《配电网智能化故障处理技术应用分析报告》

1、配电网智能化故障处理技术应用分析报告遥控操作时具有模拟操作和防误闭锁功能。(6)图形显示实现配电网络图、电气接线图、单线图、地理接线图和自动化系统运行工况图等显示。(7)事件告警通过自动推图、告警窗、语音提示等手段，对配电网的各类事件/事故进行报警，并可 实现自动记录与打印。(8)事件顺序记录记录配电终端上传的事件顺序，可按需进行查询，并实现实时和召唤打印。(9)事故追忆事故追忆应至少记录追忆触发前1分钟至后5分钟内本次事故模拟量和状态量的变化, 系统应至少能够同时存放10个事故追忆表。(10)数据统计对系统采集的模拟量、状态量和电能量具有自动日、月、年统计功能，可满足一个可 选时段的统计需求

2、，并提供图形和表格等方式的显示。(H)报表打印根据预先设定的要求生成各类报表，提供多种形式方便引用，并可实现定时和召唤打 印。(12)配电通信网络工况监视实时显示配电通信通道的运行工况，对于通信异常具有报警功能。(13)系统和网络管理显示配电主站各服务器、工作站、应用软件及网络的运行状态、CPU负载率和硬盘剩 余空间等信息，对于异常节点具有报警功能。具有完善的权限管理功能。4. 3配电主站应具备的扩展功能在实现配电主站基本功能的基础上，根据应用需要和相关条件，可选配扩展功能。(1)馈线故障处理实现故障的识别、定位、隔离和非故障区域恢复供电。配电主站根据接收到的故障信 号启动故障处理模块，确定故

3、障类型，指示故障区段并告警，提供故障处理和供电恢复方 案。在具备条件的情况下，还可通过该模块实现对故障区域的自动隔离以及对非故障区域 恢复供电。(2)电网分析应用1)模型导入/导出、拼接/拆分，从相关应用系统导入配电网模型，对分块的模型进行 拼接，形成完整的配电网络拓扑；同时可以导出或拆分配电网模型给相关应用系统。2）拓扑分析通过分析配电网各个电气元件间的连接关系和运行方式，确定配电网络的实时拓扑结 构，对负荷转供路径选择、停电区域分析和电源点追踪等应用提供支持。3）解合环潮流在配电网解合环操作时进行潮流计算，提供辅助决策方案。4）负荷转供发生故障后，生成优化的恢复供电方案。5）状态估计在配电

4、主站系统采集的量测信息满足可观测性的前提下，通过数据相容性分析辨识不 良量测数据。6）网络重构满足平安约束条件下，优化调整配电网络运行方式，实现减低网损和负荷均衡目标。7）短路电流计算根据设定的短路故障点和故障类型，计算各支路的短路电流，校验开关的遮断容量、 确定继电保护及平安自动装置的定值。8）电压/无功控制以各节点电压为约束条件，形成优化控制策略，自动投切电容器。9）负荷预测根据区域的负荷历史信息和现状，实现母线负荷预测和小区负荷预测。通过设计可以得出两点结论：1.配电自动化建设是当今配电网的开展方向，是提高城 区供电可靠性和供电质量的最有效的手段。依托计算机技术、网络技术的开展，今后的配

5、 电网将更加智能、更加环保；2.各种配电网故障定位算法各具优势，在实际工作中要综合 运行各种定位算法，选择实用性的故障定位模式。5结论本文分析了基于配电自动化系统研究了配电网故障识别与定位的原理，并给出了相应 算法，通过该算法可以快速有效地识别故障点。通过自主研究了电网故障发生时需要做好 的隔离防止因为一个故障影响到其他电力设备的使用，对于架空线路提出了继电保护器和 自动化隔离处理手段和方案。也得到了两点总结：(1)通过计算机技术和网络通信技术在智能配电网中的应用，引入了网络式保护的技 术，通过多个站点的信息共享完成了相互之间的协调保护，进而解决了配电系统保护中快 速性和选择性的矛盾问题，并通

6、过在某变电站的应用中证实了此技术的优越性。(2)利用某供电区域内相关站点实时检测数据信息的对等交换，从而能够利用分布式的 信息采集，完成更加丰富与完善的控制功能。这种分布式智能控制技术能够为实现配电网 中故障区域的自动隔离和提高负荷自动转供的可靠性，在架空网中能够得到广泛推广应用。故障处理自动化技术在智能配电网中的应用时间不长，尤其是在我国起步较晚，所以 仍旧有大量工作值得我们去进一步研究，例如如何实现配电网的分布自治与集中管理相结 合，复杂工况的适应性等等，而且每一种新的技术或控制方案的提出到实现再到大规模推 广是一个长期的过程，稳定性和可靠性是以后重点要考察和改进的关键点，这些问题都需 要

7、广大从业者、各位同仁不懈地努力。10参考文献1严浩.基于GPRS的城区配电智能化系统的设计与开发D.华中科技大学,2007.2吴振升,杨学昌，曹振狮.多分支配电网接地故障定位的特征向量法口.电力系统智能化,2004(16) :5 0-55.3杨学昌，翁扬波,吴振升.配电线路接地故障定位传递函数法的理论分析J.高压电器,2002(02) : 15- 18.4王飞，孙莹.配电网故障定位的改进矩阵算法J.电力系统智能化,2003(24) :50-51+54.5毛传洲，周英树.城市配电系统智能化的规划J.电网技术,2001 (07) : 74-78+83.6张慧芬,潘贞存,桑在中.基于注入法的小电流接

8、地系统故障定位新方法J.电力系统智能化,2004(0 3) : 69-71.Wang Hao, Chen Yongtao, Zhong Yuqing. A Hybrid Networking Model for the Access Layer of the Communication Network for Distribution in Smart GridA. Proceedings of the Internati onal Seminar on Applied Physics, Optoelectronics and Photonics (APOP 2016)C. 2016Yi-do

9、ng YUAN, Dong-yan ZHAO, Min MAO, Gang XIE. Spectrum Detection Based Software Defined Radio in Power Private Wireless NetworkA. Proceedings of 2015 International Conference on Computer Science and Information Engineering(CSIE 2015)C. 201511 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1绪论1引

10、言1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 配电智能化的功能1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 配电智能化的国内外开展历程1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2配电网故障定位算法3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1主动式检测3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2被动式检测4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Do

11、cument 3配电网故障定位模式分析5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 基于重合闸的故障定位模式5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2基于的故障定位模式5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4配电故障自动化处理方式7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 配电一次网架及设备的改造7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2配电自动化主站系统建设7 H

12、YPERLINK l bookmark0 o Current Document 3配电主站应具备的扩展功能8 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 5结论10 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 参考文献11II1绪论引言进入21世纪以来，我国经济和电力工业开展迅速。因此，人们对电力的需求越来越大, 对供电的可靠性和质量提出了更高的要求。努力从传统模式向现代模式升级电网高效、清 洁和互动电网,提高电网优化资源配置能力和电力系统的效率,并确保一个平安、高质量和 可靠的电力供应。由于历史遗留和不合理的配电网规

13、划，我国配电网存在诸多问题。配电 网络结构不够强大。中压变电站普遍存在单线、单电源和过载问题。低压供电半径大，供 电质量差。旧设备仍大量存在，损耗高，运行指标低。它给城市地区的经济开展、居民的 平安用电和城市的美丽带来了一定的影响。根据“十二五”配电网规划，全国各地都在加 大对配电网改造成果的投入。配电智能化的功能(1)数据采集与监控功能。(2)故障智能处理功能。(3)地理信息功能。(4)用电管理功能。(5)通信功能。配电智能化的国内外开展历程从20世纪50年代起，在一些兴旺国家，智能配电受到了广泛关注。国外著名的电力 设备制造商，如德国西门子、法国施耐德、英国公司、日本东芝、美国公司等。，都

14、涉足 智能配电领域，先后生产了各种具有自身特点的智能配电产品。20世纪70年代末，随着 计算机技术的开展，基于计算机的智能控制系统开始大规模的研究和应用。截至2007年, 全国9家电力公司中已有9条配电线路实现了故障后智能限时输电，约占全部配电线路的 10%。其中一个实现了对配电线路开关的远程监控，约占所有配电线路的100%。配电智能 应用领先世界口。我国配电智能化始于20世纪90年代。虽然起步晚于国外兴旺国家，但开展迅速。目 前，一些技术设备的研究和应用已到达国际先进水平。中国分销情报的开展大致可分为三个阶段：在第一阶段，馈线智能模式的局部控制。这种模式主要是通过引进国外智能设备，依 靠设备

15、之间的本地合作来实现供电线路的故障定位、隔离和智能恢复。该模式只能在线路 故障时工作，不能检测中性点小电流接地电气系统的单相接地故障。实际应用中引入的智 能合闸设备、重合闸、分段器和负荷开关价格昂贵，投资大，效果小。第二阶段是配电系统的实时监控系统。该模式大大缩短了故障定位和隔离处理的时间, 可以在配电网正常运行时对配电网进行实时监控和运行管理。它能及时智能地调整电网运 行方式，实现系统的优化运行。目前，这种模式已经成为我国智能配电建设的主要模式。第三阶段是智能配电网的建设。通过配电网一次设备改造，各种智能系统，如负荷控 制、远程抄表系统、配电网系统管理系统等。，是集成的。借助现代计算机技术、

16、网络技 术和通信技术，实现了各子系统之间的资源共享，实现了配电管理的智能化。这也是电力 公司努力的方向。2配电网故障定位算法目前，配电网故障定位可分为主动检测和被动检测。其中，有源型是在配电线路故障 后不停电的情况下，通过向系统注入特定信号来实现故障点的定位。被动法主要利用故障 发生时提供的故障信息和故障前后线路参数的变化来定位故障点。1主动式检测主动故障定位(Active fault location)是在线路发生故障后没有断电的情况下，向系 统注入特定信号实现故障定位的一种检测方法。1. 1 S注入法注入方法是利用当电压互感器处于故障期间注入交变电流，特定频率的电流信号通过 三相电压互感器

17、的中性点注入故障线路。注入的信号将通过接地点沿断层线注入地球。然 后利用信号跟踪原理进行故障选线，确定故障点。为保证电网的平安运行，单相接地时，选择接地线后应立即切断电源，停电时应确定 接地点。考虑到停电后绝缘可能恢复，可采用“DC开路，交流追踪”的离线故障定位新方 法。该方法通过施加DC高压使接地点保持击穿状态，然后注入交流检测信号，通过跟踪原 理跟踪注入的交流信号，找出故障的准确位置2。信号注入法的优点是它适用于只有两相电流互感器安装在线路上的系统。缺点是注入 信号的强度受到容量的限制。当接地电阻较大时，线路上分布的电容会分流注入的信号， 对线路选择和固定点造成干扰；如果接地点出现间歇性电

18、弧现象，注入的信号将在电路中 不连续，给检测带来困难。找到故障点需要很长时间，在此期间可能会导致系统的第二个 接地点导致智能电路跳跃。1.2加信传递函数法信号传递函数法是将方波激励信号加到故障输出线上，根据故障后电路拓扑的变化， 通过频域分析进行定位。该方法基于频谱分析原理和线路分布参数模型。方波激励信号源 应用于线路的首端。在前端测量时域中的零序电压和电流数据，并计算频域传递函数。然 后，根据各支路端口传递函数频谱的频率、相位和波形特征，实现接地故障定位。特征向量法可用于多分支线路的故障定位。通过与其他支路的频谱特征进行比拟，选 择合适的特征值来构造不同支路的支路特征向量和故障距离特征向量。

19、然后利用支路特征向量确定故障所在的支路，利用故障距离特征向量获得故障距离3 o2. 2被动式检测无源故障检测是在配电线路的主要节点安装故障检测器，收集和分析检测信息，获取 故障区域。短路故障检测配电终端短路故障检测技术相对简单。首先，它不需要像保护继电器那样具有选择性。 从不同角度，输出信号的不同所导致的跳闸并不需要严格的时间限制，可以充分采集可靠 地故障分析。电流设定值的选择原那么是防止最大负载电流值。当一些线路投入运行时，负 载的“冷启动”电流可能非常大，应通过延迟来防止。由于保护电流互感器动态范围大，电流测量精度不高。特别是当线路负载相对较轻时, 测得的电流通常接近零，这使得不可能有效地

20、监控负载电流的变化。使用饱和类型或测量 可以兼顾故障检测和测量精度，具有良好的开展趋势。2. 2小电流接地故障检测我国配电系统中性点大多是小电流接地。当系统发生单相接地故障时，相间电压保持 不变，因此正常电源可以维持一段时间。此外，在小电流接地系统中发生单相接地时，故 障电流非常小，接地电弧往往会自动熄灭，从而故障消失。因此，小电流接地系统的故障 定位主要是解决单相接地故障定位。3配电网故障定位模式分析目前，我国10kV配电网的结构较为复杂，但从系统结构来看，主要有辐射状、树状和 环状三种结构。随着配电网的快速开展，辐射线和树线逐渐向环形电力线转变。在当前我 国配电智能化建设中，重点是“手拉手

21、”环网供电线路配电智能化改造。在附加安装分段开关和接触开关后，配电线路被分成几个局部。当电网发生故障时， 其故障点必须位于线路的一段，也就是说，故障点必须位于两个开关之间。因此，在馈线 的智能保护中，我们只能考虑开关的控制问题，而忽略电网中的其他元件。本章将重点分 析基于重合器和FTU的环形结构线路的两种故障定位方式。基于重合闸的故障定位模式重合闸是在断路器的基础上增加智能重合闸报警装置的开关装置，使单个断路器具有 控制和保护功能。它可以进行指定次数的重合报警，并在动作后智能复位或锁定。当系统 发生故障时，分布在线路上的开关相互配合，在断开和闭合之间工作，从而判断和隔离故 障，并在非故障间隔内

22、恢复供电。这种故障处理过程不需要通信系统的参与。2基于的故障定位模式FTU是安装在柱上开关上的智能终端设备，DTU是安装在电缆环网柜中的智能终端设 备。它们均可以通过与远方配电智能化主站的通信，实现对配电设备的控制和调节，实现 配电智能化。在这样的情况下，开关运行情况由配电终端控制，采集电路电流、电压、电源、开关 报警状态等信息，吧信号的收集发送到配电智能主站。配电终端根据检测到的故障报警信 息,综合判断的基础上主要站系统,变电站的保护动作信号和其他信息,开关,关闭和报警, 启动故障处理程序,确定故障类型和故障局部,实现故障隔离与供电恢复电路局部。LOIRI (FTU)SI (FTU)/ KI

23、 S2 (FIT)L02RO (FTU)R2 (FTU)S3 (FTU)S4 (FTU)图1图1所示系统，LOI与L02为两条配电线路。在线路上设置了分段开关及联络开关， 将线路分成了几段。其中R0为联络开关，RI, R2为出线断路器，SI, S2, S3, S4为分段 开关。正常运行方式下R0处于断开状态，其他开关处于合闸状态，整个系统处于开环运行 状态。每台开关均设置配电终端FTU。当故障K1发生时，故障电流通过出线开关R1的FTU、分段开关S1的FTU。首先，开 关R1的FTU动作使开关R1跳闸，将故障线路L01切断。自动化主站系统采集各FTU上传 的线路运行信息，综合判断后，启动故障处理程序，确定故障类型，并确定故障区段发生 在S1与S2之间，随后系统遥控指令S1和S2进行分闸操作，实现故障隔离。然后系统遥 控指令出口开关R1合闸，联络开关R0合闸，实现恢复非故障区