配电网自动化系统线路故障隔离区段定位技术论文

配电网自动化系统线路故障隔离区段定位技术摘要：馈线自动化是配电网自动化系统一个非常重要的功能，在国内目前这方面的技术还不够成熟。本文探讨了配电网故障自动查找并隔离的方法。本文还总结当前配电自动化系统中故障区段定位的三种主要模式，深入比较配电自动化中故障区段定位三种模式的优点和缺陷。

关键词：配电网自动化馈线故障区段定位技术模式特征研究进展

中图分类号：f407.6 文献标识码：a文章编号：

前言

馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷。由于目前国内配电网自动化系统尚没有统一的模式，因此，不同设备、不同设计方案组成的配网自动化系统的馈线自动化实施方法就不同。

1、配电自动化的内容

1.1安全可靠的供电网络：包括电源点应保证电力输送线路的经济运行，开关变压器等设施的可靠性。

1.2对故障的自动判断和隔离：在人工或自动条件下恢复非故障线路的供电，对故障点进行自我隔离和诊断。

1.3判断系统的运行状况进行实时监控：对配电网所需的信息进行处理，对各种信息的上发下传，及时反应运行状况和事故的处理分析能力。

1.4用电管理：包括用户对电能的管理要求、管理意见等，都要

及时反应到配电中心，由配电管理中心对此作出反应和处理。

2、馈线自动化的基本功能

2.1遥测、遥信、遥控功能；

2.2故障处理：故障区域自动判断和自动隔离，故障消除后迅速恢复供电功能；

2.3负荷管理：根据配电网的负荷均衡程度合理改变配电网的运行方式；

2.4重合闸控制：当发生过电流并导致断路器跳闸时启动，并在断路器一侧电压恢复时开始延时计数，从而实现沿线从电源至末端依次重合，若一次重合失败则不再重合；

2.5对时功能；

2.6过电流记录功能；

2.7事件顺序记录(soe)功能；

2.8定值的远方修改和召唤功能；

2.9停电后仍维持工作的功能。

3、漏电保护

3.1施工用电应实行三级配电、二级保护。临时用电规范规定施工现场采用两级漏电保护：即设置总配电箱或室内总配电柜、分配电箱、开关箱三级配电装置，这样可以实现分级分段的漏电保护，又能大大提高用电的安全性，还能快速检测出漏电的部位。

3.2漏电保护器的选择：①在开关箱（末级）内的漏电保护器，其额定漏电动作电流不应大于30ma，额定漏电动作时间不应大于

0.1s，使用于潮湿场所时，其额定漏电动作电流应不大于15ma，额定漏电动作时间不应大于0.1s.②总配电箱内的漏电保护器，其额定漏电动作电流应大于30ma，额定漏电动作时间应大于0.1s.但其额定漏电动作电流（i）与额定漏电动作时间（t）的乘积不应大30ma.s（i.t≤30ma.s）。

3.3注意事项：①施工用电配电箱、开关箱应采用铁板（厚度为1.2—2.0mm）或阻燃绝缘材料制作。不得使用木质配电箱、开关箱及木质电器安装板。②安装漏电开关的用电设备，接零保护仍不可少。因漏电开关也有一定缺陷：一是它是只能保护单相触电，当人同时触及两相或其中一相工作零线时，漏电开关不起保护作用；二是当漏电电流小于漏电开关额定动作电流时，漏电开关不动作，而且其他相再发生漏电时由于零序电流互感器是因流进流出电流不平衡才会动作，所以其他相的电流要大于额定动作电流才会动作。

③保护零线不得穿过漏电开关，保护零线必须跨接到第一级漏电开关前侧（进线端）的零线或接零干线上

4、线路故障区段查找的基本原理

4.1馈线故障区段的定位：

对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环状网，在判断故障区域时，只须根据馈线沿线各断路器是否流过故障电流就可以判断故障区段。假设馈线上出现单一故障，显然故障区段位于从电源侧到线路末端方向最后一个经历了故障电流的断路器和第一个未经历故障电流的断路器之间。

4.2事故跳闸断路器的定位：

事实上，由于种种原因，线路故障时，未必是第一个经过故障电流的断路器跳闸，极有可能越级跳闸。例如图1中e点故障，分段断路器3没有跳开而是断路器2跳开。根据断路器位置不能判断故障区段，但根据是否流过了故障电流却能够做出正确判断(断路器1、2、3经历了故障电流而断路器4却没有经历，从而得出故障区段在e段的结论)。

图1 手拉手供电线路示意图

为了确定各断路器是否经历了故障电流，需对安装于其上的各台ftu进行整定，由于从原理上不是通过对各台断路器整定值的差别，来隔离故障区段的，因此多台断路器可以采用同一定值。这样即使增加馈线上的分段数目也不会带来任何影响。

而故障区段隔离后，越级跳闸的断路器要复位，对于事故后跳闸断路器的准确定位是非故障区段自动恢复供电的关键。

4.3断路器状态描述矩阵：

我们可以用1维矩阵运算来判别断路器是否越级跳闸。矩阵编写原则为：若第i台断路器在合闸位置，矩阵第i元素置为1，反之为0。正常运行各断路器的状态可用矩阵a来描述，如图1正常运行时a：|11110111|。

对于上例，假设e点故障时断路器2跳开，断路器3未跳开，我们可用矩阵b来描述故障后的断路器状态，如b：|10110111|。

4.4事故跳闸断路器定位矩阵：

用事故前断路器状态信息矩阵a减去事故后断路器状态信息矩阵b，即可准确地识别事故跳闸断路器。对于上例可用事故跳闸断路器定位矩阵c来确定c=a－b=|01000000|。由于c矩阵中第2个元素值为1，则说明故障时是由断路器2跳闸切断故障电流的。根据前边计算可知，故障区段位于断路器3和4之间。故应自动恢复断路器2到合闸位置。

对于利用计算机系统实现的馈线自动化功能，从故障段查找、隔离、非故障段自动恢复，一般仅需要十几秒钟。

5、基于暂态保护的配电网故障区段定位方法研究进展

目前配电自动化系统所采用的故障区段定位方法延续了电力系统继电保护中电流保护的核心理念，其构成原理建立在检测故障前后工频或接近工频的稳态电压、电流、功率方向、阻抗等电气量的基础上，此领域的研究工作也是围绕着如何提高这种原理的性能展开的。实际上，由于输电线路具有分布参数的特性，当电网发生短路故障时，线路在故障的初始时刻一般都伴随着大量的暂态信号，故障后的初始电弧以及在电弧最终熄灭前的反复短暂熄灭和重燃会在线路上产生较宽频带的高频暂态信号；行波由色散产生的频率较集中的高频信号发生偏移和频率分散，会产生频带较宽的高频信号。这些在故障过程中产生的暂态高频电流电压信号含有比工频信号更丰富的故障信息，如故障发生的时刻、地点、方向、类型、程度等。但由于故障暂态信号具有频带宽，信号幅度较工频微弱，且持续时间短的特点，受信号提取和分析手段的限制，在传统的保护