摘 要：總結(jié)當(dāng)前配電自動化系統(tǒng)中故障區(qū)段定位的三種主要模式，深入比較配電自動化中故障區(qū)段定位三種模式的優(yōu)點和缺陷，綜述目前配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法的現(xiàn)狀和進展。

    關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動化；故障區(qū)段定位技術(shù)；模式；特征；研究進展

    一、當(dāng)前配電自動化系統(tǒng)中故障區(qū)段定位的主要模式

    在配電自動化系統(tǒng)中，故障區(qū)段定位是核心內(nèi)容。其主要作用是：當(dāng)線路發(fā)生故障時，在最短時間內(nèi)自動判斷并切除故障所在的區(qū)段，恢復(fù)對非故障區(qū)段的供電，從而盡量減少故障影響的停電范圍和停電時間。選擇科學(xué)合理的故障區(qū)段定位模式，大大提高配電自動化系統(tǒng)的性能價格比及對供電可靠性的改善程度。當(dāng)前的配電自動化故障區(qū)段定位手段主要是有信道模式、無信道模式以及兩者相結(jié)合的混合模式三種。

    （一）有信道的故障區(qū)段定位模式
    有信道的故障區(qū)段定位模式是指在故障發(fā)生后，依靠各分段開關(guān)處具有通信功能的柱上開關(guān)控制器FTU（Feeder Terminal Unit，饋線終端單元）之間或FTU同配電主/子站之間通過通信設(shè)備交換故障信息，判斷故障區(qū)段位置。這種模式包括基于主/子站監(jiān)控的集中（遠方）判斷方式和基于饋線差動保護原理的分散（就地）判斷模式?；谥?子站的集中判斷方式是以配電自動化監(jiān)控主站/子站為核心，依靠通信實現(xiàn)整個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與控制。基于饋線差動保護原理的分散判斷方式是當(dāng)故障發(fā)生時，各保護開關(guān)上的FTU利用高速通信網(wǎng)絡(luò)同相鄰開關(guān)上的FTU交換是否過流的信息，從而實現(xiàn)故障的自動判斷與隔離。

    （二）無信道的故障區(qū)段定位模式
    無信道的故障區(qū)段定位模式是通過線路始端的重合器同線路上的分段開關(guān)的配合，就地自主完成故障定位和隔離功能，它包括重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合、重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合以及重合器間配合等實現(xiàn)方式。重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合的方式：過流脈沖計數(shù)型分段器不能開斷短路電流，但能夠在一定時間內(nèi)記憶重合器備開斷故障電流動作次數(shù)。重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合的方式：故障時線路出口處的重合器跳閘，隨后沿線分段器因失壓分閘，經(jīng)延時后重合器第一次重合，沿線分段器依次順序自動加壓合閘，當(dāng)合閘到故障點所在區(qū)段時，引起重合器和分段器第二輪跳閘，并將與故障區(qū)段相連的分段器閉鎖在分閘位置，再經(jīng)延時后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢復(fù)健全區(qū)段供電的目的。重合器配合的方式：重合器方式延續(xù)了配電網(wǎng)電流保護的原理，自線路末端至線路始端逐級增加啟動電流和延時的整定值，實現(xiàn)逐級保護的功能。

    （三）有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式
    有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式是結(jié)合前面兩種模式的特點，對于以環(huán)網(wǎng)為主的城市配電網(wǎng)，當(dāng)系統(tǒng)通信正常時，以集中判斷方式為主，當(dāng)通信異常時，可以在配電終端就地控制；對于農(nóng)電縣級配電網(wǎng)，一次網(wǎng)絡(luò)既有環(huán)網(wǎng)供電，更多的是輻射型供電方式，因此放射形網(wǎng)絡(luò)的故障定位選用無信道的就地判斷方式，環(huán)路網(wǎng)絡(luò)采用集中判斷方式。

    二、目前配電自動化中故障區(qū)段定位手段的特征比較

    基于有信道故障區(qū)段定位模式的配電自動化系統(tǒng)由于采用先進的計算機技術(shù)和通信技術(shù)，正常情況下可以實時監(jiān)控饋線運行情況，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能及平衡負(fù)荷；故障情況下可以綜合全局信息，快速完成故障的志別、隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，避免了出線開關(guān)多次重合對系統(tǒng)的影響，適用于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷密集地區(qū)的配電管理系統(tǒng)。但它的缺點是故障的判斷和隔離完全依賴通信手段，對通信速率和可靠性要求高，需投入資金較多；通信設(shè)備或主站任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致故障緊急處理的全面癱瘓。

    無信道的故障區(qū)段定位模式將故障處理下放到設(shè)備層自動完成，根本上消除了通信設(shè)備可靠性環(huán)節(jié)對定位功能的影響，具有原理簡單，功能獨立，封裝性好的特點，并且投資比有信道的方式少。重合器同分段開關(guān)配合方式的缺陷在于判斷故障所需的重合閘次數(shù)較多，故障產(chǎn)生的位置距離電源越遠，重合閘次數(shù)和故障判斷時間很長，難以達到饋線保護功能對故障處理快速性的要求；重合器配合的方式通過各開關(guān)動作參數(shù)整定配合判斷并切除故障，無需出線重合器的多次重合閘，但由于配電網(wǎng)存在線路短，故障電流差別不大的特點，容易引起故障時的越級跳閘；并且越靠近出線側(cè)的重合器故障后延時分閘時間很長，不符合故障處理快速性的要求。

    有信道和無信道混合模式結(jié)合了兩者的優(yōu)點，可以根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)的時間情況進行有效組合；但它的缺點是存在著控制實現(xiàn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，并且不經(jīng)濟。配電自動化系統(tǒng)中，無信道的故障區(qū)段定位模式由于減少了通信環(huán)節(jié)，在故障處理的可靠性和經(jīng)濟性方面都要優(yōu)于有信道的模式；但故障區(qū)段定位過程需要多次投切開關(guān)的缺點限制了它進一步提高供電可靠性的能力。

    三、基于暫態(tài)保護的配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法研究進展

    目前配電自動化系統(tǒng)所采用的故障區(qū)段定位方法延續(xù)了電力系統(tǒng)繼電保護中電流保護的核心理念，其構(gòu)成原理建立在檢測故障前后工頻或接近工頻的穩(wěn)態(tài)電壓、電流、功率方向、阻抗等電氣量的基礎(chǔ)上，此領(lǐng)域的研究工作也是圍繞著如何提高這種原理的性能展開的。實際上，由于輸電線路具有分布參數(shù)的特性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，線路在故障的初始時刻一般都伴隨著大量的暫態(tài)信號，故障后的初始電弧以及在電弧最終熄滅前的反復(fù)短暫熄滅和重燃會在線路上產(chǎn)生較寬頻帶的高頻暫態(tài)信號；行波由色散產(chǎn)生的頻率較集中的高頻信號發(fā)生偏移和頻率分散，會產(chǎn)生頻帶較寬的高頻信號。這些在故障過程中產(chǎn)生的暫態(tài)高頻電流電壓信號含有比工頻信號更豐富的故障信息，如故障發(fā)生的時刻、地點、方向、類型、程度等。但由于故障暫態(tài)信號具有頻帶寬，信號幅度較工頻微弱，且持續(xù)時間短的特點，受信號提取和分析手段的限制，在傳統(tǒng)的保護方法里被當(dāng)做高頻噪聲濾除掉。但是，隨著信號提取及分析技術(shù)的快速發(fā)展，基于暫態(tài)保護原理的故障處理技術(shù)越來越受到人們的重視。

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