浅谈智能配电网故障的自动化处理技术

余志鹏

摘 要：智能配电网故障自动化处理技术是智能配电网研究的一个重要课题，本文在介绍智能配电网故障自动化处理技术概念的基础上，详细阐述了区域/广域保护、分布式智能控制技术和故障点自动定位技术的应用，仅供智能配电网建设、研究、维护人员参考。

关键词：智能配电网；自愈；故障定位

中图分类号：TM73 文献标志码：A

0 前言

智能配电网是智能电网中配电网重要的内容，它以配电网高级自动化技术为基础，通过应用和融合各种控制技术、通信技术及传感技术等来利用智能化设备，以实现配电网在正常运行状态下的监测、保护、控制和优化和非正常状态下的自愈控制，最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应。智能配电网的自愈技术主要部分是指故障处理的自动化，可实现快速定位故障，快速隔离故障，快速恢复非故障区供电，实现配电网的全面自动控制和自愈。

1 概述

智能配电网故障自动化处理技术是智能电网自愈技术的重要表现形式，不仅包括了传统配电自动化对故障的快速处理，还强调对配电网故障前的预防和预警以及故障处理后对非故障区域的供电恢复。不仅依靠自动化装置，还注意其余保护装置的配合，实现更全面的自愈运行。

2 智能配电网故障处理技术分析

2.1 保护技术

传统的配电网馈线过电流保护的工作原理主要是反应电流增加而动作的，但配电网的运行方式多变。如图1所示，若配电网系统中F1 点故障时，各点所配置的馈线（终端2—Q102、终端3—Q202支路）对故障电流的灵敏度不够而不在保护范围内，若只靠馈线终端本身的信息量无法准确定位故障点所辖范围，从而失去了选择性，导致扩大停电范围。智能配电网提出的“区域/广域保护控制系统”即网络式保护技术，可综合各种完善的保护原理及基于区域各点的故障信息，快速识别故障，并与过载联切、频率电压控制及备自投功能相配合，对故障隔离、快速恢复供电，避免故障后由于上下级保护之间的配合不当，保护与控制功能的配合不当，导致故障范围扩大，并通过自动化恢复供电的有效及快速控制。

快速性是配电网馈线传统保护的最基本的要求，而区域/广域保护需要通信和相对复杂的计算配合，保证了选择性，但却很难达到传统保护的快速性。应将两者结合起来，充分利用双方的优点，以达到更好的效果：

（1）利用区域/广域保护对系统实时运行状态的计算结果及时修改保护的门槛值，可有效防止级联事故的发生；

（2）将区域/广域保护作为馈线的后备保护，以保证线路主保护无法正常动作时，可利用区域/广域保护来进行故障隔离。

2.2 分布式智能控制技术

目前配电网采用的集中型故障自愈控制模式主要是建立在各配电终端与子站/主站之间的主从通信的基础上，配电网调度主站根据收集到的相关配电终端故障信息及配电网运行状态进行故障诊断，定位故障发生区段，形成故障隔离和故障恢复方案，并通过遥控功能来执行该方案，从而实现故障的自动隔离和非故障区的供电恢复。这种模式对通信通道和主站的依赖比较大，控制可靠性不高。且随着配电网不断发展，主站和终端的数据交互信息量不断增大，且仅有主站分析决策，所花费时间过长，不能满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电网基于区域/广域保护的就地控制方式，是一种有信道的就地控制方式。这种控制模式不需要配电网自动化主站和子站的参与，而是配电网智能终端相互通信，可实现更快速的故障隔离、重构转供。它的工作原理是：当配电网馈线发生永久性故障时，馈线线配电终端和相邻配电终端通信，交换故障检测相关的信息，并进行比较，然后根据采集到的电压、电流等电气量来进行故障判断和定位。定位故障后，由配电终端通过与变电站出口断路器的保护配合，对故障区段边界为断路器或负荷开关进行区分，尽可能避免上游非故障区段用户停电，通过遥控来实现故障隔离，且通过自动重合闸对下游非故障停电区恢复供电。

区域控制是分布式故障自愈控制模式的另一种表现模式，它是以一个或多个环网为一个区域单位，配置区域保护控制装置（区域控制器）与区域内的每个终端进行通信，已接收终端的故障信息并进行处理。

智能分布式控制技術是基于对等通信方式下，仅依靠相邻的配电终端通过信息交互来实现故障处理功能，故障处理更快更灵活，但也存在一定的缺点：很难适应复杂的配电网结构及拓扑的变化。而传统的集中型故障自愈控制模式是利用了主站和配电终端双向通信来实现信息的集中采集和控制，可适应网络拓扑结构复杂的配电网。应综合两种控制模式的优点，提出采用分布和集中配合的改进型自愈控制方式，如图2所示。

2.3 故障点自动定位技术

传统故障点定位技术不能适应配电网复杂的网络拓扑结构，定位精度不够。智能配电网故障点自动定位技术是以调度控制主站为中心，在各配电网馈线上安装检测点，形成了一个统一的定位、检测及通信的故障定位系统。控制中心主要实现数据实时采集、分析及故障报警和定位功能。而检测点由故障指示器和数据采集器组成，其工作原理是在负载电流叠加上带有故障信号信息码的电流，从而形成故障定位信号。智能配电网故障定位算法主要有行波算法、神经网络算法、基于FTU的故障定位等故障定位算法。智能配电网故障点自动定位技术的关键是即时通信，其利用数字识别技术，故障指示器和数据采集器有唯一的地址，以方便主站快速定位故障点。

结语

智能配电网故障的自动化处理技术主要是从配电网设备故障定位、隔离、切除及非故障区域的恢复供电等方面分析了先进的故障处理技术，有利于智能配电网安全可靠运行。

参考文献

[1]邓玲慧，王志新，沈剑鸣，等.智能配电技术及其应用[J].电网与清洁能源，2012，28（3）：10-15.

[2]刘健，张小庆，陈星莺，等.集中智能与分布智能协调配合的配电网故障处理模式[J].电网技术，2013，37（9）：2608-2614.