配网自动化系统中线路故障快速定位方法分析

（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东江门529200）

摘

要：在简要介绍配网自动化系统基本架构和功能的基础上，详细分析了基于重合器和基于FTU的环状网络中配电线路的故障

定位方法，并用具体案例加以分析说明。

关键词：配网自动化；故障定位；重合器；FTU

1配网自动化系统简介配网自动化系统主要分为主站层、子站层、通信层和终端

层四个部分，主要通过“四遥”（遥信、遥测、遥控、遥调）功能对配电设备进行实时监控，以实现线路故障判断、故障定位、故障隔离等功能。具体而言，其是指通过实时监测线路的电流、电压、功率、频率等遥测数据及线路开关的实时状态信息和各类保护告警信息来诊断线路状态，并通过遥控功能对线路开关进行远程控制。而遥调功能则是通过对配电网进行合理调度，以优化配电网的运行。故在配电线路正常运行时配电自动化系统一个十分重要的作用就是对配电网的运行进行优化，而在线路发生故障时可提高电网调度部门处理事故的快速性和准确性。

2配网故障定位模式分析目前我国10kV配电网主要分为树状、辐射状和环状三种

结构。随着智能配电网的建设，树状和辐射状结构被逐渐改造成环状结构，尤其“手拉手”环网供电方式更为普遍，如图1所示。配电线路可通过改变联络开关、分段开关等来改变配电网运行方式。正常运行情况下，联络开关处于断开状态，两条线路独立运行。当线路发生故障时，可依据故障的表征来确定故障点发生区域，并通过开关逐级自动分合闸来实现故障隔离及重构配网运行方式。

图1“手拉手”环网供电方式

2.1基于重合器的故障定位

基于重合器的故障定位是指在配电线路断路器上安装重

合器，并通过事先预设重合器的动作次数使得配电线路开关具备控制和保护的功能，同时重合器具备自动复位和闭锁功能。

如图1所示，正常运行状态下，联络开关R0分闸，其他开关合闸。当配电线路L1的k1点发生故障时，出线开关R1首先动作断开，线路L1断电，同时分段开关S1、S2、S3失电断开。在经过t1时间后，出线开关R1进行重合。

（1）若k1为瞬时故障，则出线开关R1重合成功后，分段开关S1、S2进行第一次重合并成功，分段开关S3重获电压后合闸成功，故障消失，供电恢复。22（2）若k1为永久性故障，则出线开关R1重合成功后，分段开关S1、S2进行第一次重合，出线开关R1会因故障再次动作断开，重复（1）的动作。

但由于故障电流一直存在，同时出线开关和分段开关预设的重合闸次数有限，如只预设了分段开关重合两次，当分段开关S1、S3重合两次不成功之后会自动闭锁，而S3本就处于分闸状态，故分段开关S2、S3将故障点隔离。经过一段延时后，联络开关R0动作合闸恢复非故障区域R0-S3段的供电。

基于重合器的典型事故案例如图2所示。

图2基于重合器的典型事故案例图

（1）K1点发生单相接地故障时，分界开关FB01直接跳闸切除故障，对主干线路没有影响。

（2）K1点发生相间短路故障时，首先是L2线出线开关CB1检测到故障后动作跳闸，同一时间分界开关FB01动作跳闸隔离故障区域，然后出线开关CB1经过重合器延时后重合成功，恢复主干线路供电。

基于重合器的故障定位模式不需要配电自动化系统的通信模块参与，只需要分段开关、联络开关和重合器之间的相互配合就可实现对故障点的诊断、隔离，恢复非故障区间的供电。该模式结构简单，成本较低，适用于通信不发达的地区。但该模式运用配电线路出线开关的重合操作来保护整条线路，可靠性不够，同时因没有通信功能，无法实时监控电网负荷，无法确定故障发生后的最佳解决方案。2.2基于FTU的故障定位

FTU和DTU分别是安装在配电网中柱上开关和电缆环网柜中的智能终端设备，可通过实时监控和采集线路的电流、电压、开关状态等信息，同时通过配电自动化系统的通信模块与主站进行通信，配电自动化系统主站综合各类遥测、遥信数据进行故障诊断和隔离，实现对配电线路的控制和保护。

如图1所示，为每个开关安装配电终端FTU。当k1发生故障时，出线开关R1的FTU动作切断故障线路L1。配电自动化系统主站立即通过采集L1上各开关的FTU信息后进行故障诊断，以判断故障类型、故障位置，首先通过遥控功能对分段开关S2、S3发出遥控分闸命令以隔离故障区域，然后对出线开关R1、联络开关R0进行合闸遥控，恢复非故障区域R0-S3段及R1-S1段的供电。

DianqiGongchengyuZidonghua◆电气工程与自动化探究66kV集电海缆在我国大型海上风电项目中的应用许新鑫1

赵陆尧2

（1.三峡新能源阳江发电有限公司，广东阳江529500；2.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东广州510000）摘

要：近年来我国海上风电事业进入蓬勃发展期，海上风电项目正向着场址深远化、机组大型化、总装机容量大规模化的方向发

展，目前常规的35kV集电系统已不能满足未来发展的需求。基于此，简单介绍了66kV集电系统在未来大型海上风电项目中推广应用的可能，希望能够为业内人士带来一定的参考和帮助。

关键词：海上风电；66kV集电系统；海底电缆

0引言集电海缆是海上风电项目中重要的组成部分，目前国内

海上风电项目，目前国内较为主流的海缆生产厂均把35kV交联聚乙烯绝缘、分相铅护套、钢丝铠装、光电复合、三芯海底电缆作为制作的主体，电缆截面主要在3×70mm2到3×400mm2的区间。表1为近年来国内主流海缆厂的35kV集电海缆部分业绩。

表135kV集电海缆业绩展示表

序号1234

工程

江苏滨海300MW海上风电项目上海临港二期海上风电项目

如东八仙角300MW海上风电项目龙源蒋家沙300MW海上风电项目

电压等级/kV35353535

海缆长度/km约126约104约90约117

输送功率/MW300200300300

绝缘类型XLPEXLPEXLPEXLPE

生产厂家宁波东方江苏亨通中天科技青岛汉缆

近海浅水区的海上风电项目中常见的集电海缆多为35kV三芯XLPE海底电缆。相对于单芯电缆，三芯XLPE海底电缆在运行过程中损耗更小，更节省生产、敷设及运维过程中的成本[1]。66kV集电海缆目前在英国、德国等欧洲国家的海上风电项目中使用得较为广泛，该领域在国内尚属空白。相对于35kV，66kV集电海缆可以输送更多的电能，连接更多同等单机容量的风力发电机组，风机间的间距也可布置得更大，在大型海上风电项目中技术优势更为明显。

1国内集电海缆的应用情况海底电缆是海上风电场输变电系统的关键部分，国内应

用经验仍较少，实施难度较大，单位造价很高，基于此，有必要对海底电缆的性能、选型、设计等问题进行更深入的研究与探索。目前国内的海上风电项目多在近海浅水区域，大部分场址容量在100～400MW及以上的区间。针对近海浅水区的

通过表1可以看到，国内的近海浅水区海上风电项目均以

基于FTU及DTU的典型故障案例如图3所示。系统故障诊断和处理采用的较为普遍的做法，但需要建立配

网自动化系统，成本比较高。

3结语配电线路故障快速定位可有效地隔离故

障线路区段，有效控制故障发生的范围，是保证配电网安全稳定运行的基础。掌握配网自动化中线路故障快速定位的方法，对配电线路有可能发生的故障进行分析和模拟，可提高配电

图3基于FTU及DTU的典型故障案例图

网运行的安全性和稳定性。

［参考文献］

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.[2]王渊.配网线路故障监测与定位研究[D].昆明：昆明理工大

学，2017.

[3]郑昕.配网故障精确定位项目后评价研究[D].北京：华北电

力大学，2016.

K1点发生永久性故障时：

（1）L1线出线开关CA1检测到故障后动作跳闸；（2）配电终端DTU检测到HK01的故障电压、电流产生的故障信号并上送至主站；

（3）配电自动化系统主站收到事故信息和开关变位信号后，做出故障诊断将故障定位在HK01-CA1段，然后对HK01发出分闸遥控命令，HK01-01分闸，成功隔离故障；

（4）主站再对联络开关L01发出合闸遥控命令，联络开关L01合闸，恢复非故障区域供电。

基于FTU的环网供电模式在短时间（几秒到几十秒）内可实现对配电故障线路的故障区域进行隔离并恢复非故障区域的供电，大大提高了配电网的供电可靠性，是目前配电自动化

收稿日期：2019-08-01

作者简介：李俊宜（1988—），男，广东台山人，工程师，研究方向：配网规划运行维护检修。

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