摘要：　结合山东某市城网自动化项目开展的研究工作、方案设计与实施情况介绍了配电网故障的自动诊断、隔离及恢复技术，此技术由变电站监控机和控制中心主控计算机两级控制来实现，并对提高配电网可靠性的效果进行了分析。
关键词：　配电网自动化； 故障自动诊断； 隔离与恢复

Abstract： The auto-analysis,isolation and restoration of power distribution network fault is introduced on the basis of the analysis and implement of distribution automation in Shandong.It is realized by two control levels of substation computer and control center computer.The effect on the distribution network reliability is also analyzed.
Keywords： power distribution automation； fault auto-analysis； isolation and restoration

0　引言

　　在配电网中，当有元件(线路或变压器)发生故障时，继电保护动作，相应的断路器跳开，故障被隔离，同时也造成原先通过这些元件供电的区域停电，或使有的设备过载运行。故障自动诊断、隔离与恢复就是进行故障诊断分析，产生一个最优的隔离和恢复故障的方案，方案的目标是执行过程时间最短，恢复的负荷最多。其所需满足的约束条件是各元件的负载在限定值以内和各节点的电压符合要求。实现故障的快速定位、隔离与恢复，大大减少了用户的停电时间，从而提高系统的可靠性。
　　故障的诊断、隔离与恢复的发展可以分为3个阶段：
　　a. 故障的隔离与恢复只能由安装在柱上的故障检测器和分站的自动重合继电器来完成；
　　b. 在柱上安装了RTU，实现了远方对开关的遥控和监视；
　　c. 建立了以第二阶段为基础的利用高性能的计算机进行分析，来完成故障的自动诊断、隔离与恢复，使配电网自动化上了一个新的台阶。

1　配电网故障自动诊断、隔离与恢复的原理

　　当发生某故障时，经过此功能模块的分析判断，得出隔离故障与恢复供电的操作步骤。根据此结果，操作员可以选择自动或手动方式来进行操作。

3　两级控制的职能划分

4　程序实现

4.1　程序编制原理
　　城网故障的自动诊断、隔离和恢复的本质是根据系统的网络拓扑分析来发现故障、隔离故障源和寻求新的最优的网络路线，实现恢复供电，其程序的编制原理如下。
　　首先，建立一个可存储各种信息、识别所有能改变网络拓扑结构的开关和刀闸、便于表达和搜索的网络拓扑结构。此网络拓扑结构信息可利用节点关联表来表达。在建立此关联表之前先建立配电网的节点模型，然后根据此模型建立开关—节点关联表、母线—节点关联表等。利用SOE信息和拓扑信息判断故障后系统分为几个孤岛，各个孤岛的电源存在情况和负荷分布情况等，找出待恢复的孤岛。
　　其次，对待恢复的孤岛分析其所有的开关、刀闸，得出作为基于宽度优先搜索最优路径的根节点，然后进行故障诊断，隔离和寻找有裕度容量的电源点，并将到根节点最短路径的电源点作为目标点。若出现过负荷等不满足约束条件时，则采取减少待恢复负荷的策略，来消除过负荷。
　　最后，根据最终确定的目标点，判断操作顺序，确定操作内容，然后根据不同的操作方式进行操作。
4.2　隔离与恢复的方式
　　获得最优的故障恢复供电顺序后，有两种方式来实现。
4.2.1　自动方式
　　程序确定最优恢复供电顺序后，将操作顺序、操作开关及其位置等信息以对话框的形式在计算机屏幕上显示出来，并按照操作顺序自动下达每一步操作命令，在操作结束时给出操作成功与否的提示信息。当操作成功时，系统图上的系统状态变为故障被隔离和恢复后的状态；不成功时则给出在哪一步操作时发生了故障，供系统操作员来参考分析。这样不仅减少了恢复供电所需的时间，同时也在一定程度上防止了调度员出现误操作等情况，因而大大减少了用户的停电时间，提高了城网自动化系统的可靠性。
4.2.2　手动方式
　　当确定最优恢复供电顺序后，将操作顺序、操作开关及其位置等信息以对话框的形式在计算机屏幕上显示出来后，调度员根据其操作顺序来进行遥控操作，以恢复供电。

5　可靠性分析

　　故障自动诊断、隔离与恢复措施可大大提高配电网的供电可靠性。可靠性分析的基本指标是停电频率、平均每次停电时间和年停电时间。对图1所示典型线路，当c段故障时各段恢复供电所需时间在不同情况下的分析对比，如图4所示。图4(a)显示的是没有故障自动诊断、隔离与恢复功能，而通过用户举报再由配电中心根据投诉地点到现场去处理时线路各分段的停电情况；图4(b)则是具备此功能的故障后各段的停电情况，显示出自动隔离与恢复的操作所需要的时间，一般为2～3 min。通过对比图4(a)和图4(b)可看出自动隔离与恢复可使负荷点的停电时间减少80%，大大提高了配电系统的可靠性，使城市配电系统的供电可靠性上了一个新的台阶。

作者简介：
　　白树忠(1965-)，男，硕士，讲师，研究领域为变电站综合自动化，信号与信息处理；
　　胡振国(1972-)，男，硕士，研究领域为变电站综合自动化。

白树忠（山东工业大学　电力工程学院，山东　济南　250061）
胡振国（山东工业大学　电力工程学院，山东　济南　250061）

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