配电系统故障处理过程中的阶段划分及其具体工作内容分析

【摘 要】配电自动化馈线环境下的故障处理，重点在于线路自愈功能，何为自愈？实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生，提升电网运行的可靠性。因此快速故障定位、快速隔离故障，恢复非故障区域的供电，最大可能的减少停电时间和停电面积，显著提高供电可靠性和电能质量是智能配电的基本要求。

【关键词】配电系统；故障处理；运行状态；故障隔离；供电可靠性；电能质量；综合效益

0 引言

实现配电网络自动化，能自动将故障段隔离，非故障段恢复供电，通过选择合理的与本地相适应的综合自动化系统方案，在实施一整套监控措施的同时，加强对电网实时状态、设备、开关动作次数、负荷管理情况、潮流动向进行采集，实施网络管理，拟定优化方案，提高了配电网供电可靠性，使99.99%的供电可靠率得以实现。另外，联络开关与切换开关相互配合，可以使由故障造成的部分失电负荷转移到其它系统，恢复供电，从而缩短非故障线路的停电时间。

1 故障处理的第一阶段

故障发生瞬间，故障的开断和清除。通常由高压断路器配合以继电保护自动化装置在毫秒级内完成，如果继电保护速断动作，整个故障持续时间在100毫秒左右。但现在配电系统内特别是线路上，有多级开关串联安装运行，采用传统的电流保护原理的继电保护装置难以实现多个开关的互相有效配合，出现了保护的快速性与选择性的矛盾，一般出现故障后为保证故障的快速切除，都是让变电站出口保护先动作，扩大了停电范围，也没有充分利用多开关级联的优点，使保护的快速性和选择性上发生了矛盾。

2 故障处理的第二阶段

故障区段的隔离和非故障区域的恢复供电。持续时间一般是秒级至分钟。过去配电线路大都是辐射性结构，且线路上没有其它开关，因此故障被开断的同时整个线路作为故障区段也全被隔离了。但现在配电线路往往采用环网供电或具有多电源供电结构的网络模式，因此故障后仅需要隔离故障区段，故障点前的非故障区段部分可以维持正常供电，故障点后的非故障区段可以通过转移供电方式由其它电源供电。这也是配电自动化技术中重点关注的问题。

故障电流被开断后，故障处理的另一项重要任务是隔离故障区域，恢复非故障区域的供电（或通过联络开关转移供电）。在没有实施配电自动化的线路上，通常依靠人工到现场手动操作完成。

（1）集中式控制：在一些已经实施了配电自动化的线路上，往往采取主站集中控制的方式，即FTU负责检测故障电流，控制中心的主站收集FTU的信息，并进行网络拓扑分析确定故障区域，下发控制命令让相应的开关跳闸以隔离故障，让联络开关合闸以实现转供。

（2）就地控制功能：有些配电线路采用电流分断器、电压分断器或重合器进行故障处理。电流计数型的分段器要求出口多次重合闸，电压―时间延时型的分段器开关动作次数多，时间长，转供时会对相邻线路有短路冲击，因此使用效果受到了限制。简单的重合器方案，保护配合困难，转供时有时也会对相邻线路有冲击。但上述这些就地控制方案中，不需要依赖通讯和主站系统，而可以独立工作，这是他们的优点。

（3）分布式智能方案：它吸取了分断器和重合器的优点，尽可能屏蔽了它们的缺点。传统的重合器和分段器大多是只根据线路电压或电流状态之一作为故障判断的判据，而新型的分布式智能网络重构方案利用了电压和电流两个信号作为故障段的判据，故又称为V-I-T（电压-电流-时间）型网络重构方案。该方案具有以下先进之处：

A、利用了电压和电流两个信号作为故障段的判据，充分考虑了故障后线路失压和过流次序和规律，制定出全面的网络重构方案。该方案的参数配置不受线路分段数目和联络开关位置的影响。

B、当利用智能负荷开关组网时，线路上各个开关按预先整定的功能相互配合自动隔离故障、自动进行故障后网络重构；当利用重合器或断路器组网时，能够发挥重合器或断路器的开断和重合能力，迅速就地切除并隔离故障，恢复非故障线路供电。

C、当建立主站和通信系统后，它自动升级为完备的FTU，既可以向主站汇报所有遥测遥信数据。也可以接收主站的遥控命令；但故障处理功能仍然可以独立完成，因此它实现故障隔离和负荷转供的可靠性大大提高。

3 故障处理的第三个阶段

故障点的定位和排除故障，此阶段通常需要数十分钟至若干小时。配电系统线路结构复杂、分支多，输电系统采用的故障测距、定位方法一般在配电系统不适用。而配电系统的单相接地故障的检测和定位就更复杂了。目前，配电系统大多还不能对配电线路进行全部监测和控制，即使在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段，故障后寻找故障点往往要耗费大量物力和人力。由于配电网密布城乡及山区，终年处于户外，经受风雨冰霜、雷电及日益严酷的环境污染等恶劣条件影响，加上不可预测的人为因素，造成配电网短路停电的事故时有发生，一旦发生故障，如果没有技术手段，就不能迅速地确定故障所在的位置，只能靠人海战术，派大量寻线人员四处查找，效率很低。在中性点不直接接地的配电系统中对于单相接地故障，尽管没有大的短路电流，但由于故障后，非故障相的电压升高1.73倍，如果不能及时排除，会引起新的短路故障，而且故障点还存在安全隐患，因此也需要快速隔离故障区段，但在配电线路上定位单相接地故障点就更加困难。一种基于故障指示器技术的故障自动定位系统较好的解决了该问题。给现场安装的故障指示器分别进行地址编码，故障后这些动作了的故障指示器借助于适当的通讯通道，将地址信息发送到监控中心，监控中心装有一套基于地理信息系统（GIS）的故障定位软件。在具有地理背景的配电网络接线图（地理延布图）上，都标出了与现场实际安装的指示器地址码一致的故障指示器。故障后，在收到现场发回来的动作了的故障指示器的地址码后，计算机系统自动进行网络拓扑分析、故障定位分析，自动给出故障位置信息。利用故障指示器的状态指示可以帮助巡线人员从变电站沿着故障电流通路方向或故障信号电流方向找到故障点。在城市电网、交通便利地区一般沿着故障电流通路方向巡线比较容易，但在郊区、农村、山区有时就比较困难一些，因此定位故障区段、故障点需要的时间就会长一些。如果我们不到现场巡线就能知道故障区段和故障位置，在很多情况下会大大提高故障的处理速度和效率，从而能减少停电时间和更快的恢复故障区域的供电，提高供电可靠性。

4 结束语

总之，配电自动化是实现智能配电网的重要组成部分，其以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，综合利用多种通信方式，实现对配电系统的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科学管理。实现配电网络自动化，能自动将故障段隔离，非故障段恢复供电，通过选择合理的与本地相适应的综合自动化系统方案，在实施一整套监控措施的同时，加强对电网实时状态、设备、开关动作次数、负荷管理情况、潮流动向进行采集，实施网络管理，拟定优化方案，提高了配电网供电可靠性。

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