简谈配网自愈控制原理及其应用

简谈配网自愈控制原理及其应用

陈乐晖

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东 潮州 521000）

摘 要:随着社会经济的不断发展，人民的用电需求不断增加，对供电可靠性的要求也随之增高，而配网自愈技术能够实现快速故障定位、快速隔离故障区域并对非故障区域恢复供电，能够提高供电可靠性，是实现智能电网建设的重要一环。本文主要阐述了配网自愈的控制原理，论述配网自愈控制技术研究及实例分析。

关键词：配电网；运行方式；自愈；供电可靠性

1 引言

配网自愈是智能电网的一种关键技术，是当下配电网自动化技术的一个研究热点。配网自愈，简而言之，就是利用自动化终端和配电主站，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，诊断出故障区间并将故障区间隔离，自动恢复对非故障区间的供电。建设自愈电网，最重要的目的就是为了提高供电可靠性，减轻生产运行人员的停电抢修压力，减少因停电时间长导致的客户投诉，减少停电抢修恢复作业过程中可能出现的安全隐患。

2 配网自愈技术概述

配网自愈技术可分为就地自愈与主站自愈，而对于主站自愈，根据主站与就地的协同程度，又可分为主站集中型和主站就地协同型。再根据现场自动化设备投入的就地逻辑种类，主站就地协同型分为主站与级差保护协同型、主站与电压-时间/电流协同型、主站与智能分布式协同型3类。

就地自愈技术：通过终端保护配合、时序配合或相互通信，实现隔离故障区域，恢复非故障区域供电，并同步将终端的保护动作情况上报至主站。

主站自愈技术：主站自愈判断故障区域上游原则为：距离故障最近的一个有保护信号的开关，作为故障上游边界。判断故障区域下游隔离原则为：距离故障最近的一个没有保护信号的开关，作为故障下游边界。

主站集中型：通过主站收集终端上报的保护信号，判断故障区域，并控制现场自动化开关进行故障隔离、非故障区域复电，所有操作均由主站完成。

主站就地协同型：该类型与就地自愈的区别在于增加了主站的参与，将主站自愈与就地自愈相融合：故障区域定位、隔离以及非故障区域上游的复电交给“就地”完成，非故障区域下游的复电则交给“主站”完成。根据现场自动化设备投入的就地逻辑种类可分为：

（1）电压-时间/电流式主站协同模式：是由配电终端就地完成故障定位及隔离，由主站完成非故障区域转供。

（2）级差保护式主站协同模式：是由配电终端就地跳闸快速完成故障区域上游隔离，由主站完成故障区域下游的故障定位、隔离及非故障区段恢复。该模式下，主干线除了投入级差保护的开关，其他自动化分段开关只实现告警功能，不进行跳闸。主站则通过收到的保护信号和现场开关分合闸状态，通过遥控分合开关完成故障下游的开关隔离及下游复电

（3）智能分布式主站协同模式：由配电终端就地完成故障定位、隔离及恢复供电，主站验证就地动作正确性，并作为后备保护远程遥控优化故障处理情况。

3 配网自愈整定原则

实现自愈需要对自动化开关进行整定，投入自动化逻辑功能：包括“电压-时间”型逻辑功能和“电压-电流”型逻辑功能；通过设置得电合闸时间X、故障检测时间Y、失电分闸时间Z、联络转供时间XL等关键参数并配合变电站内断路器重合闸动作，实现线路故障区隔离和非故障区快速恢复供电。

（1）得电合闸时间X参数整定原则：考虑变电站内10kV馈线只投一次重合闸，同时需与站内断路器储能时间及重合闸充电时间配合，保证站内开关第一次重合闸动作后有足够时间做好第二次重合闸的准备，按照站外出线的第一级电压-时间型配网自动化开关的关合延时时间（X时间）整定取42秒，往后各级自动化开关的X时间整定可取7秒。

（2）故障检测时间Y参数整定原则：考虑配网自动化开关合于故障后馈线断路器可靠切除故障时间，同时满足在下一级自动化开关合闸前本级自动化开关关合可靠返回，各级自动化开关的关合确认时间（Y时间）整定可取5秒。

（3）失电分闸时间Z参数整定原则：考虑与上级110kV（35kV）电源线路重合闸时间配合，防止上级110kV（35kV）电源线路重合期间自动化开关误分闸，保证10kV线路失压时自动化开关正确动作，各级自动化开关的分闸延时时间（Z时间）整定可取3.5秒。

（4）联络转供时间XL整定原则：处于线路联络位置的分段开关，在两侧有电压、分闸状态下，单侧失压后关合的延时时间。联络开关投入的时间=站内线路断路器保护最末段动作时间+线路断路器第一次重合闸时间+沿线自动化负荷开关设置的关合延时时间之和+沿线自动化负荷开关合闸动作时间之和，这个时间是不固定的，是根据线路上安装的自动化开关个数决定。

4 配网自愈半自动与全自动执行

自愈根据运行状态分为半自动方式与全自动方式。

半自动方式：由现场的自动化开关根据内设逻辑自动执行故障隔离，配网调度员通过主站提供的故障定位区域及转供策略，结合自动化开关闭锁信息加以决策并执行转供操作。

全自动方式：从故障定位到故障隔离到非故障区域转供均由主站自动执行，全程无需调度员参与决策及操作，该模式下跳过人工判断可以实现快速自愈。采用配网自愈全自动方式的线路在遇到缺失上下游边界开关保护信号或闭锁信号等“迷惑”主站判断故障区域已隔离的行为导致主站无法确认是否满足转供条件的情况下，全自动方式则会转换为半自动方式。

（1）故障场景（级差保护故障示例）

东湖线站外开关 A1、A2，东兴南线站外开关 B1、B2 为投入了保护跳闸功能的断路器。 其他开关为具备遥控功能的自动化开关，但未投入保护跳闸功能，未在示例图中体现。当故障点发生在 A1-A2 之间，A1 断路器检测到过流，保护直接跳开 A1 断路器。

（2）全自动执行场景

全自动模式下，系统自动确定故障区域隔离和非故障区恢复的最优方案之后自动进行控制操作，东湖线经主站自愈实现自动隔离故障、自动恢复下游非故障区域送电。

（3）半自动执行场景

半自动（交互）模式下，由系统推出处理界面、调度员根据系统提示故障隔离、非故障 区域恢复供电策略逐步点击执行，东湖线经主站自愈实现故障隔离，下游非故障区域转由东 兴南线供电。

（4）全自动、半自动的区别以及条件

全自动、半自动的区别在于是否人工干预 。

全自动执行采用自动闭环方式处理馈线故障时，系统自动确定故障区域隔离和非故障区 恢复的最优方案之后自动进行控制操作。在自动控制操作之前，将在控制台上推出交互处理 界面做倒计时的等待，当倒计时完成后，系统开始自动控制操作。并在交互界面和告警窗上 显示控制过程信息以及告警。

半自动执行采用半自动开环方式处理馈线故障时，系统自动确定故障区域隔离和非故障 区恢复的最优方案之后，由系统推出处理界面，调度员根据系统提示故障隔离、非故障区域、恢复供电策略逐步点击执行。

5 配网自愈技术应用与扩展

配网自愈技术的应用范围非常广泛，除了上文介绍到的，还可以应用到以下几个方面：

负荷优化与调节：配网自愈系统可以根据负荷情况和电网状态，智能地调节负荷分布，以避免过载和负载不均衡现象。系统可以根据实时数据和预测模型，优化电网运行策略，提高电力利用效率。

智能预警与维护：配网自愈系统能够通过传感器和数据分析，实时监测电力设备的工作状态和健康状况，识别潜在的故障风险。系统可以提前发出警报，并采取相应的维护措施，避免设备故障带来的停电和影响。

可再生能源接入：随着可再生能源的快速发展，配网自愈技术可以帮助电力系统更好地接纳和管理分布式可再生能源，如太阳能和风能。通过实时监测和制，配网自愈系统可以确保可再生能源的平稳接入，并优化供电方案，实现智能调度。