配电网故障自愈与发展方向探索

1、配电网故障自愈与发展方向探索摘要：配电网故障自愈是未来智能配电网发展的主要趋势，同时也是智能配电 网发展过程中最为重要的表现内容之一。由于配电网直接面向终端用户的重要特 性，用户种类以及用电需求多样化决定了整个配电网的多样性与复杂性。因此， 配电网故障自愈的覆盖程度与相应的自愈控制技术成为配电网持续、可靠供电最 为关键的技术条件，在配电网发生相关故障时，能通过自愈控制对配电网中存在 的永久故障进行快速定位、诊断、隔离，并且能够使得非故障设备及相关用户快 速恢复供电。关键词：配电网故障自愈 发展方向一、配电网的网架及故障特点 1.1配电网表现的主要特点配电网作为电能直接向用户输送的末端载体，在配

2、电网的具体网架结构上必 然存在依据用电的不同数量、不同负载、不同性质、不同需求所导致的供电的重 要程度的不同，比如政府、医院、学校、精密设备生产企业等等一些特殊或重要 的用户。因此网架结构也有所不同，但不管是怎样形式的配电网结构，大多都是 以开关、源点、馈线末梢三个部分组合而成，进而在结构之上，形成最为常见的 树状、辐射状以及环状网这三种不同的表现形式。用户所表现的多样性、配电网所表现的复杂性对于配电网的结构不是单一的 体系结构，一般来说，配电网极具复杂的负载以及分支。作为直接面向用户的配 电网，也是进一步保证整个电网供电质量最为关节的环节，还具有以下几个方面 的特点：首先，影响到大片用户停电

3、的时候，大都是因为配电某些设备出现了问 题，所以配电系统设备环节故障（自身设备故障或外力破坏）是导致大面积用户 停电的重要原因所在；其次，配电网目前所用的保护控制等装置大都比较简单， 但故障发生几率又远大于主网设备，所以在配电网中不管哪一处发生的故障都要 求继保装置正确动作；最后，由于配电网与城市和农村紧密不可分，随着社会的 不断发展与进步，受到市政建设、负荷发展等影响导致配电网网络结构以及配电 设备上的变化相对更加频繁。1.2配电网故障特点从电网调度的专业角度而言，配电网常规的故障大致分为相间短路故障与单 相接地故障，故障的特点大致如下：其一，随着电网的发展与不断升级改造，配 电网设备的新旧

4、交替只能随设备生命周期逐步实现，促使整个配电网系统当中展 现出更多新旧不一的设备，由此构建形成了一种设备、型号、技术等多样化的混 合配电网的模式，这种混合电路所表现出来的复杂性导致传统的故障定位方法仍 有相当大的用武之地；其二，在配电网当中，电缆敷设具有极强的复杂性特点， 比如电缆敷设的走向、深度等等，进而促使电缆故障的定位难度增大，也容易造 成定位过程中出现伪故障点；其三，虽然整个配电网引起的故障原因相对比较多， 但是在这些故障类型当中单相接地、相间短路的出现频率最高且影响更直接；其 四，配电网是直接面向用户的，所以整个负荷情况相对较为复杂，进而导致了负 荷侧不具备数据采集的相应条件；其五，

5、随着新型能源的不断发展，其融入配电 网后进而引发了一些新的问题，这些新问题也有待进一步解决完善；其六，与传 统的输电线路进行比较，整个配电网所表现的线路相对而言都比较短，由于直接 面对用户失压，所以对后期故障排查的要求也会相对较高。二、配电网自愈控制中的关键技术2.1对配电网自愈技术的选择配电网自愈技术的选择是整个配电网自愈发展方向的关键点，所以必须充分考虑 配电网自身的特点，比如：网架结构结构方面，要考虑架空线路与电缆线路的比 例，环网线路与放射性线路的比例等；供电范围方面主要考虑供电线路的长度； 设备特点方面主要考虑断路器、负荷开关、隔离刀闸以及自动化终端的比例等； 地理环境方面主要考虑是

6、否为山区、平原、沿海等；用户性质方面主要考虑是否 为城市、乡镇、农村等类型；另外，还要结合可靠性要求、配电网风险分析、事 故事件等级要求等综合考虑配电网自愈技术的选择。2.2对配电网自愈设备的选择要实现配电网的自愈关键还是终端设备的可靠，包括可靠的诊断故障范围、正确 的动作隔离故障设备、可靠的动作恢复非故障设备的供电、及时、可靠的将故障 信号、隔离信号、动作信号上送至相关系统，做到该发信号才发信号、该动作才 动作”，这样的终端设备才能为配电网自愈带来强大的信心。但是，由于目前配电 网终端自动化设备厂家多、型号多、更新快且技术标准相对不统一，再加上配网 自动化终端长期的户外或高温等相对恶劣的运行

7、环境，实际的运行生命周期相对 较短，故障缺陷发生率相对较高，这也从一定程度上制约了配电网自愈的发展， 所以也更加需要重视对配电网自愈设备的选择。2.3对配电网自愈策略的选择配电网自愈的策略简单来说分为两个方面：一个是通信策略的选择，另一个是保 护策略的选择。配电网设备及自动化终端设备散布在城市、农村的各个角落，这个特点也注定不 能像主网设备一样在某个变电站内实现集中通信。所以，配电网设备必须依靠各 个配电网设备及自动化终端设备的自带通信功能，这也体现了通信对配电网自愈 的重要性。目前的通信主要通过无线公网与光纤通道两种途径实现，但两种实现 途径却各有优缺点。对于无线公网而言，相对容易布置并实现

8、，但无线公网受外 界的影响较大，信号不稳定且容易导致信号延时，对于一些要求较高的自愈而言 有些力不从心；而通过光纤通道实现自动化终端的通信则没有无线公网那些缺点， 但光纤通道的建设必须与配电网实现同步，否则后期的改造存在较大的困难，尤 其对于存量的配电网来说改造的难度更加复杂。所以，如何选择通信策略需要因 地制宜、及早谋划。保护策略方面，由于配电网设备分散式的特点导致配电网存在大量的层级，这一 属性必然导致保护策略在定值级差设置方面的困难。另外，由于自愈也需要考虑 对非故障设备的恢复供电，所以在故障隔离的判定以及恢复时间方面也需要结合 自愈的特点做好充分的研究与分析。所以，相对于通信策略而言，

9、保护策略方面 可能更加多样化，因此也更加复杂。2.4对配电网设备自愈的监控无论采用何种技术的自愈，归根到底必须还要实现对配电网设备自愈的有效监控， 使得使用者或运行维护人员清楚知道何时何地、谁动作了”，否则，缺乏了对上 述配电网设备自愈情况的监视，任何再先进的配电网自愈也将大打折扣。正如之 前提到，由于配电网设备运行环境相对恶劣，自动化终端随时都有可能出线缺陷 或故障，此时再先进的自愈技术、自愈设备也有可能出现误动、拒动，这种后果 将直接影响到千家万户的有效持续供电。配电网设备自愈情况如果没有直接的、 有效的、可靠的监视，导致的后果不言而喻。而除了监视以外，可靠的控制也是 配电网设备实现自愈的

10、有效补充手段，能够在自愈设备该动作而未动作时，通过 人工干预实现正确的自愈，达到快速复电的效果。所以，要对配电网这样一种非常复杂的系统进行有效的监视与控制，离不开对配 电网系统的全方位的监测，更离不开能够实现综合分析、研判、处理、告警、提 示、控制、等各类高级应用功能的配电网自动化系统。三、配电网故障自愈的发展方向配电网作为未来电网发展的重要环节，其独有的运行特点以及智能化发展趋势已 得到越来越多的认可，供电可靠性、供电质量方面的提高对社会发展、企业发展 带来的效益等作用方面也越来越凸显。另一方面，用户对持续、稳定供电方面的 要求也越来越高，这也促使配电网在更新、完善、建设的过程中更加向智能化

11、方 向发展，配电网故障自愈作为其中的一个重要部分因此也越来越受重视，实用化 程度也越来越高。在未来的发展过程中，智能配电网必将会形成一个更加庞大、 更加复杂的配电网系统，配电网的自愈发展也一定会随着智能化的发展而不断更 新完善、升级换代。在针对配电网故障自愈与发展方向探索的过程中，本文也只是做了简单的论述， 而这点技术和理论则是远远不够的。在后期，针对此课题进行研究将会融入更深 层次的理论知识以及技术实践。在针对智能配电网的自愈方面，会进一步对目前 实用化较多的就地型自愈、智能分布式自愈以及主站集中式自愈进行深入的研究， 进而对未来配电网故障自愈的探索及发展提供更多的实践经验。参考文献分布式能源接入的主动配电网典型系统构建与分析D.杨帆.中国电力科学研究 院?2011智能配电网自愈控制的理论与技术研究D.高翔.华北电力大学（北京）？2011微型电网孤岛模式下自愈控制策略研究D.张文.华中科技大学?20092011年国际供电会议系列报道分布式能源发展与用户侧电能的高效利用J.王 成山，李鹏.?电力系统自动化.?2012（02）智能配电网自愈