配电网故障处理的实施和现状

【摘 要 】　配电网直接面向电力企业最终客户,并直接怎么写作于广大用户.它覆盖着城市的每个角落,并通过低压配电网延伸到千家万户,承担着向城市中小用电客户的供电功能.据有关统计,城市的99.　97%的用电客户数都是通过城市中低压配电网接入的,占城市的售电量75%之多.

【关 键 词 】　配电网；故障；现状

1.　故障定位、故障隔离和恢复重构分别是什么

配电网中由于各种各样的原因,会发生故障影响对用户的供电.配电网中的故障一般可分为两类：瞬时性故障和永久性故障.

配电网的故障智能定位指的是在故障发生后,主站根据装设在配电网中的智能化采集、通信和控制单元收集到的数据,结合配电网的实际运行情况,利用网络信息和故障信息来自动地判别故障发生的位置,并且在网络结构的拓扑图上反映出故障点.

配电网的故障自动隔离指的是在判别了故障的位置之后,根据网络的拓扑连接,自动查找到和故障点直接相连的所有开关,利用通讯线路遥控断开这些开关,把故障点和正常的网络隔离开来,为下一步的恢复重构做好准备.

配电网的恢复重构指的是故障发生后,主站利用己有自动化功能定位了故障并且自动隔离了故障之后,寻找到需要恢复供电的区域,重新调整配电网中的联络开关和分段开关的状态,在所有可能的开关运行状态中快速地找出一套既能满足网络运行条件又能使目标函数最小的开关运行方案,并且通过遥控开关尽快地恢复对停电用户的供电.

2.配电网的故障处理模式

2.1早期的故障模式：在自动化水平较低的早期,故障恢复主要依靠装设在配电线路上的故障指示器.故障发生后,工作人员依靠故障指示器找到故障位置,利用柱上开关设备手动隔离故障区,人工恢复非故障区的供电.这种早期模式自动化水平较低,故障处理时问较长,但是由于投资不高,目前在我国城乡配电网中仍然广泛采用[1].

2.2配电自动化的故障恢复模式：这种模式（简称DA）主要设备是FTU结合断路器或负荷开关构成的具有重合功能的分段器.它是指现场的FTU具备自动故障判断隔离及供电恢复的能力,不需要通信与主站系统参与.主要有电压时间型（根据变电站出线保护重合闸到再次出现失压的时间确定故障区域）和电流计数型（根据重合器开断故障电流动作次数确定故障区域）两种.此类方法的显著优点是成本低,不需要通信与主站参与,但是受原理的局限,这种方法适合于网架结构比较简单、主要是双电源供电的“手拉手”线路,比如农村或城市郊区的配电网,以及不具备通信手段或通信条件不完善、可靠性要求不高的场合.

2.3配电管理系统的故障恢复模式：这种模式（简称为DMS）的主要设备是有遥控功能的负荷开关、故障指示器、有通信功能的FTU、通信信道和主站系统.它是通过现场的FTU将检测的故障信息通过通讯设备上传给主站,由主站通过接收到的故障指示信息和配电网的实时拓扑信息,按照一定的算法确定故障区域,下达操作指令给相关的FTU跳闸隔离故障.然后,主站通过供电恢复决策计算,确定恢复方案,对非故障停电区域恢复供电,完成负荷转供,这也叫DMS处理方式.这种模式的特点是自动化水平高,适用于复杂结构的配电网,并且可以考虑实际负荷水平和网络约束.

随着我国城市中低压配电网的大力改造为DMS故障处理模式的实施创造了条件.DMS模式依靠智能软件对全网作出实时分析和判断,得到可行的、优选的故障处理方案,并且能够保证满足网络的拓扑约束、设备的容量约束和用户的电压质量.所以,基于DMS模式的故障自动处理的算法就成作者简介：杨永（1983.05）,男,宁夏固原,大学本科,助理工程师,主要从事10kV及以下配网设计、施工管理及配网自动化.

为当前的研究热点.

3.DMS模式故障处理算法的研究现状及发展

3.1馈线电网模型的研究：配电网的数学模型是馈线自动化的基础,不同的模型建立方法将严重影响配电自动化实施过程.提出了采用等长邻接表来描述配电网的模型,是一种比较好的方式,但它把结构连接表和负荷连接表分开描述,导致了引入变量扩大,在实际的配电自动化过程中是没有必要的[2].有些书中采用的简化网络模型,这种模型是将馈线上的断路器、分段开关和常闭联络开关作为节点进行编号,以节点为支路的分界,然后按照一个方向确定这些节点、支路的连接关系,最后根据各节点的有向连接关系构造网络描述矩阵[3].到目前为止,所有模型存在共同的问题是只把供电线路及其它附属设备作为支路,网络中的开关（包括断路器、负荷开关）作为节点,而没有考虑实际馈线上没有负荷开关的分支处所加装的故障指示器.

3.2故障定位算法的研究：DMS模式中的故障定位是故障处理过程中一个重要的方面,如何根据SCADA系统采集的全网络信息准确的定位故障区段是故障定位算法需要研究的问题.故障定位的第一类算法是矩阵法[4],这类算法的基本思路是生成对称的网络描述矩阵和故障信息矩阵,将两矩阵相乘,为防止误判还需将相乘的结果进行规格化处理,根据最后判别矩阵中的元素的异或运算结果确定故障区段.第二类是短路电流特性判据法,该类算法的原理是：如果故障过电流从支路的一侧流进而没有从支路的其它节点侧流出,则该条支路发生故障.这种算法原理简单,容易编程,计算速度快,但是不适用于弱环或有分散电源的配电网络.

3.3供电恢复算法的研究：供电恢复算法是故P自动处理的重要环节,目前存在的算法大致可分为固定逻辑法、专家系统法、自动优化决策法.

固定逻辑法：它是针对特定网络中不同元件故障后的供电恢复操作进行的逻辑编程.当一条馈线上出现故障时,记录下预先确定的恢复操作,在校验实际拓扑与记录相匹配时,将操作指令传送下去.这种方法对于解决联络开关较少的简单配电网络（农村架空配电网）的故障处理比较有效、实用.但是这种方法没有通用性,而且还存在对于复杂的配电系统,当系统运行方式发生变化时逻辑关系难以描述的问题.

专家系统法：上个世纪的90年代后期,人们将专家系统用于解决配电系统供电恢复问题.所采用的方法主要是将停电区域划分成几个组,力图按组恢复供电：如果运行约束不能恢复某一个或几个区域组的负荷,则采用按区域J恢复供电的方案,如果按区域恢复供电也会引起运行的约束越限,则考虑将馈线的负荷进行转移,力图尽可能多的恢复负荷.这种方法便子解决复杂配电网络的供电恢复问题,但是开发周期较长,而且开发通用的决策计算软件困难比较大.

自动优化决策法：这类算法采用优化技术在全网络范围内对供电恢复方案进行决策.有些书中提出的一阶负荷矩阵法就是一种优化算法[1],该算法以非故障停电区域转移负荷功率来进行供电恢复优化计算.目前安装在负荷开关处的FTU一般都有电流测量,因而如何利用电流量测量来进行决策优化是需要解决的问题.

4.　结束语

目前,我国配电网架普遍比较薄弱,缺乏整体规划.绝大多数都是树状网,配电网主干线界面较小,且多为架宏线路,供电半径大（尤其是农网）,导致损耗严重,电能质量差.故本文做了一个配电网故障处理的实施,研究配电网故障的一些现状,希望能够给大家提供些参考.