配电网线路故障快速自愈技术全解
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配电线路快速故障自愈技术
1
什么是配电线路故障自愈？
什么是配电线路故障自愈？
指不需要或仅需少量的人为干预，利用先进的保护、控 制手段，出现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不 影响非故障用户的正常供电或将对其影响降至最小。
2
目前故障自愈的控制技术
就地控制技术
利用重合器与分段器的配合，进行顺序重合控制，实现故 障隔离与恢复供电。 有电压型、电流型、电压电流型三种型式 不需要通信条件，投资小，易于实施。
8
关键技术
故障自愈的通用控制方法
研究能够适应不同的配电网络、不同的运行状态（开环、 闭环）的控制算法。 研究智能终端的自适应、自组织与扩展技术，实现协同控 制，提高控制响应速度。
9
基于分布式智能的故障自愈实现模式
模式1
快速故障自愈
模式2
无缝故障自愈
10
基于分布式智能的快速故障自愈技术
11
快速故障自愈技术
3
目前故障自愈的控制技术
集中控制技术
由控制主站集中处理馈线 终端（FTU）的故障检测 信息进行故障定位，遥控 实现隔离故障与非故障区 段恢复供电。 能够提高系统供电可靠性， 在一定程度上缩短停电时 间。
终端
主站
WAN
LAN
柱上开关
环网柜
DFACTS
DER
4
存在的问题
就地控制方式
多次重合到永久故障上，对系统多次冲击，造成电压骤降，且不能用 于电缆线路。 需要多次重合，故障隔离和供电恢复时间长，停电时间较长。
CB1 S1 S2 Load S3 S4 Load S5 S6 S7 S8 CB2
Load
Load
LAN
14
快速故障自愈技术
智能FTU通过光纤工业以太网，快 速交换信息，协同控制，不依赖主 站或子站的控制在数秒内完成故障 隔离与恢复供电，进一步提高了供 电可靠性。 对于环网柜出线上的短路故障，在 出线上不安装快速熔断器的情况下， FTU在故障切除后打开负荷开关隔 离故障，并向电源出口断路器处的 Relay发出合闸命令，恢复主干线 路供电。 技术指标
故障隔离时间：＜300ms 恢复供电时间：＜3s 供电中断时间：＜3s
终端
主站
WAN
LAN
柱上开关
环网柜
DFACTS
DER
15
快速故障自愈的其它技术
美国佐治亚理工大学
采用无线通信技术，FTU数据通过串行口接入无线对等通信网络， 控制速度慢，10s。
美国 S&C电气公司
根据网络结构，将FTU（分段开关）分成若干个控制分组 （team），由分组的领衔FTU（Coach）收集该小组内FTU信息， 实现故障自愈控制。 整定配置过程复杂。FTU采用RS-232串行口，通过网络通信模块 实现对等通信，控制速度慢。 加拿大阿尔伯特省ENMAX电力公司2004年3月在其19条25kV线 路上投运了该系统，到当年9月份，共为用户减少了862,000 分钟 停电时间，获得了2004年美国输配电杂志的自动化项目奖。
工作原理
F点故障，在出口保护（Relay）跳闸后，检测到故障电流的FTU发 起通信，向相邻的FTU请求相邻开关的故障检测信息。 通过交换信息，确认故障点前FTU检测到故障信息，而故障点后的 FTU没有检测到故障信息，从而确定故障点。 FTU控制故障点两侧的开关分闸，在相互确认后发出“故障隔离成 功”的消息；出口保护（Relay）和联络开关FTU在收到“故障隔离 成功” 消息后，分别控制出口开关与联络开关合闸，恢复故障区段 两侧供电。 故障处理完成，通过通信处理机（CP）将故障处理信息上报主站。
6
关键技术
研发多功能、开放式 智能配电终端平台
硬件设计模块化，易 于扩展。 软件设计分层化，数 据与应用分离，提供 应用程序接口（API）， 支持各种保护控制应 用程序的即插即用。 支持IP通信，支持终端 间对等通信。
主进程（系统初始化、参数库、系统维护）
应 用 软 件
分布式智能控制 计划孤岛控制 小电流接地检测
快速故障自愈，即开环线路故障快速隔离与恢复 供电。 故障时，变电站出口开关保护跳闸，相邻FTU之 间交换故障信息，确定故障点，控制故障点两侧 的开关直接分闸隔离故障，然后变电站出口开关 与联络开关合闸，恢复故障区段两侧环网柜供电。 非故障区供电恢复时间小于3s。
12
快速故障自愈技术
系统构成
系统开环运行、分段开关采用负荷开关 变电站出口保护装置（Relay） 智能型FTU 光纤工业以太网 通信处理机（CP）
相量测量 继电保护 短路故障检测
其他应用 故障隔离与供电 SCADA测量
自定义用户标准接口 （API） SQlite 数据库 Linux 操作系统 串行总线驱动 中断服务 MMI 驱动 数据采集 串行接口驱动 以太网接口驱动
支 撑 软 件
硬件
硬件接口
7
关键技术
智能终端间的数据快速传输技术
把具有控制关联关系的站点设计在一个局域通信以太网内 采用无连接方式的UDP协议（时延<10ms)，应用重传机 制保证UDP数据传输可靠性。
电源1 QF1 Relay 控制主站 F QF2 Q42 Relay R M U 4 电源2 Q11 Q12 R M U 1 Q21 Q22 R M U 2 Q31 Q32 R M U 3 Q41
CP PZK-360H PZK-360H PZK-360H PZK-360H
光纤工业以太网
13
快速故障自愈技术
集中控制方式
利用主站判断故障位置、隔离故障，响应时间长，供电恢复时间在分 钟级。
两种方式均无法避免短时停电，且供电恢复时间长，不能满 足对供电质量要求高的特殊行业用户的要求。
比如半导体制造、PLC控制、电力电子控制敏感设备用户，哪怕是短 时的停电都会给敏感用户带来大量的经济损失。
5
解决问题的思路
通过智能终端之间的对等通信，交换信息，百度文库用分 布式智能控制决策，不需要主站参与，实现配电线 路的故障快速自愈。
16
思明供电分局快速故障自愈项目
科汇公司与福建电力公司合作开发的基于分布式智 能的快速故障自愈系统已在厦门电业局思明供电分 局电缆环网工程中获得应用。 厦门电业局思明供电分局于2010年11月，在由4座 环网柜组成的环网线路上运行了分布智能型快速故 PZK-360H 障自愈项目。 系统构成
光纤工业以太网 智能环网柜监控终端： PZK-360H（按6回路配置） 通信处理机：DPS-100D
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什么是配电线路故障自愈？
什么是配电线路故障自愈？
指不需要或仅需少量的人为干预，利用先进的保护、控 制手段，出现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不 影响非故障用户的正常供电或将对其影响降至最小。
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目前故障自愈的控制技术
就地控制技术
利用重合器与分段器的配合，进行顺序重合控制，实现故 障隔离与恢复供电。 有电压型、电流型、电压电流型三种型式 不需要通信条件，投资小，易于实施。
8
关键技术
故障自愈的通用控制方法
研究能够适应不同的配电网络、不同的运行状态（开环、 闭环）的控制算法。 研究智能终端的自适应、自组织与扩展技术，实现协同控 制，提高控制响应速度。
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基于分布式智能的故障自愈实现模式
模式1
快速故障自愈
模式2
无缝故障自愈
10
基于分布式智能的快速故障自愈技术
11
快速故障自愈技术
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目前故障自愈的控制技术
集中控制技术
由控制主站集中处理馈线 终端（FTU）的故障检测 信息进行故障定位，遥控 实现隔离故障与非故障区 段恢复供电。 能够提高系统供电可靠性， 在一定程度上缩短停电时 间。
终端
主站
WAN
LAN
柱上开关
环网柜
DFACTS
DER
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存在的问题
就地控制方式
多次重合到永久故障上，对系统多次冲击，造成电压骤降，且不能用 于电缆线路。 需要多次重合，故障隔离和供电恢复时间长，停电时间较长。
CB1 S1 S2 Load S3 S4 Load S5 S6 S7 S8 CB2
Load
Load
LAN
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快速故障自愈技术
智能FTU通过光纤工业以太网，快 速交换信息，协同控制，不依赖主 站或子站的控制在数秒内完成故障 隔离与恢复供电，进一步提高了供 电可靠性。 对于环网柜出线上的短路故障，在 出线上不安装快速熔断器的情况下， FTU在故障切除后打开负荷开关隔 离故障，并向电源出口断路器处的 Relay发出合闸命令，恢复主干线 路供电。 技术指标
故障隔离时间：＜300ms 恢复供电时间：＜3s 供电中断时间：＜3s
终端
主站
WAN
LAN
柱上开关
环网柜
DFACTS
DER
15
快速故障自愈的其它技术
美国佐治亚理工大学
采用无线通信技术，FTU数据通过串行口接入无线对等通信网络， 控制速度慢，10s。
美国 S&C电气公司
根据网络结构，将FTU（分段开关）分成若干个控制分组 （team），由分组的领衔FTU（Coach）收集该小组内FTU信息， 实现故障自愈控制。 整定配置过程复杂。FTU采用RS-232串行口，通过网络通信模块 实现对等通信，控制速度慢。 加拿大阿尔伯特省ENMAX电力公司2004年3月在其19条25kV线 路上投运了该系统，到当年9月份，共为用户减少了862,000 分钟 停电时间，获得了2004年美国输配电杂志的自动化项目奖。
工作原理
F点故障，在出口保护（Relay）跳闸后，检测到故障电流的FTU发 起通信，向相邻的FTU请求相邻开关的故障检测信息。 通过交换信息，确认故障点前FTU检测到故障信息，而故障点后的 FTU没有检测到故障信息，从而确定故障点。 FTU控制故障点两侧的开关分闸，在相互确认后发出“故障隔离成 功”的消息；出口保护（Relay）和联络开关FTU在收到“故障隔离 成功” 消息后，分别控制出口开关与联络开关合闸，恢复故障区段 两侧供电。 故障处理完成，通过通信处理机（CP）将故障处理信息上报主站。
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关键技术
研发多功能、开放式 智能配电终端平台
硬件设计模块化，易 于扩展。 软件设计分层化，数 据与应用分离，提供 应用程序接口（API）， 支持各种保护控制应 用程序的即插即用。 支持IP通信，支持终端 间对等通信。
主进程（系统初始化、参数库、系统维护）
应 用 软 件
分布式智能控制 计划孤岛控制 小电流接地检测
快速故障自愈，即开环线路故障快速隔离与恢复 供电。 故障时，变电站出口开关保护跳闸，相邻FTU之 间交换故障信息，确定故障点，控制故障点两侧 的开关直接分闸隔离故障，然后变电站出口开关 与联络开关合闸，恢复故障区段两侧环网柜供电。 非故障区供电恢复时间小于3s。
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快速故障自愈技术
系统构成
系统开环运行、分段开关采用负荷开关 变电站出口保护装置（Relay） 智能型FTU 光纤工业以太网 通信处理机（CP）
相量测量 继电保护 短路故障检测
其他应用 故障隔离与供电 SCADA测量
自定义用户标准接口 （API） SQlite 数据库 Linux 操作系统 串行总线驱动 中断服务 MMI 驱动 数据采集 串行接口驱动 以太网接口驱动
支 撑 软 件
硬件
硬件接口
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关键技术
智能终端间的数据快速传输技术
把具有控制关联关系的站点设计在一个局域通信以太网内 采用无连接方式的UDP协议（时延<10ms)，应用重传机 制保证UDP数据传输可靠性。
电源1 QF1 Relay 控制主站 F QF2 Q42 Relay R M U 4 电源2 Q11 Q12 R M U 1 Q21 Q22 R M U 2 Q31 Q32 R M U 3 Q41
CP PZK-360H PZK-360H PZK-360H PZK-360H
光纤工业以太网
13
快速故障自愈技术
集中控制方式
利用主站判断故障位置、隔离故障，响应时间长，供电恢复时间在分 钟级。
两种方式均无法避免短时停电，且供电恢复时间长，不能满 足对供电质量要求高的特殊行业用户的要求。
比如半导体制造、PLC控制、电力电子控制敏感设备用户，哪怕是短 时的停电都会给敏感用户带来大量的经济损失。
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解决问题的思路
通过智能终端之间的对等通信，交换信息，百度文库用分 布式智能控制决策，不需要主站参与，实现配电线 路的故障快速自愈。
16
思明供电分局快速故障自愈项目
科汇公司与福建电力公司合作开发的基于分布式智 能的快速故障自愈系统已在厦门电业局思明供电分 局电缆环网工程中获得应用。 厦门电业局思明供电分局于2010年11月，在由4座 环网柜组成的环网线路上运行了分布智能型快速故 PZK-360H 障自愈项目。 系统构成
光纤工业以太网 智能环网柜监控终端： PZK-360H（按6回路配置） 通信处理机：DPS-100D