淺談智能配電網(wǎng)故障的自動(dòng)化處理技術(shù)

余志鵬

摘 要：智能配電網(wǎng)故障自動(dòng)化處理技術(shù)是智能配電網(wǎng)研究的一個(gè)重要課題，本文在介紹智能配電網(wǎng)故障自動(dòng)化處理技術(shù)概念的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了區(qū)域/廣域保護(hù)、分布式智能控制技術(shù)和故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)的應(yīng)用，僅供智能配電網(wǎng)建設(shè)、研究、維護(hù)人員參考。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；自愈；故障定位

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)中配電網(wǎng)重要的內(nèi)容，它以配電網(wǎng)高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用和融合各種控制技術(shù)、通信技術(shù)及傳感技術(shù)等來利用智能化設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和優(yōu)化和非正常狀態(tài)下的自愈控制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的電力供應(yīng)。智能配電網(wǎng)的自愈技術(shù)主要部分是指故障處理的自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)快速定位故障，快速隔離故障，快速恢復(fù)非故障區(qū)供電，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全面自動(dòng)控制和自愈。

1 概述

智能配電網(wǎng)故障自動(dòng)化處理技術(shù)是智能電網(wǎng)自愈技術(shù)的重要表現(xiàn)形式，不僅包括了傳統(tǒng)配電自動(dòng)化對(duì)故障的快速處理，還強(qiáng)調(diào)對(duì)配電網(wǎng)故障前的預(yù)防和預(yù)警以及故障處理后對(duì)非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。不僅依靠自動(dòng)化裝置，還注意其余保護(hù)裝置的配合，實(shí)現(xiàn)更全面的自愈運(yùn)行。

2 智能配電網(wǎng)故障處理技術(shù)分析

2.1 保護(hù)技術(shù)

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)饋線過電流保護(hù)的工作原理主要是反應(yīng)電流增加而動(dòng)作的，但配電網(wǎng)的運(yùn)行方式多變。如圖1所示，若配電網(wǎng)系統(tǒng)中F1 點(diǎn)故障時(shí)，各點(diǎn)所配置的饋線（終端2—Q102、終端3—Q202支路）對(duì)故障電流的靈敏度不夠而不在保護(hù)范圍內(nèi)，若只靠饋線終端本身的信息量無法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)所轄范圍，從而失去了選擇性，導(dǎo)致擴(kuò)大停電范圍。智能配電網(wǎng)提出的“區(qū)域/廣域保護(hù)控制系統(tǒng)”即網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)，可綜合各種完善的保護(hù)原理及基于區(qū)域各點(diǎn)的故障信息，快速識(shí)別故障，并與過載聯(lián)切、頻率電壓控制及備自投功能相配合，對(duì)故障隔離、快速恢復(fù)供電，避免故障后由于上下級(jí)保護(hù)之間的配合不當(dāng)，保護(hù)與控制功能的配合不當(dāng)，導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大，并通過自動(dòng)化恢復(fù)供電的有效及快速控制。

快速性是配電網(wǎng)饋線傳統(tǒng)保護(hù)的最基本的要求，而區(qū)域/廣域保護(hù)需要通信和相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算配合，保證了選擇性，但卻很難達(dá)到傳統(tǒng)保護(hù)的快速性。應(yīng)將兩者結(jié)合起來，充分利用雙方的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到更好的效果：

（1）利用區(qū)域/廣域保護(hù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算結(jié)果及時(shí)修改保護(hù)的門檻值，可有效防止級(jí)聯(lián)事故的發(fā)生；

（2）將區(qū)域/廣域保護(hù)作為饋線的后備保護(hù)，以保證線路主保護(hù)無法正常動(dòng)作時(shí)，可利用區(qū)域/廣域保護(hù)來進(jìn)行故障隔離。

2.2 分布式智能控制技術(shù)

目前配電網(wǎng)采用的集中型故障自愈控制模式主要是建立在各配電終端與子站/主站之間的主從通信的基礎(chǔ)上，配電網(wǎng)調(diào)度主站根據(jù)收集到的相關(guān)配電終端故障信息及配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷，定位故障發(fā)生區(qū)段，形成故障隔離和故障恢復(fù)方案，并通過遙控功能來執(zhí)行該方案，從而實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)。這種模式對(duì)通信通道和主站的依賴比較大，控制可靠性不高。且隨著配電網(wǎng)不斷發(fā)展，主站和終端的數(shù)據(jù)交互信息量不斷增大，且僅有主站分析決策，所花費(fèi)時(shí)間過長(zhǎng)，不能滿足快速切除故障的要求。

分布式故障自愈控制模式是智能配電網(wǎng)基于區(qū)域/廣域保護(hù)的就地控制方式，是一種有信道的就地控制方式。這種控制模式不需要配電網(wǎng)自動(dòng)化主站和子站的參與，而是配電網(wǎng)智能終端相互通信，可實(shí)現(xiàn)更快速的故障隔離、重構(gòu)轉(zhuǎn)供。它的工作原理是：當(dāng)配電網(wǎng)饋線發(fā)生永久性故障時(shí)，饋線線配電終端和相鄰配電終端通信，交換故障檢測(cè)相關(guān)的信息，并進(jìn)行比較，然后根據(jù)采集到的電壓、電流等電氣量來進(jìn)行故障判斷和定位。定位故障后，由配電終端通過與變電站出口斷路器的保護(hù)配合，對(duì)故障區(qū)段邊界為斷路器或負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行區(qū)分，盡可能避免上游非故障區(qū)段用戶停電，通過遙控來實(shí)現(xiàn)故障隔離，且通過自動(dòng)重合閘對(duì)下游非故障停電區(qū)恢復(fù)供電。

區(qū)域控制是分布式故障自愈控制模式的另一種表現(xiàn)模式，它是以一個(gè)或多個(gè)環(huán)網(wǎng)為一個(gè)區(qū)域單位，配置區(qū)域保護(hù)控制裝置（區(qū)域控制器）與區(qū)域內(nèi)的每個(gè)終端進(jìn)行通信，已接收終端的故障信息并進(jìn)行處理。

智能分布式控制技術(shù)是基于對(duì)等通信方式下，僅依靠相鄰的配電終端通過信息交互來實(shí)現(xiàn)故障處理功能，故障處理更快更靈活，但也存在一定的缺點(diǎn)：很難適應(yīng)復(fù)雜的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及拓?fù)涞淖兓?。而傳統(tǒng)的集中型故障自愈控制模式是利用了主站和配電終端雙向通信來實(shí)現(xiàn)信息的集中采集和控制，可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)。應(yīng)綜合兩種控制模式的優(yōu)點(diǎn)，提出采用分布和集中配合的改進(jìn)型自愈控制方式，如圖2所示。

2.3 故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)

傳統(tǒng)故障點(diǎn)定位技術(shù)不能適應(yīng)配電網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，定位精度不夠。智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)是以調(diào)度控制主站為中心，在各配電網(wǎng)饋線上安裝檢測(cè)點(diǎn)，形成了一個(gè)統(tǒng)一的定位、檢測(cè)及通信的故障定位系統(tǒng)。控制中心主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析及故障報(bào)警和定位功能。而檢測(cè)點(diǎn)由故障指示器和數(shù)據(jù)采集器組成，其工作原理是在負(fù)載電流疊加上帶有故障信號(hào)信息碼的電流，從而形成故障定位信號(hào)。智能配電網(wǎng)故障定位算法主要有行波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、基于FTU的故障定位等故障定位算法。智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)的關(guān)鍵是即時(shí)通信，其利用數(shù)字識(shí)別技術(shù)，故障指示器和數(shù)據(jù)采集器有唯一的地址，以方便主站快速定位故障點(diǎn)。

結(jié)語

智能配電網(wǎng)故障的自動(dòng)化處理技術(shù)主要是從配電網(wǎng)設(shè)備故障定位、隔離、切除及非故障區(qū)域的恢復(fù)供電等方面分析了先進(jìn)的故障處理技術(shù)，有利于智能配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

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