基于状态序列的就地型FA测试方法研究

芦翔 ,朱林,祁升龙,刘海涛,王放,刘刚

(1.国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 750011；2.国网宁夏电力有限公司，宁夏 银川 750001；3.宁夏电力能源科技有限公司，宁夏 银川 750011)

社会经济的高速发展，对供电可靠性提出了更高的要求。因馈线自动化(feeder automation，FA)在配网故障处理方面具有提升一线运维人员工作效率,减少人工投入,缩短故障处理时间,非故障区域自动恢复供电等优势，所以FA一直被视为提升供电可靠性的重要手段[1]。配电终端是实现配电网馈线自动化功能的重要组成部分，国家电网公司虽然提出了配电终端入网全检的工作要求，但是配电终端入网检测项目仅涉及遥测、遥信、遥控及基本功能测试内容，并未对配电终端的FA功能测试提出具体要求[2-3]。供电公司在配电终端投运前开展的联调测试工作，亦未涉及FA功能测试内容。因此本文从解决实际需求出发，依据配电终端就地型FA逻辑，提出一种基于状态序列的就地型FA测试方法，并选取宁夏配电网典型配电终端进行测试验证。

1 就地型FA概述

就地型FA不依赖配电主站控制，故障发生时依靠配电终端间的通信、保护定值配合或者时序逻辑配合即可实现故障的定位、隔离及非故障区域恢复供电，由于该模式控制逻辑简单,定值配置灵活,投入成本较低，因此在农配网改造工程中被广泛应用[4]。就地型FA可分为智能分布式FA、电压时间型FA、电压电流时间型FA及自适应综合型FA。

1.1 智能分布式FA

智能分布式FA对通信的稳定性及时延要求很高，以光纤组网实现快速通信。故障发生时，智能分布式FA依靠配电终端间的信息交互，快速实现故障定位、隔离及非故障区域恢复供电，随后将动作处理结果上送配电自动化主站。该策略故障处置时间为百毫秒级别且动作可靠，但是投入成本较大，因此在供电可靠性要求较高的A+类区域应用较多，并未大面积推广应用[5]。

1.2 电压时间型FA

电压时间型FA主要依靠配电终端间“无压分闸、来电延时合闸”的逻辑配合及变电站出线开关的二次重合闸实现故障的定位、隔离及非故障区域的恢复供电，一次重合闸可定位故障点并隔离故障，二次重合闸可恢复非故障区域供电。

1.3 电压电流时间型FA

电压电流时间型FA依靠配电终端检测开关的失压次数、故障电流的流过次数，同时结合变电站出线开关重合闸实现故障区间的判定和隔离[6-7]。一般变电站出线开关需配置三次重合闸，一次重合闸用于躲避瞬时性故障，线路分段开关不动作，二次重合闸定位故障并隔离，三次重合闸恢复非故障区域供电。

1.4 自适应综合型FA

宁夏配电网就地型FA均采用自适应综合型FA策略，据统计宁夏全省具备自适应综合型FA配置的馈线占比为54.29%。自适应综合型FA在电压时间型FA的基础上，增加“故障电流记忆”功能，具有配电终端定值参数不会随着网架调整而频繁更新的优点。

图1 典型多分段多拓扑示例

在图1中，CB为变电站出线开关，一般配置过流保护与二次重合闸；FS1、FS2、FS3、FS4为负荷开关，LC为联络开关，投入FA逻辑功能，对应的时间参数为线路有压确认时间(X时间)、长延时(C时间)、合闸保持时间(Y时间)、联络开关合闸前确认时间(XL时间)。

在图1中发生永久性短路故障f1时，CB一次重合闸，FS1、FS2有故障记忆执行X时间合闸；FS2合闸后未能保持Y时间，FS2执行正向来电闭锁合闸功能；FS3有压持续时间小于X时间，FS3执行反向来电闭锁合闸功能；CB二次重合闸FS1单侧来电合闸成功，而FS2、FS3保持分闸状态；FS4在整个故障处理过程中没有感受到故障电流，因此FS4经X+C时间延时后合闸，X+C时间应大于线路上所有开关执行完分闸、合闸操作的时间；LC为常开状态，经XL时间后合闸，XL时间应大于X+C时间。

2 基于状态序列的就地型FA测试方法

2.1 配电终端就地型FA逻辑

为正确设计出配电终端就地型FA功能测试的状态序列，需明确配电终端就地型FA功能逻辑。图2为单侧来电合闸逻辑，当开关处于分位状态，且没有闭锁信号时，开关单侧有压并持续X时间后合闸。

图2 单侧来电合闸逻辑

当开关处于合位状态，开关两侧失去电压时，开关分闸，双侧失压分闸逻辑如图3所示。

图3 双侧失压分闸逻辑

当开关处于分位，单侧有压，经X时间延时合闸后，合闸时间未能保持Y时间，则开关正向闭锁合闸，即单侧来电有压时不合闸，正向闭锁逻辑如图4所示。

图4 正向闭锁逻辑

当开关处于分位，单侧来电时，在开关合闸前检测到残压，即有压时间未能达到X时间，则开关下游来电时不合闸，反向闭锁合闸逻辑如图5所示。

当开关处于分闸状态，且开关两侧均有电压，则开关闭锁合闸，此逻辑用于联络开关，双侧有压闭锁合闸逻辑如图6所示。

图5 反向闭锁逻辑

图6 双侧有压闭锁合闸逻辑

2.2 测试系统构成

图7为测试系统接线。测试系统由10 kV开关、继电保护测试仪、配电终端、端子排及试验接线组成。10 kV开关的分位、合位、公共端的遥信接线经端子排转接至配电终端，用于配电终端采集开关位置信号。10 kV开关的分闸、合闸、公共端的遥控接线经端子排转接至配电终端，用于配电终端控制开关分闸或者合闸，继电保护测试仪电压接线及电流接线经端子排转接至配电终端，实现对配电终端施加线电压及三相电流。

图7 测试系统接线

2.3 配电终端就地型FA功能测试

选取宁夏公司使用的典型配电终端进行测试，设置配电终端为分段模式，逻辑时间分别为X=20 s，Y=5 s，C=35 s，XL=56 s，过流I段定值1 A/0 s，且保护只投告警。Uab为电源侧电压，Ubc为负荷侧电压。开关初始状态为分位，表1为基础逻辑功能及正向闭锁功能测试结果，每个序号为一个测试的状态序列并对应开关在状态序列结束时的位置状态。

表1 基础逻辑功能及正向闭锁功能测试结果

进行反向闭锁功能测试时，开关初始状态为合位，测试结果如表2所示。

表2 反向闭锁功能测试结果

进行双侧有压闭锁合闸，单侧有压延时合闸功能测试时，开关初始位置为分位，测试结果如表3、表4所示。

表3 电源侧失压测试结果

表4 负荷侧失压测试结果

3 测试结果分析

3.1 基础逻辑功能测试分析

为验证配电终端就地型FA基本逻辑功能，设计了表1的状态序列进行测试。由状态序列1可知，当配电终端没有故障记忆时，配电终端经过X+C(55 s)时延后控制开关合闸。状态序列3执行完以后，配电终端上送过流I段告警，此时配电终端已有故障记忆。由状态序列4可知，双侧失压时，配电终端控制开关分闸。由状态序列5可知，当配电终端有故障记忆时，配电终端经X(20 s)延时后控制开关合闸。

3.2 正向闭锁功能测试分析

由表1状态序列5及状态序列6可知开关合闸后未能保持Y(5 s)时间，配电终端上送正向闭锁告警。由状态序列8可知，配电终端经X(20 s)时延后，未能控制开关合闸，正向闭锁功能得到验证。

3.3 反向闭锁功能测试分析

由表2状态序列1可知，配电终端有故障记忆；由状态序列3可知，配电终端单侧得电时间不足X时间(20 s)，配电终端上送反向闭锁遥信；由状态序列5可知开关负荷侧单侧有压时间大于X(20 s)时延时，配电终端不能控制开关合闸，反向闭锁功能得到验证。

3.4 双侧有压闭锁合闸功能测试

表3及表4模拟联络开关投入就地型FA功能的情况，当开关电源侧及负荷侧均有电压时，开关始终处于分位状态；当电源侧或者负荷侧，一侧失去电压时，配电终端经XL(56 s)时延后控制开关合闸，由此可知开关双侧有压闭锁合闸功能得到验证。

4 结 论

针对宁夏配电网就地型FA配置原则研究了基于状态序列的就地型FA测试方法，该方法可对单台配电终端就地型FA逻辑的无故障记忆长延时合闸、有故障记忆X延时合闸、失压分闸、正向闭锁、反向闭锁、双侧有压闭锁合闸功能进行验证，可在配电终端投运前发现定值设置不合理的情况，避免配电终端投运后FA拒动、误动等风险。基于状态序列的就地型FA测试方法测试接线简单，利用继电保护测试仪器即可完成测试，该方法易于在供电公司进行推广。