论配网故障的诊断及恢复方法

麦炳灿

（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东 台山 529200）

论配网故障的诊断及恢复方法

麦炳灿

（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东 台山 529200）

当前配网系统承担着巨大的配电高质量，实际运行中由于受到内外因素的干扰，难免出现各种故障问题，要想达到预期的配网管理工作目标，及时解除故障，就必须采用先进的配网故障诊断技术。本文首先分析了配网特征与故障类型，然后分析了配网故障诊断与恢复的方法。

配网故障；诊断；恢复；探究

配网系统故障的诊断与恢复是目前配网系统面临的一大挑战，配网系统出现故障后，只有通过及时定位、隔离与排除故障，才能真正实现配网系统的安全运转。这一过程中最关键的是要采用先进的故障隔离技术，能够确保高效、及时地隔离故障，达到预期的配网故障隔离，并重新回归配网系统的正常运行。

1.配电网特征与故障类型分析

配电网于整个电力系统中主要负责电能分配，主要有架空线路、杆塔、隔离开关、无功补偿电容、附属装置等。根据电压高低可以将配网划分成不同电压等级，例如：高压配网、中压配网、低压配网。根据配网系统所服务的区域，又包括城市配网与乡镇配网等。

近年来，整个社会的用电需求持续增长，推动着配网建设规模的持续扩大，建设速度也不断加快，配网系统之间的连带性以及功能的关联性决定了故障诊断的重要性，因为任何一个环节出现故障都可能影响整个配网系统的供电安全，使得供电无法稳定、持续地进行，影响供电服务工作效率。从长期的实践来看，配网系统故障主要包括：负荷线路单相接地、母线单相接地、小电流接地等，多种故障共发还可能造成缺相故障，从而导致线路烧毁、电气设备受损等。在众多的配网故障中，单相接地故障最为常见，可能导致非故障相绝缘受损。

2.配网故障诊断及恢复方法

2.1配网故障自动化隔离系统

随着现代科技的不断发展，自动化技术被逐渐运用于配网系统，支持着配网系统的健康稳定运行。及时、高效、自动地隔离故障是故障自动化隔离系统的一大显著特点，自动化隔离技术能够节省人为查找、定位故障所需的时间，减少故障诊断与维修成本，虽然自动化隔离系统前期资金投入较多，成本较高，但是从长远来看能够收到更大的经济效益，有着更大的使用价值。自动化故障定位系统能够确保故障点及时地暴露出来，而且故障自动化隔离系统中多重保护的配置也能加快故障判定的速度。

2.2就地控制模式(FA)

配网系统有着自身的接线特点，具体的接线图如图1所示。

观察图1，如果L2区间出现故障，则断路器QF1则会跳闸，此时，线路A则将失去电压，配电开关QF2→QF4也因为失去电压而迅速跳闸。QF1重合，整个配网线路则处于带电状态，如果系统出现短暂性故障，QF3则将延时闭合，重新回归系统的电力供应。相反，如果是永久性故障，QF2与QF3则将跳开，对故障隔离开来。QF1再次重合闸，能够让故障上游的线路重新回归供电，联络开关也将拖延闭合，重新让故障下游回归电力供应。这一模型实际的运行原理相对简单，全部为电压时限配合，然而，配电开关的反复投切则可能引发短路电流，从而对电气设备构成巨大的冲击力，从而使得电气设备无法长期运转。

2.3主站遥控FTU馈线故障处理

将馈线终端单元配置于各个开关，FTU具有故障信息记录功能，一旦出现故障，该设备则将采集、记录故障发生前、发生时的各项关键信息，例如：故障前的负荷电流、故障最大电流等，馈线终端单元通过通信线路将这些重要信息传输至控制中心，计算机系统对这些进行综合分析、处理基础上来定位故障区域，再根据故障特点来选择最合适的供电恢复方案，最后通过遥控模式来将故障段隔离开来，再逐渐恢复整个区域的供电，具体可以参考图2所示。

图1　配网接线结构图

图2　手拉手供电的配网结构图

该配网主要依托于主站遥控FTU，进行馈线故障的诊断、定位与隔离，是建立在GIS、scada等智能软件基础上的系统，可以及时、高效地定位故障，并在一瞬间将故障区段隔离开来，同时在几十秒内恢复该区域的供电，达到故障诊断、定位、隔离与恢复的一体化服务。这一自动化故障恢复方法成为一项主流技术，无论在故障切断、隔离与恢复等过程中都以快速、及时、高效为显著特点，能够有效提升配网系统供电的安全性、可靠性，然而，这一方法具有一定的局限性，通常要对配网通信系统提出较高要求，因为信号传输极大地依赖于通信线路。

当系统发生故障之前以及故障出现过程中，馈线终端单元能够收集来自于馈线开关的信号和信息，并传输这些信息。将FTU配设于馈线开关，当系统电流较高，超出了预期的整定值时，设置过电流信号为1，相反，则设为0。故障控制中心收到故障信号后，能够及时、精准地进行故障定位。

2.4编制故障电流判断矩阵D

第一，以馈线中的联络开关、断路器等为节点来编号，开关中间的馈线则作为弧线。对节点实施分层处理，主电源点设置成最里边的点，再将同电源点有着一样距离的节点归类成一层，根据所需进行编号，不必受开关具体位置的影响。

第二，不同节点的开关状态不会影响网络拓扑信息，即便前者出现反复变化，网络拓扑结构无需更新、修改。

第三，一些特殊的节点未设FTU，对此泽有必要对T结点进行规划、编排，可以对其进行偏号处理。对应形成NX4价矩阵

上面的矩阵中，di1代表不同节点的故障信号，如果第i个节点出现过电流，就设定di1=1，相反，di1=0。从第二到四列元素则说明了节点Vi与不同邻接节点的编号。

2.5启发式算法故障判据

所谓的故障段一般位于两个节点之间，实际的故障区定位时就可以通过划分故障电流矩阵D，将其规划为几个单元，再逐一对各个单元矩阵来分析、判断，以此来防止步骤过于复杂而影响故障的诊断与隔离。

2.6基于粗糙集理论的故障诊断

所谓粗糙集理论就是对配网故障进行科学分类，通过设计相关的假设条件来对故障进行判断、分析。大致的诊断方法为：把配网的故障问题利用决策表格的形式描述出来，再凭借提供决策表的相关属性来进行大约估算，再对问题实施简化计算与处理。或者把粗糙集理论同人工神经网络系统配合使用，利用人工神经系统来分析配网的故障，从而及时定位并排除故障。

随着现代智能技术的发展，智能电网建设速度不断加快，配网故障诊断也必须朝着智能化方向发展，相关的智能技术，例如：数据通信网络系统、传感器测量技术、配电系统、故障电力限制相关技术必然将在配网故障诊断、定位与恢复中得以发展和应用，从而支持整个配网系统的安全运行。

结语

经济与社会的持续发展，加大了用电需求，对配网系统的运行质量也提出了全新的要求，配网故障频繁出现，对整个配网系统构成了威胁，影响了配网运行质量，对此则要加大对配网故障的诊断力度，采用先进的诊断技术和方法，确保故障能被及时定位，及时切断故障，恢复配网系统的供电。

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