浅谈电力系统配电自动化故障处理技术

王腾飞　吕思源

摘 要：为解决供配电过程中安全性不足、效率偏低的问题，以电力系统配电自动化为研究对象，分析电力系统配电自动化的构成，指出目前电力系统配电自动化常见的故障及其表现与原因，并据此研究这些故障的处理方法，以期为未来的电力工程中提供创新技术的形式与路径。

关键词：电力系统；配电自动化；故障处理技术

中图分类号：TM727                                文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）12-0101-03

0 引言

信息时代到来后，电力系统配电自动化改变了传统的电力调度模式，具有很强的操作便捷性。但配电自动化虽具有传统配电方式难以比拟的优势，但也會发生故障问题，给电力系统造成了较大风险，引发安全事故。电力企业应用配电自动化技术时，有关人员需立足实际情况，优化配电自动化技术应用路径，将此技术与其他技术高效结合，针对可能出现的故障制定预防措施，保障电力系统配电自动化的应用效果。

1 电力系统配电自动化的构成

电力系统配电自动化中融合了许多现代化技术，为电力供应、配送和调度等工作带来了极大的便捷。依据配电自动化建设情况，电力系统配电自动化的构成如图1所示。

1.1 信息采集

1.1.1 配电主站层

电力配电自动化中主站层为关键构成部分，位于最上层，在系统中的位置以及与其他层级之间的关联决定了其在供配电中的重要作用。电力系统运行中主站层可直接从不同子站获取信息，通过分析采集的数据，能实时监控配电网工作状态，及时判定各部分是否存在异常现象[1]。如主站层能正常工作，不仅能提高配电网运行效率，还能保障系统最佳的运行状态，确保安全性。

1.1.2 配电子站层

个别区域内的电力用户多、用电量庞大，为满足高效供配电需求，电力系统配电自动化的构成十分复杂，其中包含了诸多的构成要素。结合电网构成，配电子站层必不可少。因为在配电系统运行过程中，必须向主站层输入信息。但直接输入模式，需在配电系统中设置多个通信端口，无形中增大了设备负荷，而设置子站层可有效解决这一问题。

当子站层投入使用后，系统可自动收集每一配电区域内的数据，经过专业化处理后将数据传输到主站层，主站层进一步分析数据，判定系统是否存在故障。无故障时，直接向子站层发送操作指令；有故障时，要先排查和处理故障。

1.1.3 终端设备层

配电网中终端设备层配备有多种现代化设备，在这些设备的相互配合下，不仅能精准控制系统，还能同步采集系统内的各种数据，为子站层提供更为完整、准确的数据。系统运行期间终端设备层需精准执行主站和子站发出的操作指令。

1.2 馈线自动化

电力系统配电自动化也体现在馈线自动化方面。因为有馈线自动化技术的支持，在供配电过程中能自动采集数据，并完整系统中各设备的状态监测，依据采集的数据，完成线路开关的自动开闸与合闸操作。一旦配电网在运行期间的负荷分布不均，自动化模块需根据已有信息，自动调节负荷分配，以保障配电系统的可靠运行。即使配电系统运行期间存在故障，馈线自动化也能在识别到故障的第一时间，立即切断发生故障的部分，避免故障在短时间内扩大到更大范围，通过形成故障区与非故障区，为故障处理创造理想条件。

2 电力系统配电自动化中的常见故障

2.1 自动化处理故障

信息技术、人工智能等技术虽能有效促进配电自动化，但在电力系统配电自动化运行中却常常面临诸多问题。比较典型的问题为自动化处理故障，这类故障主要由电力系统结构设计不合理、技术水平偏低、设备性能不佳等引发，从而造成配电自动化难以及时准确地识别和处理故障，导致自动化模块的响应速度慢、动作失效。

2.2 框架保护动作

电力系统配电网自动化的故障类型多且原因也相对多样，框架保护动作一般发生在电流型框架保护中。配电系统运行期间一旦框架泄漏，设备保护动作将使直流、交流进线开关出现跳闸现象。但即使如此，直流馈线开关依旧能维持在正常的运行状态下，能直接通过直流母线，使接触网具备跨区域供电条件。此情况下配电网另一框架泄漏将出现保护动作，直流、交流进线开关、整流变交流开关均跳闸，配电自动化故障更为严重，供电过程中易出现安全事故[2]。如果在配电网中采用负极拒电压的电压型框架，一旦整流电流变为电流，直流进线、馈线开关的动作都有异常现象，动作失效或者动作错误。

2.3 环网电缆故障

环网电缆故障的出现频次高，造成的危害较大，如在实际的工作中未有效预防这类故障，将给供配电带来十分不利的影响，使电力企业遭受重大损失。结合实际的工作情况，环网电缆出现故障的情况下，一旦有关模块识别到异常问题，线路差动将快速启动保护动作，引起跳闸。一旦电缆进线异常，变电所35 kV母线开关将自投，给供配电带来异常风险。

2.4 配电终端通信中断

配电终端为电力系统中的重要构成，其需要收集大量的信息，一旦其通信异常，将难以向上层传输数据，导致整个电力调度受到一定的影响。一般来说，通信光缆、ONU、OLT故障易引起通信异常，在实际的工作中有关人员必须定期、不定期检查通信情况。

3 电力系统配电自动化故障处理

3.1 配电网自动化故障处理

针对配电自动化处理故障，在实际的工作中需合理应用就地智能、分布智能与集中智能技术。就地智能故障自动处理技术不需要借助通信，也不需要配电自动化主站参与，只需要采集本地信息并控制本地执行机构即可处理故障。其一般分为继电保护、自动重合闸、备自投几种。

分布智能故障自动处理技术无需配电自动化主站参与，一般分为无通道、有通道分布智能故障自动处理技术两种。前者无需通信手段即可处理故障，电压时间型馈线自动化技术、合闸速断型馈线自动化技术相对常见。后者需借助通信手段来处理故障，比较常用的技术为邻域交互快速保护技术。

集中智能故障自动处理技术需利用相应的通信手段来处理故障，在一定的通信技术支持下，将各配电终端采集的故障信息传送到配电自动化主站，以这些信息作为基准，集中智能处理故障。

在配电网自动化故障处理中，也需要根据故障类型来选择恰当的故障处理技术。以相间短路故障为例，针对此故障的自动处理，可利用继电保护动作驱动某一断路器跳闸来实现。继电保护可配合的级数有限，仅能粗略隔离和定位故障区域，在继电保护下故障上游区域的供电不受影响，但难以恢复故障下游健全区域的供电。自动重合闸不具备故障定位、隔离功能，但在出现瞬时故障时，能快速恢复全部或部分馈线段的供电。

3.2 框架保护动作故障处理

许多公共设施的电力系统较为复杂，比如地铁线路，为符合安全供电要求，变电所至少要配备2个电流保护装置。当电力系统投入使用后，如果整流器出现异常，系统将立即启动保护装置，直交流进线开关出现跳闸时可间接保护线路。但因为直流馈线开关无跳闸现象，将伴随着跨区供电条件，供电不受影响。一旦直流开关柜发生故障，直流馈线、直流与交流进线、相邻变电所直流馈线等均同步产生跳闸动作，电力系统将进入异常供电状态。

3.3 环网电缆故障处理

许多因素都会诱发环网电缆故障，如在电力系统配电自动化过程中出现了环网电缆故障，最为关键的就是要确定故障类型及原因，以制定更为有效的解决措施。当环网电缆异常时，电缆两侧开关自动跳闸，切除电缆故障，形成故障区与非故障区。35 kV母线开关遇到自投现象时，由一路进线来满足供电要求。如果技术人员检查母联开关时无自投现象，应立即合闸。但如果在电缆头部可明显看到电晕，或者有一定的机械损伤现象，有关人员则需要根据实际情况对该段电缆实施跳闸处理，并切除此段电缆，使其作为进线，创造变电所开关自投条件。

3.4 配电终端通信中断故障

配电终端通信中断故障对供配电的影响也相对较大，如配电网中出现了此類故障，应立即安排专人检查整个通信情况。如经过检查后发现DTU失电，则需要再排查空气断路器、配电房电压互感空气断路器是否闭合。如其均处于正常位置，则需进一步判定互感器柜熔丝是否熔断，检查DTU供电端子。有关人员若借助万用表检查端子的正负极电压为48 V，说明无任何异常，但如电压值过大或者过小，则说明存在异常现象，需紧固端子。紧固端子后如依旧供电异常，说明此故障可能由DTU电压转换装置问题所引发，此时相关人员需立即将此问题上报给有关部门，由该部门安排专人来处理。

一些情况下配电终端电源板上有问题，需要准确判定故障类型，并解决故障。同样可采用上述方式。如DTU电源指示灯正常，有关人员需检查通信网线是否有断开问题，插入是否符合规定，并同步检查DTU死机、ONU过热，如无异常情况，重新启动系统。如DTU投入时间短，在早期有掉线问题，有关人员需遵循行业要求重新设置主站配置波特率、IP地址。考虑到OLT服务异常可能因变电站其他工作所引起，在具体工作中相关人员需动态监测变电站工作，督促相关人员执行操作规范，避免错误操作现象。

4 配电自动化故障处理相关措施

4.1 确定故障源头

近年来，配电自动化建设虽取得了一定的成就，但其整体水平还相对偏低，在系统投入使用后的故障频发，严重干扰了正常的供配电。为此，相关人员需根据电力需求，合理优化配电网络线路，提高线路的电力输送能力。如配电自动化投入使用后发生故障，相关人员必须分析造成此故障的源头性因素。在锁定了该因素后，需采用新技术、新设备，以改变原先的电网结构和电力调度方式。

4.2 判断故障类型

电力系统配电自动化中涉及了多种专业化设备，想要减小故障造成的损失，降低风险，电力企业必须构建完善的配电自动化管理制度，重视安全管理。电力系统配电自动化建成初期，有关技术人员需进行试运行，根据运行过程及结果，预测后续投入使用后可能出现的问题，针对几种故障制定对应的解决措施。

配电自动化电路系统中一旦出现故障，自动化系统需率先整合与分析数据，分析故障问题的类型，并及时切断故障电路或者设备，将故障设备与非故障设备隔离开来。当相关人员解决了设备故障后，再重新启动设备，将此设备与其他设备之间建立连接关系，重新开始运行设备及电力系统[3]。

4.3 谨慎管理故障类型

如果电力系统中某一设备或者某些设备在运行过程中发生了故障，相关人员又未采取专业化处理措施，将引起电力损耗或者安全事故。针对故障设备的处理，有关人员必须全面记录和处理设备信息，将此信息作为故障排查、原因分析的参考。配电自动化系统的构成复杂，在系统投入使用后自动化模块可自动采集相关设备的运行参数、状态信息，并将这些信息保存在相关文件中。

5 结束语

当前电力工程配电自动化取得了明显进步，不仅相关技术有所发展，也在工作中产生了大量的实践，为转变电力供应、配送与调度方式提供了技术保障。但电力系统配电自动化过程中依旧存在各种故障，影响了系统的稳定运行，针对于此，相关人员需重视故障分析与处理，合理采用故障处理新技术。

参考文献

[1] 杨偲.配电自动化技术在智能配电网建设中的应用研究[J].电子测试，2022，36（20）：113-115.

[2] 刘玉溪，孙小雯.配电自动化系统中相间短路故障的判断与处理[J].电子技术，2022，51（9）：236-237.

[3] 许冰，王满意，李斌，等.配电自动化系统单相接地故障定位分析与改进[J].大众用电，2022，37（8）：60-61.

收稿日期：2023-09-20

作者简介：王腾飞（1991—），男，江苏徐州人，硕士研究生，工程师，研究方向：电力系统及其自动化。