就地智能式配电自动化的故障区域判定

胡列翔²

　　（1．湖州电力局，浙江湖州313000；2．杭州市电力局，浙江杭州310009）


摘要：就地智能模式的配电自动化技术能够自动隔离故障，但不能自动报告故障区域。通过分析线路故障区域隔离时有关开关动作的时序，提出在SCADA系统中由变电所内线路开关跳合时间特征来实现故障区域自动判定的方法。线路故障计算机判定
近几年，随着经济的发展，对供电可靠性要求越来越高。为满足用户日益增长的需求，供电企业需要在电网、设备、管理等方面不断地加以改造和完善，提高供电可靠率。加大配电网的建设和改造力度，增加配电网的科技含量，提高配电网自动化水平。实践表明，配电自动化的实现将使供电更可靠、人员投入更节省、整个系统操作更有效。配电自动化一般可分3种模式：就地智能式、设有通信联络的主从单片机式和以“四遥”为特征的计算机实时监控式。第1种模式较为经济、有效，故下面作重点介绍。在第1种模式中，架空线路的杆塔上装设负荷分段开关、智能操作控制器(RTU)和PT／CT等设施，线路故障隔离靠控制器的合理整定与配合来完成。由于这种模式各控制器之间、控制器与变电所之间没有通信联系，因此当故障隔离完成后，调度和运行人员如何较快地判断故障区域以便及时进行检修将成为一个较突出的问题。

1典型故障隔离的时序分析
隔离时的时序分析的设定：
(1)变电所内开关具有2次重合闸功能，跳闸后再重合的时间为5s。
　　(2)线路分段开关具有失电分闸、瞬时来电闭锁合闸、合闸后5s内失压闭锁和一侧来电延时7s后合闸功能。
　　(3)联络开关具有一侧失电延时45s合闸、失电侧瞬时来电闭锁合闸功能。
　　(4)分段开关、联络开关在失电分闸后再来电的时间小于3．5s时自动合闸。
1.1A段故障时
　　设故障前线路各开关状况如图1(a)所示。当A段发生永久性故障时，K1跳开,K2、K3失电分闸，K4感知一侧失电，延时计数开始。K1跳开5s后第一次重合，因合于故障线路而再次跳闸，在此期间，K2感知“瞬时来电”即启动闭锁合闸功能。K1经过5s延时后进行第二次重合，同因合于故障线路而跳开。当K4延时到第45s时自动合闸，K3再延迟7s自动合闸，于是线路的B、C段恢复送电，A段故障被隔离见图1(b)。上述时序关系见图2。


1.2B段故障时
　　设故障前各开关的状态如图3(a)所示，当B段发生故障时，K1跳开，K2、K3因失压而分闸，K4感知一侧断电，启动延时计数。K1跳开后5s进行第一次重合并成功，K2得电后7s自动重合，因合于故障，故K1再次跳闸。在此期间，K2因“合闸后5s内失压”而启动闭锁合闸功能，K3因感知“瞬时来电”也闭锁合闸。K1经5s延时后，进行第二次重合，A段恢复供电，K2、K3因启动闭锁合闸功能仍处分位置而将故障隔离在B段。C段在K4延时45s后合闸而送电。至此，线路运行状态如图3(b)所示。上述过程的时序见图4。

1.3C段故障时
设故障前线路运行状态如图5(a)所示。当C段发生故障时，K1跳开，K2、K3分闸。K1延时5　　s后第一次重合，K2、K3在得电后依次延迟7s合闸，因K3合于故障，故K1再次跳闸，此时，K3因“合闸后5s内失电”而启动闭锁合闸，K4因感受到“失电后瞬时来电”同样启动闭锁合闸。K1经过5s后进行第二次重合，使A段恢复送电,K2在延时7s后重新合上，使B段恢复送电，C段因K3、K4闭锁合闸而被隔离见图5(b),上述过程的时序见图6。


2故障区域的计算机判定
由于就地智能模式的配电自动化技术在杆上各开关控制器与变电所或调度所中心之间没有建立通信联系，所以线路上各开关的运行状态如何，就不能象SCADA系统那样实时地反映在计算机画面上。因此，当线路某处发生永久性故障时，有关人员就不能尽早地了解这一信息，通常是要靠用户投诉以后才能知道何处发生停电故障，从而延误了检修时间。如何及时地把故障区域直接自动地显示在SCADA系统的计算机显示画面呢？其基本思路是：利用变电所内自动化系统（或远动装置）采集到的开关事件顺序记录(SOE)，分析有关线路开关动作的时间特征，并据此判出该线路故障区域。其实现方法之一如图7所示。图7中所示的被挂接在SCADA系统上的计算机(称故障区域判别工作站)将用于实现配网线路故障区域的自动判定，其任务就是从SCADA系统数据库里取出SOE记录，进行分析、判别，并将判别结果送回数据库,供有关工作站调用和共享。


SCADA系统数据库保存了该系统所采集的各个变电所设备的遥测、遥信信息，其中包括开关动作的事件顺序记录(记录了变电所中各开关每次合/分的具体时间,精确到毫秒级)。在开关动作的事件顺序记录中，有很大部分是与故障区域分析判别无关的信息，应加以剔除，因为软件所需要分析的只是与杆上配电自动化相关的一些线路开关的SOE记录。处理过程大致如下：
　　(1)读取SCADA系统的SOE记录，剔除无关部分。
　　(2)进行分类和排序(按线路开关编号分类，按动作时间排序)。
　　(3)计算每个开关在运行状态由跳闸到第一次重合，由第一次重合到再次跳闸，此次跳闸到第二次重合等时间段。
　　(4)根据计算结果和开关最终的运行状态，与前述的典型时序进行比较，确定故障是在本线路的第几段中。
　　(5)将确定的结果送回到SCADA系统数据库中预定的共享画面上，供调度员、运行值班员或配电线路检修人员查阅和参考。
　　该方法简单易行，实时准确。不需要修改SCADA软件，也不用在变电所内的线路开关上加设装置，充分利用了SCADA系统现有的信息资源和该系统提供的实时性。
　　虽然以上讨论假定线路均是不分支的，但其原理同样适用于分支线路，所不同的只是将分支线上开关的延时整定为不同于干线上任一开关的延时即可。
3结束语
在当前的技术经济条件下，对如何进行配电自动化建设，采用哪种配电网自动化模式，现在还没有统一的规范和标准。采用就地智能模式的杆上配电自动化方案是较有效、经济的方案之一，同时也是高层模式配电自动化的基础。如果在规划和设备选型上做到留有“四遥”接口，那么一旦通信条件具备，就很容易升级。虽然较高层次的配电自动化模式比就地智能模式要优越得多，但它的投资是巨大的，对供电企业来说，花同样的投资所得到的投入产出比是大不一样的。因此，在第1种模式下，如何利用现[1][2]下一页