基于城南配电自动化试点工程的智能就地FA调试

摘要：配电网作为输配电的最后一级直接面向用户，其供电质量和供电可靠性对电网和用户均有重要意义，因此配电自动化设备的调试验收也具有十分重要的意义，由于无法采集实时数据使得配电设备无法在实验室内进行验收，而就地调试工作又因为安全、成本等问题具有较大的难度。本文详细分析了配电网故障处理过程，并以天津城南配电自动化工程为实例提出了一种安全高效的就地联调方法，设计出了一种在不影响供电情况下测试配电自动化设备的仿真模拟器，并阐述了实现方法。

关键词：馈线自动化，故障处理，模拟开关

0引言

本文以国家电网公司首批配电自动化试点建设单位国网天津电力城南供电公司配网自动化工程为实例介绍故障处理以及就地FA调试过程。

1天津城南配电自动化项目FA技术实施

天津城南配电试点工程最终目标是在配电网故障停电时，系统根据DSCADA采集的配电网实时运行信息以及边界约束条件，计算出网络重构最优方案，调控人员通过手动、半自动或自动方式进行故障隔离并恢复供电。

1.1实现原理

OPEN-3200DA基于局部拓扑搜索将拓扑搜索范围限定在配电网待恢复区及其周围区域，因而大大提高了搜索效率，此外采用基于反射原理的有向图方法可以精确定位任意两点之间的关键路径，剔除无关的分支路径。由于配电网一般是开环运行，而且任意负荷其现实的转供电源点最多也就4到6个，因此结合采用的搜索方法以及穷举法可以获得最高的问题求解质量，而其所花费的时间比全局问题求解的优化方法要少得多。

1.2故障定位

主站依据配电终端传送的故障信息，判断故障区段，将该信息点的接线图推送到调控工作站显示器上，便于调控员进行分析判断。

1.3故障隔离

配电网一般的运行方式是网状结构开环运行，当发生故障时，故障的定位、隔离都限定在某一分区的内部。

1.4故障恢复

在故障隔离后，通过操作故障分区的边界及分隔区的设备进行网络重构，从而恢复供电。故障恢复的原则：一是保证被转供区域负荷不失电。二是保证配电网辐射状运行方式（非合环运行）。

2智能就地FA调试

实际现场的馈线自动化功能FA有两种实现方式，一是分布式，通过选择智能开关来实现，另一种为集中式，将信息传送到主站后进行遥控处理。本次调试针对分布式FA进行。

分布式FA控制单元组成一个队列进行连续监测，在监测到开关过流或失压信号发出后，进行故障判断并自动切除，其他开关将根据实际运行方式自动判断开合方式，以便切除故障、隔离故障点以及恢复对该线路正常区间的供电。

配电自动化系统在投运前需要对系统的各个环节进行联调和测试，但在现有条件下，系统在研发过程和出厂测试过程中由于无法采集配电网运行的实时数据，FA的联调和某些功能的测试无法完整地进行，有些功能需到现场进行调试，为了保证供电可靠性，不能在一次系统中人为制造故障，因此FA调试中常用的方法是在二次侧的入口处加故障电流来模拟实际故障。

本次调试选取友谊路与利民道之间，将利23线路上的NK124和791线路上的NK800作为重合控制器，在NK800负7与利2306负5之间设置合环点，在利2305负2开关与利2306负3开关处进行故障模拟。

2.1 故障处理过程

利23线路的运行方式如图1所示，791线路的运行方式如图2所示。

 

     图1 利23线路运行方式

  

图2 791线路运行方式

 (1)故障信号收集

NK124内部的分布式FA控制器接收到通讯管理机转发的出口断路器跳闸信号（由合变分），利2306内部的分布式FA控制器接收到负3开关检测到故障电流，利2305负2开关未检测到故障电流，判断故障点在2305负2开关与利2306负3开关之间。

(2）故障隔离阶段

NK124的FA控制器在出口断路器已经跳闸10秒后，启动故障隔离，通知利2306的FA控制器；利2306的FA控制器接收到启动信号后，把信号传给利2305的FA控制器，同时跳开负2开关，成功跳开后，向两端的FA重合控制器发送故障隔离成功信号；利2305的FA控制器接收到启动信号后，跳开负2开关，向两端的FA控制器发送故障隔离成功信号。

(3）恢复非故障区供电阶段

NK800的FA控制器收到隔离成功信号，启动恢复过程，如果满足转供条件（本身有电，且有足够容量），合上负7开关，恢复利2305环网柜的供电；NK124的FA控制器收到隔离成功信号，启动恢复过程，由调控自动化系统合上出口断路器开关，恢复利2306环网柜的供电。故障处理全过程结束。

2.2故障模拟原理

故障信号的模拟由继电保护数字仿真及全功能测试仪输出。

2.3仿真模拟器的设计与实现

天津城南河西酒店商务中心区域配电自动化试点工程为在原有区域进行改造，该区域负荷以居民负荷、商业负荷为主，对用电要求比较高，为了保证供电可靠性，必须在非停电状态下对配电自动化系统进行功能测试。只有断开开关与馈线终端测控单元之间的连接接入一种可以代替开关的设备，才能实现此功能。并在此馈线段10kV出口处加装一个分界断路器使分界断路器先于10kV开关动作，下图为自主研发并自行制作的仿真模拟器原理图：

图3 仿真模拟器原理图

其原理是：将遥控模块的a、b出线接在继电器出口压板上，此仿真模拟器分为两部分，上面16路发光二极管，为遥控测试模块。下面为8路双刀双掷开关，为遥信模拟模块，系统由3V直流电源供电。顾名思义，遥控接收模块是用来接收遥控功能的，当FTU做遥控合操作时输出一高电平使相应的电路导通此时灯亮；当做分操作时输出一低电平此时灯灭，则认为已接收到遥控信号，并手动合上遥信模块上对应接收到信号的小灯开关，此时电路导通并有电流传回压板，即可发出相应的遥信信号，遥信发送模块可以模拟发出断路器跳合闸信号、遥信变位信号以及各种硬接点信号。

3结论

    本文从配电自动化原理入手探讨了FA故障处理的流程并提出就地联调方案，设计出可以在非停电状态下测试FA功能的的仿真模拟器，提高了配电自动化设备可靠性，是配电自动化走向实用化的一项基础工作。目前天津城南配电试点项目已经进入实用化验收阶段，智能就地FA调试在缩短测试时间提高效率的同时保证了对用户的不间断供电提高了电网的经济效益。

参考文献：

[1] 刘东，丁振华，滕乐天.配电自动化实用化关键技术及其进展.电力系统自动化,2004,28(7):16-19

 [2] 国家电网公司.配电自动化建设与改造技术导则，2009.

 [3] Glen Kramer, “Ethernet Passive Optical Networks,” McGraw-Hill Communications Engineering Series, 2005.

[4]赵上林，吴在军，胡敏强， 窦晓波.分布式发电对重合器模式馈线自动化的影响[J]电力自动化设备,2009(10)

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