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摘要：相间短路故障处理是配电自动化系统最重要的功能之一，该领域一直都是研究热点，已经取得了基金项目：国家电网公司科技项目大量的研究成果，但是许多配电自动化系统的故障处理模块并没有充分利用这些成果，而且已有成果也尚不能解决在工程应用中遇到的一些实际问题。文中对配电自动化系统中相间短路故障处理策略进行了分析。
关键词：配电网；配电自动化系统；相间短路故障
1导言
随着配电自动化的建设，配网调度模式也在日益优化，逐步实现基于配电自动化系统的快速故障隔离和负荷转供技术。由于配电网规模庞大、线路拓扑复杂，目前的建设尚处于投运、验收、试验的初级阶段。随着改造工作的大力推进和有效开展，配电自动化的全覆盖指日可待。
2配电自动化
电力系统由发电、输电和配电三部分组成。其中元件保护成为发电环节的集中保护因素，它的目的就是将发电厂发生电气故障的设备损失量最小化。输电线路的保护成为输电网的重点保护因素，它的目的就是为了稳定电网。馈线保护成为配电环节的主要保护因素，因为配电网展现出强大的稳定性，所以馈线故障的切除是不需要快速进行的。不同的配电网需要不同的负荷供电可靠性，同样也具备不同的供电质量。很多的配电网只重视线路故障对售电量的影响和配电设备寿命的影响，却忽略了配电网故障影响到电力负荷。
我国当前的配电网自动化系统分为两种，分别是集中智能式和分散智能方式。其中集中智能式主要针对事故发生后的故障隔离和网络重构，配网调度系统中包含了隔离、重构的判断和处理。通信网络成为隔离和重构瞬间系统的强大依赖性，配电系统的电参数可以供终端设备进行使用，但是没有对应的控制措施。
3配电自动化系统主站的故障定位方法
3.1相间短路故障定位判据
【定位方法2.1】对于开环运行的情形，若一个区域的一个端点上报了短路电流信息，并且其他所有端点均未上报短路电流信息，则反映该区域内发生了相间短路故障；若其他端点中至少有一个也上报了短路电流信息，则反映故障不在该区域内。
【定位方法2.2】对于闭环运行的情形，若一个区域的所有经历了短路电流端点的故障功率方向都指向该区域内部，则反映该区域内发生了相间短路故障；若至少有一个经历了短路电流端点的故障功率方向指向该区域外部，则反映故障不在该区域内。上述判据适用于区域内相间短路故障，对于区域间相间短路故障(如：两相短路接地)，则需要分别针对发生短路接地的各个相别应用上述判据进行接地定位。
3.2多重相间短路故障的分辨性判据
3.2.1多重区域内相间短路故障的分辨性
若存在长辈与晚辈关系的区域同时发生区域内相间短路故障，则这些区域内相间短路故障无法分辨，其余情况下的多重区域内相间短路故障都可分辨。
3.2.2多重区域间相间短路接地故障的分辨性
对每个发生接地的相别而言，若存在长辈与晚辈关系的区域同时发生接地，则这些接地位置无法分辨，其余情况下的接地位置都可分辨。只有所有相别的接地位置都可分辨时，相应的多重区域间相间短路故障才可以分辨。
3.2.3容错相间短路故障定位
在配电自动化主站能够完全正确地收到故障信息的情况下，描述的判据可以准确地判断出故障所在区域，但是由于配电设备、配电自动化系统和通信网络都是工作在户外恶劣环境下，难免发生漏报或错报故障信息的现象，因此实际应用当中要实现可靠的故障定位还必须针对上述非健全信息的情形采取容错故障定位措施。
4配电自动化系统中相间短路故障处理策略
如下图所示的示例配电网，S1—S10为变电站出线开关，S1、S2及S10所带线路为电缆线路，其余线路为架空线路，A1—A50、B1—B15为线路分段开关及环网柜馈出开关，S6、S7、S8、S9所带馈线构成三分段三联络模式化接线，S3所带线路上接有两个大容量分布式电源(已超出传统故障定位规则的适应范围)，图中开关旁标注的数字为即时负荷采样值(电流值)，假设所有架空线路额定载流量为560电缆线路额定载流量为600A。
4.1情形1
可分辨的多重区域内相间短路故障，故障定位采用定位方法2.1，故障恢复分别采用模式化故障恢复和短时供电恢复策略。假设在开关S9、A37所围成的区域内以及开关A1、A2所围成的区域内同时发生相间短路故障，S1、S9跳闸。假设故障修复时间需要4个小时，故障修复时期内，S1、S2、S10所带馈线每个小时的负荷预测值，对于S6、S7、S8、S9所带馈线构成的三分段三联络模式化接线，其上的故障处理采用模式化故障处理方式，而不需要依据负荷值。
4.1.1故障定位
由于发生故障的配电线路均为开环运行，没有分布式电源接入，且假设主站正确收到S1、A1、S9上报的流过故障电流信息，故障信息不存在矛盾，因此采用定位方法2.1即可。之后，分别控分开关A37和A1、A2完成两处故障区域隔离。
4.1.2供电恢复策略生成
由于两处故障发生在两个独立的连通系内，对于开关S9所带线路上健全区域的供电恢复，判明其属于模式化接线网架范围内负荷转移，因此直接采用模式化故障恢复策略(控分A39，控合A46、A47即可；对于开关S1所带线路上健全区域的供电恢复，结合其未来4个小时内的负荷预测信息，计算得到可生成短时供电恢复策略步骤为：控分开关A4、控合开关A6、A9)。分别执行上述策略即可完成情形1的故障处理。
4.2情形2
可分辨的多重区域内相间短路故障，故障定位分别采用定位方法2.3和容错故障定位方法，故障恢复采用最小甩负荷策略。假设在开关S3、A21所围成的区域内以及开关A14、A15、A16所围成的区域内同时发生相间短路故障，S3、S5跳闸。
4.2.1故障定位
对于S3馈线，由于有分布式电源接入且FTU未配置方向元件，因此需采用定位方法2.3进行故障定位，假设主站在S3经延时2.5s重合后的第二次故障信息收集过程中，正确收到S3上报的流过故障电流信息，故障信息不存在矛盾，最终依据定位方法2.1即可定位故障位于开关S3、A21所围成的区域内。对于S5馈线，没有分布式电源接入，但是假设主站仅收到S5、A14上报的故障电流信息，明显故障信息存在矛盾，因此采用容错故障定位规则，基于贝叶斯估计方法进行故障定位，假设收到故障信息的开关S5、A14正确上报的概率为0.9，未收到故障信息的开关A13、A15、A16其未漏报的概率是0.8，各个区域的故障概率分别为P(S5、A13)0.21，P(A13、A14)0.053，P(A14、A15、A16)0.47，P(A15、A34)0.12，P(A16、-)0.12直接选择故障概率最大的区域作为故障区域，仍可将故障正确定位在开关A14、A15、A16所围成的区域内。之后，分别控分开关A14、A15、A16和A21完成两处故障区域隔离。
4.2.2供电恢复策略生成
由于两处故障发生在同一连通系内，也不属于模式化接线网架，且短期和即时策略均无法满足，最终需采用最小甩负荷策略(控分A23、A24、A26，控合A27；控合S5)。
5结束语
总之，配电自动化主站的故障定位流程需根据收到的故障信息来自的子网络是开环还是闭环运行、接入的分布式电源的容量是否在传统故障定位规则的适应范围内以及自动化终端是否配置方向元件、收到的故障信息是否健全等因素，恰当应用合适的故障定位判据和方法；有的多重故障是可以分辨的，而一些多重故障不具备分辨性。
参考文献
[1]刘健,程红丽,毕鹏翔.配电网的简化模型[J].中国电机工程学报,2016, 21(12):77-82.
[2]刘健,毕鹏翔,董海鹏.复杂配电网简化分析与优化[M].北京:中国电力出版社,2016.
论文作者:周云高1,汪忠2,程磊3,杨一盼4
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/18
标签：故障论文; 区域内论文; 区域论文; 信息论文; 判据论文; 负荷论文; 策略论文; 《基层建设》2018年第18期论文;