自适应切换联络开关的自愈方法

黄建中，黄纪元

（1．云南电网有限责任公司峨山供电局，云南 峨山653200；2．齐齐哈尔大学，黑龙江 齐齐哈尔161006）

配网线路自愈，指线路故障自动隔离，自动合上线路联络开关，恢复故障点后段线路的供电。其自愈方式有两种，一种是就地型自愈，另一种是主站控制自愈。

就地型自愈不依赖通信，仅需对联络开关处的配电终端设置合理参数，便由终端就地控制联络开关。缺点是当配网接线方式或运行方式发生变化，造成变电站出口开关至联络开关之间的分段器数目变化时，应重新设置参数。

主站控制自愈不因配网运行方式的变化而重新调整配电终端参数，它是由配电主站遥控联络开关。所以，随着无线通信技术的发展，特别是无线5G技术在电力系统中的应用，主站控制自愈技术得以普遍推广应用。

但是，不管是就地型自愈，还是主站控制自愈，目前均需提前固定联络开关的位置。若需变更联络开关位置，必须对配电自动化终端及主站相关参数重新设置。而运行中，因管辖范围划分调整、接线方式变化等原因，常需重新调整联络开关位置。

所以，有必要研究一种自适应切换配网线路联络开关位置的自愈控制方法，以减少人员维护工作，并满足灵活多变的配网运行方式要求。

1 自适应切换联络开关的方法

1.1 原理简述

配网线路采用就地式电压型配电自动化终端，终端同时具有分段工作模式及联络工作模式功能，可根据运行方式智能切换至对应的工作模式。两种模式相互闭锁，即投入一种工作模式，另一种工作模式便自动退出。终端除两种工作模式外，还有一种初始状态，即非工作模式下的初始状态，此时终端无任何馈线自动化功能逻辑。

电压型配电自动化具有功能逻辑简单，故障定位及故障隔离准确的优点。它的功能逻辑简述为“有电合，无电分，短时供电会闭锁”。“有电合”指开关得电后，经X时限延时合闸；“无电分”指线路失电后，经Z时限延时分闸；“短时供电会闭锁”指：开关得电合闸后，若Y时限内线路失电，则开关分闸，并Y闭锁合闸，该情况下的闭锁为正向闭锁，开关正方向带电不会得电合闸，而反方向得电则自动解除闭锁。单侧得电，启动得电合闸逻辑，若X时限内线路又失压，则残压闭锁合闸，该闭锁为反方向闭锁，即反方向得电不启动得电合闸功能，而正方向带电则自动解除闭锁。所以，线路故障段两侧开关均分闸而有效隔离故障点，其故障线段电源侧的开关有Y闭锁合闸信号，负荷侧的开关有X闭锁（残压闭锁）合闸信号。电压型终端与变电站出口开关重合闸有效配合，能对故障线路段完成隔离，确保后段线路具备带电条件，以便自愈，即转供电。

1.2 配电自动化终端技术要求

1.2.1 分段工作模式应具备

失电延时分闸（Z时限分闸）；得电延时合闸（X时限合闸）；残压闭锁合闸（X闭锁合闸）；Y时限闭锁合闸（Y闭锁合闸）；操作分闸闭锁自动合闸；双侧有压禁止自动合闸；解除上述闭锁合闸条件：操作合闸或“复位”。

1.2.2 联络工作模式应具备

单侧失压延时告警或合闸（即XL功能），其单侧失压告警或合闸二者之间可选择，本方法中应选择为“告警”；两侧失电则自动退出联络工作模式。

1.2.3 启用各种工作模式方法

启用分段工作模式方法：开关由分到合，便自动启用分段工作模式，并闭锁联络工作模式。

启用联络工作模式方法：开关在分位，且开关两侧均有电，则启用联络工作模式，并闭锁分段工作模式。

进入初始状态方法：操作分闸或人工“复位”，初始状态下终端无馈线自动化功能逻辑。

终端工作模式启用原理示意图如图1所示。

图1 终端工作模式启用原理示意图

在图1中的同步RS触发器，其S端为置位端，R为复位端，SP为触发脉冲输入端，Rd为复位端，Q、Qˉ为输出端。

开关由分（0态）到合（1态），同步触发器1输出端Q输出高电平，即终端进入分段工作模式，且Qˉ输出端控制一个“与门”输出为低电平，使联络工作模式无效。

开关分位与两侧有电的“与门”输出有“0”态到“1”态变化，则同步RS触发器2输出高电平。之前终端若处初始状态，则此时进入联络工作模式；之前终端若处分段工作模式，则联络工作模式无效。

操作分闸或开关在分位时按“复位”键，则终端进入初始状态。需注意，开关在合位时，其“复位”键是无效的，这样便避免了开关运行时误复位而使馈线自动化功能失效。

终端可由联络工作模式直接切换至分段工作模式，但不能由分段工作模式直接切换到联络工作模式，而只能由分段工作模式先切换到初始状态，再由初始状态切换到联络工作模式。这符合现场运行实际需要，即现场运行中是不可能直接由分段工作模式切换到联络工作模式的，它必须先断开开关（此时已自动进入初始状态）或在分位时按“复位”键进入初始状态，再切换至联络工作模式。

所以，图1中这种工作模式切换方式，符合电网企业所要求的“有且只有一种工作模式可投入运行”的馈线自动化终端技术规程。

另，为方便运维人员正确识别终端处于何种状态，在终端应分别设置“分段”“联络”“初始”状态指示灯。

1.3 配网线路切换（选择）联络开关的操作步骤

1.3.1 对停电线路调整

选择好联络点。对所选择联络开关复位，进入初始状态，避免单侧得电便自动合上开关。从电源侧依次操作（或自动）合上各线路开关，一经合上的开关，便自动进入或保持分段工作模式。待联络点开关两侧有电，则该开关自动进入联络工作模式。

1.3.2 运行线路调整联络点

操作断开新选择为联络点的开关，此时开关进入初步状态，其单侧得电合闸功能失效。

操作合上原联络开关，此时该开关自动由联络工作模式切换为分段工作模式。

待新联络点开关两侧有电，则该开关自动进入联络工作模式。

1.4 对自适应切换联络开关的评价

联络开关可随着运行方式变化，自适应切换为相应的分段模式或联络模式，故线路上的开关终端，均可按统一的整定原则设置定值参数，而不必随运行方式变更而调整定值。

2 智能识别联络开关的主站自愈算法

2.1 联络开关识别及控制原理

采用线路故障时配电终端实时故障信号触发识别联络开关的方式。当配电自动化主站系统收到某一线路开关残压闭锁信号（可知，此时故障点在该开关前段，且该开关已断开），通过网络拓朴，沿着负荷侧方向遍历，查找开关是否有XL报警信息。找到后，主站识别为联络开关且自动遥控合上该联络开关。

2.2 算法设计

智能识别联络开关的自愈控制程序框图如图2所示。

图2 智能识别联络开关的自愈控制程序框图

联络开关位置是通过故障时残压闭锁信息触发程序，查询对应的XL报警信息开关而识别为联络开关，并进行遥控合闸完成自愈。而目前通用的主站自愈技术是采用“联络开关库”方法，其要求联络开关位置固定。所以本文所述主站自愈方法灵活性高。

当故障发生后，若故障点靠负荷侧开关不在线，或与残压闭锁开关的网络拓朴连接的联络开关（发XL报警信息的开关）不在线，则仅影响后段线路的转供电，对故障隔离丝毫不影响。

当某开关误发残压闭锁信号时，因程序还需对该开关是否处于分位进行判定，处于分位才启动自愈，所以这种措施能可靠避免误发残压闭锁信号而可能造成非同期合环的事件。

操作断开开关，不会发残压闭锁信号，故操作分闸不会出现自愈控制而转供电的情况。此时，如需把操作断开开关的后段线路进行自动转供电，则采取程序操作方法实现。

3 实例分析

取3条联络的线路，此3条线路分别由不同变电站供电。配网线路接线及故障点示意图如图3所示。

图3 配网线路接线及故障点示意图

图3中#1、#5、#9开关为变电站出口开关，配置电流保护及重合闸，其他开关均为线路智能柱上开关，配置电压型功能，同时投入分段工作模式及联络工作模式。另，联络工作模式的XL功能不跳闸出口，仅报警。正常运行方式为#4、#8开关为联络点，处于分位，其他开关均处于合位。线路开关通过无线公网与主站传输“三遥”信息。

3.1 自愈过程分析

在图3中选取不同故障点对自愈过程分析。

3.1.1 线路末端故障

当A点发生故障，故障后#7开关处于分位且Y时限闭锁分闸，#4、#8开关均发XL时限报警，但线路未有残压闭锁信息，所以主站不启动自愈控制。由此可见，线路未端故障时可靠隔离了故障点，但不进行自愈控制。

3.1.2 故障位于两只分段开关之间。

当B点故障，故障后#6、#7开关分位，#6开关Y时限闭锁合闸，#7开关残压闭锁合闸，#4、#8开关均发XL时限报警，主站收到#7开关残压闭锁信息，遍历查找到#4（或#8开关）有XL时限报警信息，于是主站发令遥控合上#4（或#8开关），恢复#7开关后段线路供电。当#4（或#8）开关合上后，#8（或#4）开关两侧有电，其XL时限报警消除，仍保持联络工作模式。

3.1.3 故障位于变电站出口开关与第一级分段开关之间

当C点故障，故障后#5开关重合不成功，位于分位，#6开关分位且残压闭锁合闸，#7开关失压分闸。#4（或#8）开关启动XL时限报警。主站收到#6开关残压闭锁信息，遍历查找到#4（或#8开关）有XL时限报警信息，于是主站发令遥控合上#4（或#8开关），然后#7开关单侧得电自动合闸，恢复了#6开关后段线路供电。

通过上述分析，故障点隔离不依赖通信，而是由终端进行就地隔离故障，其可靠性高，配网运行安全性得以保证。如在故障时通信故障，也不影响故障点的隔离，仅影响了故障点后段线路的自愈恢复供电。

另自愈过程只要求故障点靠负荷侧及联络点这两只终端在线，便能正常完成自愈控制，而不受其他终端是否在线的影响。所以，此种主站自愈控制方式，对终端通信在线率的要求也极低。

3.2 联络开关位置调整示例

分别在运行情况和线路停电情况下把联络开关由#4开关调整到#3开关。

3.2.1 运行情况下调整

先把#3开断开，此时#3开关自动退出分段工作模式进入初始状态（其单侧得电合闸功能失效）；然后合上#4开关，#4开关自动由联络工作模式切换为分段工作模式；当#3开关两侧带电且处于分位，#3开关启动联络工作模式。

3.2.2 线路停电情况下的调整（如检修后调整）

首先对#3开关复位，使之为初始状态；然后依次合上#1、#2开关；接着合上#4开关，此时#4开关自动切换为分段工作模式；最后#3开关两侧得电自动进入联络工作模式。

4 应用中注意事项

图实相符问题。当线路改造使网络拓朴变化时，主站应及时维护接线图，避免故障时通过残压闭锁信号所触发查询到的联络开关是另一网络拓朴中的开关，而造成误合开关的事件发生。新建线路开关在首次投运时，因其终端处于初始状态，故不会“得电自动合闸”。所以开关新设运时应人为操作合闸，并使终端启动馈线自动化功能逻辑。

5 结束语

自适应切换配网线路联络开关的自愈控制方法，功能可简述为“联络自动切换，故障就地隔离，自愈主站控制”，其具有很多优点。

终端工作模式随着运行方式变化而自动切换，满足配网灵活多变的运行方式要求。

切换联络开关不必更改参数，减少了配网自动化运维工作，也降低了作业安全风险。

配网联络线路可全线统一配置成相同功能的配电终端，这便于标准化设备管理，也有利于运维工作开展。

故障就地隔离，不受终端通信影响，故其故障时开关动作可靠。

采用故障时单个终端信号触发主站识别联络开关并自愈控制，其算法简单可靠，对终端通信在线率要求低。

所以，自适应切换配网联络开关的自愈控制方法，适合在配网线路推广应用。