探索基于配网自动化的事故判断失败原因及其改进措施

殷一洲

（江苏省电力公司苏州供电公司,江苏 南京 215000）

1 配网自动化的推广与应用

配电网自动化技术（Distribution Automation Technology，简称“DA技术”）是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。其最终目的是提高供电可靠性和供电质量、缩短事故处理时间、减少停电范围、提高配电系统运行的经济性、降低运行维护费用成本，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，提升用户服务水平[1]。

随着我国经济不断发展，城市生活水平、科技水平的迅速提高，城市配网日益复杂，用户对用电可靠性和用电质量的要求也日益提高。为此，各地相应推出了配电网自动化技术，为了统一标准，国家电网公司安全运行与发输电运营部公布了《配电系统自动化规划设计导则（试行）》。该方案明确了配网自动化应包括以下内容：集成SCADA和GIS功能、配网管理系统、停电管理系统、需求侧响应、调度自动化功能、分布式发电管理。其中，配网管理系统又包括配电网电压管理系统、配电网故障诊断和断电管理系统、操作票专家系统。本文将就配电网故障诊断和断电管理系统展开讨论，重点在于对判断失败的几个实例及其失败原因进行分析和检讨。

2 DA系统判断事故的逻辑和方法

在形式上，DA（配电网自动化）系统包括SA（变电站与配电所自动化）系统和FA（馈线自动化）系统两个部分，由于配电网事故以线路事故为主，因此主要依靠FA系统。

FA系统是DA系统的主要组成部分，主要目的是实现故障诊断和自愈。它由馈线控制及数据检测系统、故障诊断系统、馈线自动隔离和恢复系统组成。其中，故障诊断系统处于承上启下的核心地位。

图1 DA系统故障诊断逻辑图

DA系统的故障诊断是由图1所示逻辑实现的。一旦事故发生，安装在配电所的DTU设备和安装在线路的FTU设备均会产生响应，相应电流互感器会检测到故障电流，并发出保护启动信号。在保护未投入跳闸情况下，主要以遥信和遥测的方式由光纤通道传输至服务器，服务器根据电流走向将最后一级有故障电流的区域至第一级无故障电流的区域之间判断为故障区域，并提供给调度员。调度员根据故障区域，实行隔离，然后恢复故障点前段送电，并在负荷允许时通过其他线路向故障点后段送电。同时，通知配电人员重点检查故障区域，根据检查结果做出相应应对[2]。

3 DA判断失误的原因分析与举例

通过以上方法大多数情况下可以正确找出故障区域，从而加快故障点的发现，缩短停电时间。然而，有时也会出现判断不正确的情况，其原因具有一定的多样性，以下将就不同的原因各举一例并就此展开讨论。

3.1 自动化改造不全面造成DA判断失误

215苏绣#1线开关跳闸事故DA处理分析报告。

（1）事故记录

2014年1月14日12时34分57秒，220 kV星港变215苏绣#1线保护动作；

2014年1月14日12时34分59秒，220 kV星港变215苏绣#1线断路器分闸。详情见图2。

图2 215苏绣#1线配网结线简图

（2）配网保护信息

本次事故中没有保护信息。

（3）DA处理记录

2014年1月14日12时34分59秒，220 kV星港变215苏绣#1线断路器下游线路故障，系统等待5秒接收故障信号；

2014年1月14日12时35分04秒，系统完成5秒等待开始进行故障定位；

2014年1月14日12时35分09秒，系统完成故障定位。

（4）DA故障区域判定

“215苏绣#1线断路器”与“英华配电所273”之间区域发生故障，导致“215苏绣#1线断路器”跳闸。

（5）事故处理

DA给出的事故区域判定范围很大，对实际故障定位参考价值不大。

2014年1月14日13时40分07秒，合上220 kV星港变215苏绣#1线断路器后，恢复送电。

（6）事故分析

本次事故线路苏绣#1线所连接的配电所均已进行配网自动化改造，但苏绣配电所、都市花园配电所、菁华苑配电所、都华苑配电所的保护尚未接入DTU，且不具备遥控条件。

DA处理过程中将这些没有配置保护的配电所及相关线路与215苏绣#1线等合成一条线路进行故障定位，从而导致DA判定出的事故区域过大。

在实际应用中此种情况最为常见，DA是基于线路范围内的各个配电所的保护信息判定出故障区域，因而DA有效工作的前提是区域内配电所均经过改造且保护等各类功能健全。区域内配电所DA安装不健全会导致系统将这些部分判定为一条线路，从而将给出的故障范围扩大。要解决这个问题，最主要是完善电网自动化的配置工作[3]。

3.2 通道或工况原因致使DA判断失误

246海德#4线开关跳闸事故DA处理分析报告。

（1）事故记录

2014年2月23日16时52分15秒，220 kV姚幕变246海德#4线保护动作；

2014年2月23日16时52分15秒，220 kV姚幕变246海德#4线断路器分闸。详情见图3。

（2）配网保护动作信息

本次事故没有接收到配网保护动作信息。

图3 246海德#4线配网结线简图

（3）DA处理记录

2014年2月23日16时52分15秒，220 kV姚幕变246海德#4线断路器下游线路故障，系统等待5秒接收故障信号；

2014年2月23日16时52分21秒，系统完成5秒等待开始进行故障定位；

2014年2月23日16时52分26秒，系统完成故障定位。

（4）DA故障区域判定

“246海德#4线断路器”与“海德鲁配电所246”之间区域发生故障，导致“246海德#4线断路器”跳闸。

（5）DA隔离恢复方案

断开海德鲁配电所246（故障隔离）；合上梁浦街南开闭所220（下游恢复）。

（6）实际事故处理

2014年2月23日17时47分21秒，断开海德鲁配电所246（故障隔离）；

2014年2月23日17时51分04秒，断开海德鲁配电所261（故障隔离）；

测量246、261间隔对地电阻后，2014年2月23日18时23分23秒，遥控合上海德鲁配电所246，恢复送电。

（7）事故处理分析

实际故障为海德鲁配电所261间隔与港田配电所263之间的联络线接地故障，事故前港田263间隔处于分闸状态，故只需断开海德鲁261即可实现事故线路的隔离。检修完成后，2014年2月24日15时02分03秒，遥控合上海德鲁配电所261。

FA判定结果与实际不一致，是缺少海德鲁配电所246、261间隔的过流保护信号所致。这是由于海德鲁配电所所用电由246海德#4线供，246海德#4线跳闸后，又由于所内蓄电池质量不佳导致工况退出造成断电。

自动化配电所工况退出也是DA判断不准的主要原因之一，导致工况退出的原因很多，其中失去交流所用电后，蓄电池质量不佳是最常见的原因，除此以外通信光缆故障也是比较常见的原因。目前，全国其他地区采用超级电容的方式替代蓄电池，其效果尚未见到明确报道，改善蓄电池质量仍是目前亟待解决的核心问题。

3.3 多重事故造成DA判断失败并伴有站用电异常

221欧城#2线开关跳闸事故DA处理分析报告。

（1）事故记录

第一次事故记录：

2014年3月2日04时10分24秒，110 kV湖东变221欧城#2线开关保护动作；

2014年3月2日04时10分24秒，110 kV湖东变221欧城#2线开关分闸。

第二次事故记录：

2014年3月2日06时07分42秒，110 kV湖东变221欧城#2线开关保护动作。详情见图4。

图4 221欧城#2配网结线简图

（2）配网保护动作信息

第一次事故保护动作记录：

2014年3月2日04时10分19秒，荣域#1配电所263开关C相过流告警动作；

2014年3月2日04时10分19秒，荣域#1配电所283开关C相过流告警动作。

第二次事故的保护动作记录：

2014年3月2日06时07分39秒，东湖大郡#8配电所244开关A相过流告警动作；

2014年3月2日06时07分39秒，欧洲城#1配电所221开关A、B相过流告警动作；

2014年3月2日06时07分39秒，欧洲城#1配电所243开关A、B相过流告警动作。

欧洲城#1配电所合上母联开关时的记录：

2014年3月2日07时28分59秒，东湖大郡#8配电所244开关C相过流告警动作；

2014年3月2日07时28分59秒，欧洲城#1配电所243开关C相过流告警动作。

（3）DA处理记录

第一次事故后的DA处理记录：

2014年3月2日04时10分24秒，110 kV湖东变221欧城#2线开关下游线路故障，系统等待5秒接收故障信号；

2014年3月2日04时10分30秒，系统完成5秒等待开始进行故障定位；

2014年3月2日04时10分36秒，系统完成故障定位。

第二次事故后的DA处理记录：

2014年3月2日06时07分53秒，110 kV湖东变221欧城#2线开关保护动作信号在有效时间内未匹配到开关分闸；

2014年3月2日06时16分00秒，点击DA界面的“再次分析”按钮后的DA处理记录；

2014年3月2日06时16分43秒，系统完成5秒等待开始进行故障定位；

2014年3月2日06时16分49秒，获取04：09：54时刻遥测方式数据断面失败；

2014年3月2日06时16分49秒，系统完成故障定位。

（4）DA故障区域判定

发生多处故障导致221欧城#2线开关跳闸，故障区域分别为：第一次事故后的DA区域判定结果为“水墨江南#4配电所265”与“荣域#1配电所263”之间区域发生故障；再次分析后的DA区域判定结果为“东湖大郡#8配电所263”“东湖大郡#8配电所265”“东湖大郡#8配电所269”“东湖大郡#8配电所273”“东湖大郡#8配电所244”之间区域发生故障。

（5）DA隔离恢复方案

第一次事故后触发的DA隔离恢复方案未能记录，点击了“再次分析”后的DA隔离恢复方案为：断开“东湖大郡#8配电所263”“东湖大郡#8配电所265”“东湖大郡#8配电所269”“东湖大郡#8配电所273”“东湖大郡#8配电所244”。

（6）实际事故处理分析

2014年3月2日05时13分09秒，断开荣域#1配电所263（故障隔离）；

2014年3月2日05时22分14秒，断开水墨江南#4配电所265（故障隔离）；

2014年3月2日06时07分00秒，试送221欧城#2线开关失败，保护动作；

2014年3月2日06时47分17秒，断开荣域#1配电所283（故障隔离）；

2014年3月2日07时16分57秒，断开欧洲城#1配电所221（故障隔离）。

而后通过合上欧洲城#1配电所母联、水墨江南#4配电所母联等开关改变运行方式，由214欧城#1线送电，在处理“水墨江南#4配电所265”与“荣域#1配电所263”之间电缆故障及“221欧城#2线开关”与“荣域#1配电所283”“欧洲城#1配电所221”之间电缆故障后，合上221欧城#2线开关，并通过遥控操作恢复该区域原有运行方式。

实际故障为“水墨江南#4配电所265”与“荣域#1配电所263”之间电缆单相接地故障及“221欧城#2线开关”与“荣域#1配电所283”“欧洲城#1配电所221”之间的单相接地电缆故障。

第一次事故时，FA仅接收到荣域#1配电所的保护信号，因而给出“水墨江南#4配电所265”与“荣域#1配电所263”之间故障区域判定，是准确的，现场工作人员也及时隔离故障并尝试恢复供电。

试送失败时主站接收到欧洲城#1配电所和东湖大郡#8配电所的保护信号，FA因此定位故障位于东湖大郡#8配电所母线，与实际故障不符。若由实际故障推断，“东湖大郡#8配电所244”及“欧洲城#1配电所的243、221”间隔过流保护信号可能为毛刺或者不正确整定值导致的误动，需要检查现场保护装置。

（7）事故中FA的问题及建议

本次事故实际是一条线路先后发生的两次故障导致，由于第一次事故处理过程没有及时将FA归档，并在第二次事故后点击过“再次分析”，造成FA将两次事故合成为同一次事故，对研判造成一定影响。在以后的类似事故中，调度员可以在合上线路开关恢复送电之前先将FA记录归档，这样如果试送失败可以更清晰地分析试送失败原因。

本次事故中的第二次故障接收到的“东湖大郡#8配电所244”及“欧洲城#1配电所的243、221”间隔过流保护信号以及欧洲城#1配电所合上母联开关后的一系列配网保护记录，可能为毛刺或者不正确整定值导致的误动，需要检查现场保护装置。

事故后荣域#1配电所的两台DTU在2014年3月2日10时左右因为电池耗尽退出，电池寿命仅在6小时左右，远低于正常值，需要检查原因。

2014年3月2日04时10分19秒，荣域#1配电所263开关C相过流告警动作；2014年3月2日04时10分19秒，荣域#1配电所283开关C相过流告警动作；2014年3月2日06时07分39秒，东湖大郡#8配电所244开关A相过流告警动作；2014年3月2日07时28分59秒，东湖大郡#8配电所244开关C相过流告警动作。这四条过流告警未复归。这次DA判断不正确主要是因为多重事故发生时间间隔太短引起，目前要改善此种情况尚无较好的办法，需待DTU设备及自动化系统进一步提高质量和技术水平才能改善。

4 结语

综上所述，DA判断失灵主要因自动化系统不健全、自动化配电所工况退出及短时间内多重故障互相影响引起。健全自动化网络、提高蓄电池质量、升级自动化系统是目前值得继续发展和研究的主要方向。其中就健全网络自动化而言，正在不断展开的重要工程随着时间的推移会逐渐弥补此项缺陷。提高蓄电池质量是目前比较值得关注的方向，也是难点，遗憾的是目前随着超级电容的普遍应用，并没有看到提高蓄电池质量的相关科研项目，蓄电池质量未能得到明显的改进，超级电容也没有显示出意料中的优越性。好在自动化系统的升级正在不断地进行，在很大程度上可以弥补以上不足。