简谈配网自愈控制技术及其应用

简谈配网自愈控制技术及其应用

摘要:配电网是电力系统的关键组成部分，承担着电力系统中将电能传输至

电力用户的责任，同时将电力系统主网和电力用户联系在一起。当前配电网的运

行方式复杂化日益加剧以及自动化率不断提升，进一步发展与应用配网自愈控制

技术以保证高要求的供电可靠性迫在眉睫。本文以广东某地区配电网为研究对象，论述配网自愈控制技术研究及实例分析。

关键词：配电网；运行方式；自愈；供电可靠性

1 引言

配网自愈是作为智能电网最主要的特征，其利用自动化终端和配电主站监视

配电线路的运行状况，及时发现线路故障并诊断故障区域，同时实现故障区域的

自我隔离和非故障区域的自我恢复。配网自愈建设应综合考虑配电线路、通信网

路和开关设备等情况，充分考虑实用性、可靠性、经济性、先进性，合理选择相

应的自愈类型。配网线路上在发生故障时利用合理的自愈类型可以快速、准确地

实现故障定位、故障隔离及恢复非故障区域供电，继而减少停电区段及停电时间。随着配网环网率、自动化率的提高，又有配网自愈动作最大化的要求，在提升配

网自愈控制技术的同时也要注重于配网自愈功能管理的规范性，这样才能不断提

高供电可靠性、改善供电质量、提升电网运营效率。

2 配网自愈控制技术概述

配网自愈控制技术类型可分为就地自愈与主站自愈：

就地自愈：即通过自动化终端的保护配合、时序配合或相互通信，实现就地

隔离故障以及恢复非故障区域供电。根据现场自动化设备投入的就地逻辑种类可

分为级差保护式、电压-时间/电流式、智能分布式。该自愈类型的优点体现在能

够快速地实现故障定位和隔离；但其缺点是在恢复非故障区域供电时，由于其不

能掌握对侧线路的负荷情况，在转供电时可能会发生过载甚至导致二次故障发生，扩大停电范围。

主站自愈：对于主站自愈，根据主站与就地的协同程度，又可分为主站集中

型和主站就地协同型。其中，主站自愈判断故障区域上游边界原则为：距离故障

最近的一个有保护信号（一般是过流、零序告警等）的开关；判断故障区域下游

边界原则为：距离故障最近的一个没有保护信号的开关。同时在满足故障点不位

于联络开关前端或者不位于非可转供路径上的情况下提供转供策略辅助调度员遥

控操作转供或主站自动转供。

其中主站集中型：是通过自动化终端与配电主站的双向通信，根据实时采集

的配电网运行信息、故障信号，由配电主站自动计算或辅以人工方式远程控制开

关设备投切，该自愈类型的优点体现在高灵活性和开关操作次数少；缺点则是过

度依赖主站和通信，且需具备配网主站遥控变电站内开关的功能来恢复上游供电，涉及站内开关遥控的安全要求极高。

主站就地协同型：该类型与就地自愈技术的区别在于其自愈过程中增加了主

站的参与，其实就是将主站自愈与就地自愈相融合：故障区域定位、隔离以及非

故障区域上游的复电交给“就地”完成，非故障区域下游的复电则交给“主站”

完成。该模式适合大部分地区。根据现场自动化设备投入的就地逻辑种类可分为：

（1）级差保护式主站协同模式：是由配电终端就地跳闸快速完成故障区域

上游隔离，由主站完成故障区域下游的故障定位、隔离及非故障区段恢复。该模

式下，主干线除了投入级差保护（通过电流、电压、阻抗定值+时间定值形成保

护动作的选择性，需投入过流后加速功能及一次重合闸）的开关，其他自动化分

段开关只实现告警功能，不进行跳闸。主站则通过收到的保护信号和现场开关分

合闸状态，通过遥控分合开关完成故障下游的开关隔离及下游复电。若不是该线

路站内开关至第一个站外投入级差保护的开关段线路发生故障，该站内开关不会

跳闸，可以有效减少站内开关的重合闸次数继而减少对电网冲击。缺点是运行方

式改变后需重新调整终端定值，且对于定值整定及压板投退要求较高。

（2）电压-时间/电流式主站协同模式：是由配电终端就地完成故障定位及

隔离，由主站完成非故障区域转供；该类型的优点是故障的定位和隔离不依赖于

主站，即便与主站断开通信，或是主站功能异常了，均不影响故障定位和隔离，

且瞬时故障和永久故障恢复均较快。缺点是运行方式改变后需重新调整终端定值，且电压时间型开关（以有无残压和时间为判据）隔离故障需经过站内及站外开关

多次分合闸，对配电网存在冲击。但是投入电压-电流型的开关因以有无残压和

故障电流作为判据投入过流后加速功能进行开关闭锁隔离，可减少站内外开关多

次分合闸。

（3）智能分布式主站协同模式：是由配电终端就地完成故障定位、隔离及

恢复供电，主站验证就地动作正确性，并作为后备保护远程遥控优化故障处理情况。优点是快速的故障处理，毫秒级的定位及隔离和秒级的供电恢复以及停电区

域小和定值整定简单；缺点则是其对通信可靠性和实时性要求极高，一般需要敷

设光纤或5G技术。

同时，主站自愈根据运行状态又分为在线和离线，以及半自动方式与全自动

方式。在线状态即自愈功能投入，离线则为自愈功能退出：在该线路完成自愈建

设并确认具备投入自愈功能的前提下，配网调度员可根据配网主站自愈功能管理

流程的工单在配网自动化系统投入该线路主站自愈功能：由离线-半自动/自动状

态切换至在线-半自动/自动状态。主站自愈在线半自动方式：即由现场的自动化

开关根据内设逻辑自动执行故障隔离，配网调度员通过主站提供的故障定位区域

及转供策略，结合自动化开关闭锁信息加以决策并执行转供操作。主站自愈在线

全自动方式：即从故障定位到故障隔离到非故障区域转供均由主站自动执行，全

程无需调度员参与决策及操作，该模式下跳过人工判断可以实现快速自愈。采用

配网自愈全自动方式的线路在遇到缺失上下游边界开关保护信号或闭锁信号等

“迷惑”主站判断故障区域已隔离的行为导致主站无法确认是否满足转供条件的

情况下，全自动方式则会转换为半自动方式。

3 自愈线路故障处理实例

3.1 背景