李德軍，申泉

(南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司，南京 210000)

0 引言

隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，用戶對供電可靠性的要求越來越高。在我國的電力系統(tǒng)架構(gòu)中，目前提高供電可靠性的關鍵點在于配電網(wǎng)，保證配電網(wǎng)的安全可靠運行，減少配電網(wǎng)的故障，出現(xiàn)故障也能準確定位并及時處理，是亟須解決的問題。

傳統(tǒng)配網(wǎng)系統(tǒng)中的饋線自動化軟件對單相接地故障無法準確判斷，但如果借助故障錄波信息，并采用有效的技術手段，即可準確、可靠地判斷出饋線中的單相接地故障選線和定位，并對選線及定位結(jié)果的可靠性等進行綜合分析，從而輔助饋線自動化軟件實現(xiàn)故障定位與分析[1]。

1 DS6000系統(tǒng)概況[2]

DS6000系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮姆植际介_放式配網(wǎng)自動化系統(tǒng),適用于省級、地級配網(wǎng)自動化。在設計上使用領先的開發(fā)理念和先進的開發(fā)技術,借助成熟的功能組件,搭建出穩(wěn)定的系統(tǒng)架構(gòu)。

饋線自動化(FA)是DS6000系統(tǒng)的核心功能模塊，該模塊分為采集層、處理層和展示層。采集層借助DS6000系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)對遠方饋線終端(開閉所終端設備(DTU)、饋線終端設備(FTU)、故障指示器等)實時數(shù)據(jù)(開關的分合狀態(tài)、開關的故障信號、實時電流、實時電壓、零序電流、零序電壓、故障指示器的翻牌狀態(tài)等)采集，并在需要的情況下對遠方開關設備進行遙控操作。處理層分為故障定位、故障隔離、故障恢復3個功能，用以判斷配網(wǎng)的運行情況，以及在故障情況下判斷故障點的范圍和故障類型。展示層使用DS6000系統(tǒng)中的通用圖元組件，將配電網(wǎng)絡按手拉手饋線分成一張張聯(lián)絡圖的圖模，并能顯示故障信息一覽表及故障分析策略。故障信息一覽表會顯示上傳的故障信號，并顯示相關的設備名稱、時間、故障影響范圍、負荷丟失情況等；故障分析策略則根據(jù)處理層中的故障定位功能，綜合判斷故障范圍并給出隔離故障范圍的策略，調(diào)度員可根據(jù)系統(tǒng)給出的策略，遙控操作現(xiàn)場設備，迅速判斷故障點，快速隔離故障范圍，并迅速恢復故障隔離范圍外的設備及負荷的正常供電。饋線自動化功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 饋線自動化功能架構(gòu)

受遠方饋線終端上送采集信息的限制，傳統(tǒng)的饋線自動化功能只能判斷短路故障，而對于接地故障，尤其是單相接地故障是無法準確判別定位的。

2 故障錄波數(shù)據(jù)

故障錄波的作用是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過故障量的啟動，記錄故障前后一段時間內(nèi)電氣量與非電氣量的變化過程并生成錄波數(shù)據(jù)，以達到協(xié)助故障追憶分析的目的。

故障錄波的工作原理：正常運行時，遠方饋線終端實時對接入的模擬電氣量(電壓、電流、功率等)進行采集，當故障發(fā)生時，根據(jù)預先的定值，記錄下故障前后模擬電氣量及開關量數(shù)據(jù)，并生成對應的故障錄波數(shù)據(jù)。

目前，國內(nèi)普遍采用COMTRADE格式存儲故障錄波數(shù)據(jù)，COMTRADE格式是美國電子電機工程師協(xié)會(IEEE)標準電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式。每個COMTRADE記錄都有一組最多4個與其相關的文件，每個文件都具有不同的信息等級。4個文件分別為標題文件、配置文件、數(shù)據(jù)文件和信息文件。

對故障錄波數(shù)據(jù)進行綜合分析處理的具體作用如下。

(1)故障選線、判相、故障測距。分析故障錄波裝置記錄的各種信息，不僅可以利用錄波圖迅速判明故障類型和相別，還可以利用錄波數(shù)據(jù)中提供的零序短路電流值，較準確地計算出故障點，有利于迅速消除故障，及時恢復供電，減小經(jīng)濟損失。

(2)諧波分析、功率分析、序分量分析。利用故障錄波數(shù)據(jù)文件可檢測出信號中的諧波量，以此研究故障狀態(tài)下諧波的影響以及變化規(guī)律等；同時，還可以進行短路容量的計算，使用對稱分量法計算序分量。

(3)提供轉(zhuǎn)換性故障和非全相運行再故障的信息。在電力系統(tǒng)運行中，很可能發(fā)生一種故障且該故障并未消除時又發(fā)生另外一種故障，或者在非全相運行過程中再發(fā)生故障的狀況。這些情況發(fā)生在很短時間內(nèi)，只有使用故障錄波數(shù)據(jù)，了解線路故障時的故障類型轉(zhuǎn)換，以及非全相運行過程中又發(fā)生事故的情況、特點、時間等。

由此可見，故障錄波數(shù)據(jù)已成為分析電力系統(tǒng)故障的重要依據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以準確判斷故障類型，故障相別，故障電流、電壓的數(shù)值以及斷路器的跳合閘時間和重合是否成功等情況，據(jù)此研究有效的防止措施，在以后的電網(wǎng)設計中可以做出合理的配置，對可能發(fā)生的故障做出有效預測，盡量避免此種故障再次發(fā)生，對保證電力系統(tǒng)安全運行的作用極其重要。

3 饋線自動化中使用故障錄波數(shù)據(jù)

3.1 實現(xiàn)背景

2016年我國修訂了最新的配網(wǎng)饋線終端技術規(guī)范，新的技術規(guī)范中明確指出饋線終端需要具備暫態(tài)故障錄波功能，并相應修訂了配網(wǎng)自動化通信協(xié)議(《配電自動化系統(tǒng)應用DL/T 634.5101—2002實施細則》[3]、《配電自動化系統(tǒng)應用DL/T 634.5104—2009實施細則》[4])，在該協(xié)議實施細則中規(guī)定了配網(wǎng)自動化主站與饋線終端之間故障錄波數(shù)據(jù)的交互實現(xiàn)細節(jié)。

3.2 實現(xiàn)細節(jié)

DS6000系統(tǒng)的接地故障分析功能由饋線自動化模塊、DS6000采集模塊、遠方饋線裝置3個部分共同完成，具體流程如圖2所示。

圖2 接地故障分析流程

(1)饋線自動化模塊根據(jù)遠方饋線終端上送的故障信號(過流信號和故障翻牌信號)進行拓撲分析和故障判斷，初步確定故障發(fā)生范圍。

(2)在確定的故障發(fā)生范圍內(nèi)，遍歷所有饋線遠方終端，向DS6000采集模塊發(fā)送召喚錄波數(shù)據(jù)請求。

(3)DS6000采集模塊根據(jù)饋線自動化模塊下發(fā)的請求，產(chǎn)生若干個數(shù)據(jù)召喚任務，在其任務處理中將每個任務轉(zhuǎn)換成對應的規(guī)約報文下發(fā)到遠方饋線終端。

(4)遠方饋線終端解析下發(fā)規(guī)約報文，響應召喚任務，將符合條件的故障錄波數(shù)據(jù)進行上送。

(5)DS6000采集模塊對遠方饋線終端上送的故障錄波數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，整理后發(fā)給饋線自動化模塊。

(6)饋線自動化模塊判斷故障錄波數(shù)據(jù)是否符合條件，如果符合條件與此次故障相關則對錄波數(shù)據(jù)進行分析處理，對比并分析暫態(tài)接地電流、穩(wěn)態(tài)接地電壓等參數(shù)的動態(tài)變化情況，高效、準確地判斷單相接地故障。

(7)饋線自動化模塊根據(jù)接地故障分析結(jié)果，產(chǎn)生告警信息并在故障信息一覽表上進行展示，生成對應的故障分析策略，供調(diào)度員進行選擇處理。

3.3 案例

陜西省地方電力(集團)有限公司某地級DS6000配網(wǎng)自動化運行現(xiàn)場如圖3所示。主干線路F1發(fā)生接地故障，在L3和L4之間的主干線上發(fā)生接地故障，L1，L2，L3均檢測到故障電流，故障指示器翻牌，上送翻牌信號并進行故障錄波處理。DS6000系統(tǒng)饋線自動化模塊檢測到故障信號，進行分析處理，啟動接地故障分析流程，對L1，L2，L3進行故障錄波數(shù)據(jù)召喚，整理全部故障錄波數(shù)據(jù)并進行分析處理，定位并選線，產(chǎn)生故障分析策略上報給調(diào)度維護人員，供故障搶修維護參考。

圖3 接地線路故障示意

4 結(jié)束語

綜上所述，在DS6000系統(tǒng)饋線自動化中，通過使用故障錄波數(shù)據(jù)進行輔助定位，分析判斷接地故障，可以縮短配網(wǎng)故障分析和決策所需的時間，減少人力資源消耗，實現(xiàn)高效率、低成本的配電網(wǎng)管理。

隨著技術的不斷發(fā)展和現(xiàn)場經(jīng)驗的不斷積累，越來越成熟的DS6000系統(tǒng)會為配網(wǎng)接地故障處理提供更加強大的技術支撐。