基于配网系统的馈线自动化故障处理研究

范瑞斌 周明媚

（1.珠海许继芝电网自动化有限公司，广东 珠海519060；2.珠海格力电器股份有限公司，广东 珠海519000）

0 引言

随着电子通信技术的发展，配电自动化系统在电力领域应用也愈加广泛；在城市电网中，为提高供电的可靠性，大多采用手拉手等环网接线方式。配电自动化系统可以根据线路接入的开关、终端设备进行准确的故障区段定位，对非故障区段采用电源侧恢复供电以及负荷侧转供来实现恢复供电；配电自动化系统提高了馈线故障处理效率，缩短了故障处理时间。以下根据负荷转供策略、线路接入开关方式对馈线故障处理进行探讨研究。

1 负荷转供策略

配电网的负荷转供主要是针对负荷侧非故障区段的恢复供电，如图1所示，如果k3区段发生故障，则S3、S6、S8开关围成的区段需由负荷侧线路进行恢复供电，这时可供选择转供路径分别是配电线2、配电线3，可以通过联络开关S6、S8对非故障区段进行转供；这种情况下配电自动化系统就需要进行负荷转供计算，选择最优的转供路径，主要是对两条线路上级变压器、配电线、断路器以及线路区间、开关的预备力进行比较，通过需要转带的区段负荷来选择最优路径；如果配电线2所在线路转供后的最小预备力大于配电线3所在线路转供后的最小预备力，则系统经过计算会选择配电线2进行负荷转供，控分S3开关、控合S6开关，完成故障线路负荷侧非故障区段的恢复供电。当然这只是其中的一种情况，如果需转供区段的负荷需要同时由配电线2和配电线3进行转带，系统则会同时控合S8开关，具体转供方案需要视实际情况而定，在此不一一进行阐述。

图1 配电线路图

2 故障处理自愈方案

配电自动化系统在进行馈线故障处理时会根据不同的线路类型选择自愈方案，主要区别在于故障区段点位、隔离以及恢复电源侧供电方式上，对于负荷侧的恢复供电采用统一的转供策略；系统会根据配电线接入的开关终端类型，采用不同的故障处理方式，以下分别对3种控制方案进行讨论。

2.1 电压型线路自愈逻辑控制模式

电压型线路是指线路接入的开关类型为电压型开关，线路自愈逻辑是通过断路器重合闸与电压型开关X时限配合控制实现故障区段的定位和隔离以及恢复电源侧供电，在这个过程中是不需要后台系统进行干预的，但是负荷侧非故障区段供电则需要由后台系统通过负荷转供计算来进行恢复；由于整个过程需要通过X时限配合，所以电压型线路故障自动处理的过程时间相对比较长，整个过程需要3 min左右才能够完成。

假设图1中线路k3区段发生永久性故障且线路上的开关都为电压型开关：（1）检测到故障，断路器FCB1跳闸，电压型开关S1、S2、S3、S4、S5失压分闸；（2）断路器重合闸时间到，FCB1重合，S1感应到电压，X时限整定为7 s，S1感应电压达到预定时间后合闸，再经过5 s后复位；（3）S1合闸后S2感应到电压，达到X时限后S2合闸，由合闸到故障区段导致断路器感应到故障电流，再次跳闸，开关S1和S2失电分闸，开关S2的检测时限5 s内再次检测到开关失电，因此S2分闸闭锁，S3检测电压的时间非常短，所以也分闭锁，这样就把k3区段隔离开了；（4）断路器再次重合闸，S1再次感应到电压，经过7 s后开关合闸，k2区段充电，但是由于S2开关分闭锁，所以不会再向故障区段充电；（5）整个重合闸的过程就完成了电压型线路故障区段隔离以及电源侧恢复供电，负荷侧恢复供电则需要通过后台系统的配合来完成，系统在确定故障区段后启动负荷转供计算，并选择出最优转供路径，完成负荷侧非故障区段恢复供电。

2.2 电流型线路自愈逻辑控制模式

电流型线路是指线路接入的开关类型为电流型开关，电流型线路自愈逻辑与电压型线路不一样，不能够采用自身的开关特性来完成故障区段隔离和恢复供电。电流型开关是通过自身检测故障电流，再把故障信号传送到后台系统，系统通过故障信息判断定位故障区段，在完成故障区段判定后，通过远方遥控隔离故障区段和恢复电源侧、负荷侧非故障区段供电。整个过程不需要通过设置开关的时限进行配合，所以电流型线路自愈控制基本上可以在1 min内完成，提高了恢复供电的效率。

假设图1中线路k3区段发生永久性故障且线路上的开关都为电流型开关：（1）检测到故障电流，断路器FCB1跳闸，断路器FCB1以及电流型开关S1、S2检测到故障电流，并把故障信号分别上送到后台系统；（2）系统收到FCB1跳闸以及保护信号后启动该线路的故障处理程序，并根据收到的故障信号，通过线路拓扑信息定位故障信号在S2开关和S3开关之间，其中S2收到故障信号，S3没有收到故障信号；（3）由于电流型开关只能通过远方遥控来完成故障区段的隔离，所以在完成故障区段定位后，后台系统下发遥控控制分开S2和S3开关，完成故障区段的隔离；（4）完成故障区段隔离后，系统自动启动判断是否需要恢复电源侧和负荷侧的供电，由于电源侧和负荷侧分别都有非故障区段，所以系统需要启动负荷转供计算，电源侧遥控合断路器FCB1，负荷侧则通过计算得出最优方案恢复供电。

2.3 混合型线路自愈逻辑控制模式

混合型线路是指线路接入既有电压型开关也有电流型开关，所以在自愈处理逻辑上，既融合了电压型开关线路自愈处理逻辑，也融合了电流型开关线路自愈处理逻辑。先通过断路器与电压型开关X时限配合完成初步的故障区段定位，后台系统再根据电流型开关的保护信号进一步定位故障区段，然后启动负荷转供完成非故障区段恢复供电；假设图1线路上S1、S3开关为电压型开关，S2开关为电流型开关，当线路k3区段发生故障时，通过FCB1重合闸，S1、S3开关X时限配合定位故障在k2和k3区段间，后台系统再根据S2开关的故障信号最终把故障区段定位在k3区段，完成故障区段定位后，后台系统启动转供计算，完成故障区段隔离和非故障区段的恢复供电。

3 结语

配电自动化系统可以根据配电线接入的开关类型选择自愈方案，自动完成馈线故障处理，通过转供计算，选择最优转供路径和转供方案，实现了配网系统的馈线自动化故障处理功能，同时缩短了故障定位和非故障区段恢复供电的时间。

［1］王章启，顾霓鸿.配电自动化开关设备［M］.北京：中国电力出版社，1995.

［2］陈刚，李晓明，曾鹏，等.配电及馈线自动化技术探讨［J］.湖北电力，2009（3）.

［3］朱寿斌，周仁华.馈线自动化技术及其应用［J］.电力自动化设备，1999（2）.