(zhuǎn)換錯誤的情況下，配置人員進行必要的人工修正。針對圖2中示例，生成的配置文件內(nèi)容如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)拓撲配置文件

至此，即完成了由實際的區(qū)域配電網(wǎng)拓撲到模型及文本配置的轉(zhuǎn)化。區(qū)域型配電終端根據(jù)生成的網(wǎng)絡(luò)拓撲配置文件進行邏輯轉(zhuǎn)化，另外，圖模和配置文件還供工程備份及后續(xù)的拓撲擴展與調(diào)整使用。

3.2 GOOSE配置

基于區(qū)域型配電終端和單元型配電終端共同完成的智能分布式FA離不開面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?GOOSE)這個基礎(chǔ)的信息網(wǎng)絡(luò)，并且這個信息網(wǎng)絡(luò)需要能夠靈活配置、可靠擴展。其工程配置過程如圖6所示[5]。

圖6 IEC 61850工程配置示意圖

在圖6中，裝置模板ICD文件是實現(xiàn)智能分布式FA所需要的GOOSE模型的載體，GOOSE輸入和輸出信號以GGIO類型的LN存在于ICD文件中。根據(jù)邏輯功能以及安裝位置的不同，共有區(qū)域型終端、變電站單元型終端和分段開關(guān)單元型終端三種不同的ICD模板文件。其中，區(qū)域型配電終端的GOOSE模型從功能上可以分為三部分：聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘、變電站合閘和故障隔離；對于單元型配電終端，不管是位于變電站出線的單元型終端，還是位于分段開關(guān)處的單元型終端，其GOOSE模型從功能上均包括故障隔離和供電恢復(fù)兩個部分，其具體的GOOSE信號模型如圖7所示[13-16]。

根據(jù)各終端的ICD文件完成全區(qū)域SCD文件的配置是完成智能分布式FA工程應(yīng)用的另一個重要環(huán)節(jié)。SCD配置根據(jù)圖模建立全區(qū)域的IED模型[17]，如圖4中拓撲，需建立區(qū)域型終端(變電站CB001)、變電站單元型終端(CB002、CB003)和分段開關(guān)單元型終端(SW001~SW009)共計12個IED模型，然后，進行邏輯上兩種類型的GOOSE虛端子關(guān)聯(lián)。

1)?區(qū)域型終端與單元型終端之間的配置，根據(jù)圖模中的圖元編號與區(qū)域型終端的GOOSE信號一一對應(yīng)進行關(guān)聯(lián)；

2)?單元型終端之間的配置，自定義各單元型終端的M鄰域和N鄰域位置，按順序進行關(guān)聯(lián)。

在圖7中展示的是在SCD配置中，區(qū)域型終端(CB001)、變電站單元型終端(CB002)和分段開關(guān)單元型終端(SW001、SW002)之間的GOOSE信號關(guān)聯(lián)，其中按圖4中圖元的編號定義，SW001、SW002和CB002分別作為區(qū)域型配電終端GOOSE模型中的“接點01”、“接點02”和“變電站02”；CB001和SW002分別位于SW001的M鄰域和N鄰域，SW001又位于SW002的M鄰域，以此類推，完成整個區(qū)域的SCD文件配置，最后生成各個配電終端邏輯使用的CID文件。

圖7 GOOSE模型配置示意圖

4 試驗驗證

圖8是上海電科院針對架空線智能分布式饋線自動化的檢測拓撲圖，拓撲圖中有三條10 kV變電站出線，8個負荷開關(guān)和3個變電站出線開關(guān)，針對這11個開關(guān)各配置1臺硬件配置完全相同的智能配電終端。

圖8 上海電科院試驗檢測示意圖

第一步，將上述拓撲圖形進行圖模、文本轉(zhuǎn)換，并生成4條供電路徑信息：

j1={開關(guān)1，負1，負2，負3，負4，開關(guān)2}；

j2={開關(guān)1，負1，負2，負5，負7，開關(guān)3}；

j3={開關(guān)1，負1，負6，負8，開關(guān)3}；

j4={開關(guān)2，負4，負3，負5，負7，開關(guān)3}。

第二步，擬定“開關(guān)1”的配電終端承擔起區(qū)域型配電終端功能，其他開關(guān)的配電終端擔任單元型配電終端，其中“開關(guān)2”和“開關(guān)3”為變電站單元型終端，其他負荷開關(guān)為分段開關(guān)單元型終端。

第三步，擬定圖8中M、N標識為各開關(guān)的M、N鄰域，并進行GOOSE工程化配置，其中“負1”的N鄰域有“負2”和“負6”兩個開關(guān)接點，進行GOOSE配置時，“負1”的“N側(cè)故障開入01”和“N側(cè)故障開入02”分別對應(yīng)“負2”和“負6”的“本接點故障開出”，同理，“負2”和“負6”的M鄰域亦然。

至此，即完成了從實驗拓撲到裝置工程化配置的轉(zhuǎn)化。

在整個實驗過程中分別針對正常工況和異常工況下各個位置故障進行檢測，該方案均能靈活、正確地進行處理，下面針對幾種特殊情況進行說明。

1)?分段開關(guān)之間故障

如圖8中F3處故障，在“負3”的N鄰域和“負4”的M鄰域內(nèi)有且只有一個“負3”檢測到故障，于是“負3”和“負4”發(fā)出“啟動故障隔離開出”信號給區(qū)域型配電終端?！伴_關(guān)1”的區(qū)域型配電終端結(jié)合整個網(wǎng)絡(luò)拓撲確定故障位置位于供電路徑j(luò)1和j4，區(qū)域型配電終端實時檢測“負3”和“負4”的位置變化，只有當“負3”和“負4”完全跳開之后，才啟動“供電路徑j(luò)1或j4上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)”和“開關(guān)1”合閘，其中j1和j4路徑上聯(lián)絡(luò)開關(guān)的合閘優(yōu)先級判斷是區(qū)域型配電終端在故障之后將故障前“負3”的M鄰域負荷進行轉(zhuǎn)供預(yù)判確定。

在本測例中，區(qū)域型配電終端具有以下兩個特點：

a)?自動判斷網(wǎng)絡(luò)拓撲中供電路徑的聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置，無需遠程設(shè)置某開關(guān)是分段開關(guān)還是聯(lián)絡(luò)開關(guān)[4]；

b)?在負荷轉(zhuǎn)供之前已通過負荷預(yù)判確定了不同聯(lián)絡(luò)開關(guān)的合閘優(yōu)先級，無需通過整定不同合閘延時去區(qū)分優(yōu)先級[4]。

2)?聯(lián)絡(luò)開關(guān)近端故障

如圖8中的F2處故障，在“負1”判斷出處于故障區(qū)域之后，發(fā)出“本接點閉鎖相鄰開出”信號，若相鄰開關(guān)已滿足聯(lián)絡(luò)開關(guān)的合閘條件，則收到“本接點相鄰閉鎖開入”信號之后閉鎖本接點本次合閘。在本測例中，“負2”和“負6”被相鄰開關(guān)閉鎖合閘。

在本方案中，均不指定某個開關(guān)是否是聯(lián)絡(luò)開關(guān)，各個開關(guān)根據(jù)自身開關(guān)位置，以及“本接點單側(cè)有壓”和“本接點兩側(cè)有壓”條件去自動判斷是否具有聯(lián)絡(luò)合閘條件，當不具有聯(lián)絡(luò)合閘條件時，收到“本接點相鄰閉鎖開入”信號不作處理。

3)?聯(lián)絡(luò)開關(guān)調(diào)整

如圖8中網(wǎng)絡(luò)，在供電路徑j(luò)1中，只有“負2”開關(guān)處于分位，所以，“負2”是供電路徑j(luò)1的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，在供電路徑j(luò)2中，“負2”和“負5”兩個開關(guān)處于分位，則該路徑為非有效供電路徑，該路徑中不存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)。在本測例中，通過將“負5”開關(guān)合上，“負3”開關(guān)斷開來實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的調(diào)整。在這種情況下，保證智能分布式FA的正確執(zhí)行，裝置必須能自動適應(yīng)新的運行方式。區(qū)域型配電終端在正常工況下實時檢測全區(qū)域的開關(guān)狀態(tài)，當檢測出開關(guān)位置變動時，則重新判斷各個供電路徑的有效性，當“負5”開關(guān)合上，“負3”開關(guān)斷開后，則供電路徑j(luò)1出現(xiàn)了兩個開關(guān)分位，供電路徑j(luò)2出現(xiàn)了1個開關(guān)分位，則糾正供電路徑的有效性：j1路徑無效，j2路徑有效。同時區(qū)域型配電終端根據(jù)三個變電站的母線電壓以及供電路徑中的開關(guān)位置狀態(tài)，順序判斷路徑中的每個開關(guān)是單側(cè)有壓，還是兩側(cè)有壓，并將判斷結(jié)果GOOSE開出至相關(guān)開關(guān)接點。

在本測例中，區(qū)域型配電終端結(jié)合線路拓撲實現(xiàn)了聯(lián)絡(luò)開關(guān)的自動切換，不需要相鄰設(shè)備的接力查詢[6]，并且也解決了聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)必須安裝PT的問題。

4)?看門狗開關(guān)故障

如圖8中的F6處故障，因為看門狗開關(guān)與變電站開關(guān)合理配合可以將故障分支線單獨隔離，避免了整條線路停電，所以即便故障發(fā)生在“負3”和“負4”的鄰域內(nèi)也不會造成“負3”和“負4”的隔離跳閘。

假若該分支線是重要敏感線路，需要改造納入到智能分布式FA網(wǎng)絡(luò)中時，因為分支線為純負荷線路，不在區(qū)域型配電終端拓撲建模時的電源路徑內(nèi)，所以，只需要修改“負3”的N鄰域和“負4”的M鄰域的GOOSE信息關(guān)聯(lián)即可，區(qū)域型配電終端和區(qū)域內(nèi)的其他配電終端均不受影響，所以，該方案能比較好地適應(yīng)FA線路拓撲的改變[5]。

5)?異常情況處理

如圖8中F3處故障，當故障發(fā)生之后，區(qū)域型配電終端即獲知“負3”和“負4”處于故障區(qū)段，并實時檢測其開關(guān)位置的狀態(tài)，當超過設(shè)定時間，“負3”和“負4”仍沒有全部跳開，或者非“負3”和“負4”出現(xiàn)了位置變化，則判斷FA過程中出現(xiàn)了開關(guān)拒動或誤動，此時區(qū)域型配電終端發(fā)出“FA總閉鎖開出”信號，閉鎖全區(qū)域內(nèi)的FA進程。

當區(qū)域內(nèi)任一配電終端開出“本接點通信異常開出”時，區(qū)域型配電終端同樣發(fā)出“FA總閉鎖開出”信號，閉鎖全區(qū)域內(nèi)的FA進程。

在異常閉鎖處理方面，綜合型智能分布式FA方案具有以下特點：

a)?無需相鄰配電終端之間傳遞拒動、誤動信息[4]，區(qū)域型配電終端可自動進行判斷，減少了相鄰配電終端之間的信息量；

b) 區(qū)域型配電終端能夠集中進行全區(qū)域控制，在異常情況下能及時終止進程，減少事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

饋線自動化是配網(wǎng)自動化建設(shè)的一個重要組成部分。本文介紹了一種基于GOOSE的綜合型智能分布式FA方案，從區(qū)域型配電終端和單元型配電終端的系統(tǒng)架構(gòu)，到故障定位、故障隔離、供電恢復(fù)的判斷原理以及面向工程的模型配置，詳細闡述了智能分布式FA的實現(xiàn)過程，并結(jié)合上海電科院智能分布式饋線自動化功能專項檢測案例，驗證了該方案的技術(shù)特點。另外，綜合型智能分布式FA的理念在國網(wǎng)紹興鏡湖新區(qū)項目建設(shè)上也得到了靈活的應(yīng)用，隨著不斷的使用和完善，綜合型智能分布式FA能夠為智能配電網(wǎng)的建設(shè)做出更大的貢獻。

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(編輯 魏小麗)

A solution of integrated intelligent distributed feeder automation based on GOOSE

DU Dongwei, YE Zhifeng, XU Yongjun

(CYG SUNRUI Co., Ltd., Shenzhen 518057, China)

Among all of the feeder automation methods of the distribution automation system, intelligent distributed feeder automation is the fast local solution, however, the distribution network is complex and changeable, so the FA solution should be have good applicability. This paper proposes a solution of integrated intelligent distributed feeder automation based on area distribution terminal and unit distribution terminal, and states the whole process of system architecture, principle of fault location, fault isolation,service restoration and project configuration model. The experiment and practical application all certify this solution have perfect applicability.

intelligent distribution feeder automation; GOOSE; fault location; fault isolation; service restoration

10.7667/PSPC152152

2015-12-10；

2016-03-12

杜東威(1985-)，男，工程師，主要從事配網(wǎng)自動化產(chǎn)品研發(fā)；E-mail：dudw@sznari.com 葉志鋒(1983-)，男，工程師，主要從事配網(wǎng)自動化產(chǎn)品研發(fā)；E-mail：yezf@sznari.com 許永軍(1977-)，男，工程師，主要從事配網(wǎng)自動化產(chǎn)品研發(fā)。E-mail：xuyj@sznari.com