摘要：当配网线路有计划检修工作或操作时，因影响自愈动作准确性，配网线路的自愈功能需要短时间退出运行或闭锁功能。目前尚未有针对配网自愈功能与计划检修工作和设备操作相互影响及协同配合的深入研究。因此，研究了配电网计划检修工作全流程模型和配网合环转供电操作的典型场景，对自愈退出和投入时间进行了量化分析，讨论并提出了影响配网自愈功能临时退出的主要因素。配网设备送电环节与配网图形发布环节串行执行，延长自愈功能的退出时间。配网合环转电操作，未及时投入自愈功能，也会增加自愈功能的退出。提出了对应的管理措施和技术措施，如将配网设备送电环节与配网图形发布环节并行执行，合环转电过程采用系统自动短时闭锁自愈功能等手段，以缩短自愈功能的退出时间。经实际应用，减少自愈功能退出时间33.3%,效果明显。
关键词：配电网,集中式自愈,配网检修,自愈可用时间
0引言
配电网自愈功能，可不依赖人工判断和处理，通过主站系统和配电自动化终端协同，自动地、迅速地完成故障定位，并进行故障隔离和非故障区域复电[1-4],极大地提高了供电可靠性。目前，配网自愈功能已在国内外广泛应用[5-9]。以南方某大型城市为例，其配电网已实现主站集中式配网自愈全覆盖。该城市2022年度配网故障共影响中压配变27 200余台，其中通过配网自愈复电配变超过13 800台，自愈复电比例超过50%,配网自愈快速复电成效显著。当前针对配网自愈相关研究[7-21],主要集中于配网自愈策略的优化和动作过程的分析。文献[7]分析了集中式自愈动作过程和相关特性，并针对时间特性、成效特征等制定了量化标。文献[8]研究了配电网故障自愈各种模式的类型和特点，探讨了基于智能分布式的故障自愈方法。文献[12]主要从自愈动作时间进行分析，采施光线通信、馈线组管理分析、并行遥控控制等措施，减少自愈复电时长。文献[18]
考虑自愈动作过程的不确定性，通过建立可信度、自愈率、速率、效率等指标进行对自愈的综合评价。然而，相关研究较少深入分析配网自愈功能与配网日常计划检修工作和设备操作的相互影响与协同配合。
在正常运行状态下，当配网线路发生永久性故障跳闸后，配网自愈功能可立即启动。当配网线路有相关检修工作和设备操作时，考虑检修工作对主站图模影响[13]以及设备操作对自愈动作准确性的影响，需临时退出或闭锁相关配网线路的自愈功能，待检修工作或设备操作完成后，根据电网运行情况和其他因素再恢复其自愈功能。因此，函待详细分析上述影响自愈功能退出时间长短的因素，对自愈退出和投入时间进行量化分析，制定针对性策略，优化配网自愈功能退出和投入流程和操作，减少自愈功能退出、闭锁的时长，增加配网自愈可用时间，以减少用户的故障停电时间，提高供电可靠性。
1自愈退投因素分析
1.1配网图形发布环节的影响
集中式配网自愈的故障定位，需要通过配电主站的自动化图形实时拓扑结构，配合配网线路上的配电自动化终端故障指示，完成故障定位。故配电自动化主站图模对自愈动作准确性影响较大。目前，针对会改变配电自动化主站图模的配网检修计划，如配网线路设备迁改、配网新设备接入等工作，其停电、工作开工、工作终结、送电、设备启动、图形发布和图模调试及相关自愈功能退出和投入的一般流程如图1所示。在配电设备停电时，会将相关自愈功能退出。停电后，配网检修工作开工实施。待工作终结后，对停电设备进行送电，以及对新配网设备进行启动。送电或启动正常后，调控中心（调度人员）会进行配网线路设备新的图形的发布。新图形发布会同步触发配电主站图模的更新，主站自动化工作人员经过必要的调试或测试工作后，最后将相关自愈功能投入，恢复自愈可用状态。
由上述流程可知，目前配网设备送电、设备启动环节与图形发布、图模调试环节，为串行执行流程，图形发布为设备启动的紧后环节。在配网设备送电和新设备启动后，配网图形是否可以及时和正常的发布，配电自动化主站图模更新工作是否及时和正常，会直接影响自愈功能是否及时恢复至可启动状态。
1.2配网合环转电操作的影响
配网线路转供电过程中，为减少用户的停电感知，在计算线路满足合环运行的情况下，均会采取合环转供电方式。配网线路正常情况下，变电站电源对用户单侧供电。若线路上某个设备停电检修，通过合环转电方式，转由其他正常线路供电，合环转电期间用户无停电感知。如图2所示，配网馈线F1分别为用户1、用户2、用户3供电，变电站开关CB1、CB2,分段开关A、B均在合闸运行状态，联络开关C在分闸位置。若用户2设备需要停电检修或扩容改造，若采取非合环方式转供电，即先断开开关B,后合上开关C,将用户3转由馈线F2供电，及时操作过程十分迅速，用户3均有停电感知。为不对用户3的用电造成影响，会采用合环转供电操作方式。
操作为在满足模拟计算电网合环运行情况下，先合上联络开关C,此时馈线F1、F2合环运行。后断开分段开关B,此时，用户3由原来的馈线F1供电转由馈线F2供电。再对用户2实施停电，不会影响用户3用电。
对于合环转电过程，馈线F1、F2上所有开关，即CB1、CB2、A、B、C均在合闸位置，为合环运行状态。
若在该合环运行状态下，任一设备发生故障，则变电站开关CB1,CB2,分段开关A、B、C均会有故障电流流经，进而触发故障信号。自愈功能启动后将无法进行故障区域的准确定位，相关的隔离和复电遥控将会有误动作风险，导致线路复电失败，多次故障跳闸，也会对配网设备造成多次故障电流的冲击。故目前的合环转电操作规定，相关的自愈功能需要退出。在检修计划合环转电并配合后续停电的情况下，自愈会出现较长时间退出，影响自愈可用时间。
1.3自愈可用时间分析
综合上述分析，目前对于需要合环转供电操作，且会改变配网主站图模的配网计划检修工作，在实施过程中，会出现较长时间退出配网自愈功能的情况。对于一典型配网检修计划，其转电、停电、工作开工、工作终结、送电、设备启动、图形发布、图模调试和合环转电恢复全过程以及自愈退出时间，如图3所示。该配网计划检修工作，于当日07:00,配合实施合环转电操作，自愈功能退出，为减少自愈退投的操作量，会保持退出状态至后续的停电环节。09:00进行停电操作，09:30检修工作开工。16:30检修工作终结，开始设备送电操作。18:00设备送电及新设备启动完成。19:00完成相应配网新图纸的发布，配电主站完成图模调试测试工作。
20:00完成合环转电恢复操作，自愈功能恢复可用状态。针对该日24小时时间内，自愈功能可用时长ta=11 h,即00:00—07:00和20:00—24:00两个时段，期间自愈功能可正常启动。自愈不可用时长tua=13 h,即07:00—20:00时段，该日自愈可用率η仅为45.8%,即自愈可用时长(11 h)/全天时长(24 h)。
2配网图形发布流程优化
配网检修工作和操作过程中，转电、停电、送电、新设备启动和合环转电恢复等环节，均为配网实际一、二次设备的操作。配网图形发布、配电主站图模测试等环节，为后台数据处理环节，可考虑现场实际操作流程与后台处理环节并行执行，减少配网检修工作全流程的耗时，增加自愈可用时间。
配网检修工作实际情况中，在工程进行到一定阶段后，现场的配电设备，如配电电力电缆、配电环网开关柜、架空导线、配电电力变压器等一、二次设备均已安装到位，后续仅为相关设备的试验和送电过程。现场设备的排列布局、拓扑结构与需要发布的新图形一致。当工作终结环节时，配网设备的新图形实际上已具备发布条件。故可考虑图形发布环节适度提前执行，与设备送电、新设备启动环节并行执行，如图4所示。在配网检修工作终结后，图形发布环节提前执行，送电环节和图形发布环节并行执行，在不影响安全的前提下，可有效缩短配网检修工作和图形发布全流程时长，增加自愈可用时间。
3配网合环转电短时闭锁自愈控制
配网合环转电实际操作过程中，合环运行时长一般需控制在10 min以内，如图2所示，合上开关C,断开开关B时间间隔在10 min以下。线路解环后，即可恢复相关的自愈功能。
目前，合环转电后，因后续检修工作的需要，自愈功能会一直保持退出状态。若此时线路发生故障跳闸，则自愈功能将不会启动，延缓非故障区域的复电时间，降低供电可靠性。可考虑通过改造配电主站系统，升级调度程序化操作过程中自愈退投操作的技术手段，缩短自愈退出的时长。即在合环转电操作过程中，合环前闭锁线路自愈功能，解环后及时解锁线路自愈功能，恢复自愈可用状态，如图5所示。由配电主站系统自动识别并获取将要合环的线路F1、F2自愈信息，并进行自动闭锁自愈功能操作，如自动闭锁F1自愈功能、自动闭锁F2自愈功能。然后合上联络开关C前，线路F1、F2进入合环运行，断开开关B进行解环操作。配电主站在线路解环后，自动解锁自愈功能操作，即自动解锁F1自愈功能、自动解锁F2自愈功能。待实际需要停电时，再进行退出自愈操作，可有效缩短因合环转电退出自愈功能的时长。
图5 合环转电操作优化
且通过该技术手段自动获取合环线路自愈信息，自动闭锁自愈功能操作，可有效避免调度员人工操作退出自愈功能耗时长、人工操作易出错等缺点。
4效果对比情况
继续对典型配网检修计划模型进行分析。在采取以上图形发布流程和合环转电操作过程优化措施后，配网计划检修工作停、送电和图形发布等全过程和自愈可用时间，如图6所示。该检修计划于07:00实施合环转电操作，合环过程持续10 min,自愈功能短时闭锁10 min,后立即恢复至可启动状态。09:00进行停电操作，自愈功能退出。09:30检修工作开工，16:30检修工作终结。
图形发布环节不再为送电和新设备启动的紧后环节，实行设备送电和图形发布环节并行同步进行。18:00送电及新设备启动完成，同步完成相应配网图纸的发布和主站图模调试测试工作。自愈功能及时恢复至可用状态。
20:00合环转电恢复操作，自愈功能短时闭锁10 min,后立即恢复可启动状态。针对该日24小时时长，自愈功能可用时长ta=14.67 h,即包含00:00—07:00、07:10—09:00、18:00—20:00、20:10—24:00这4个时段，期间自愈功能可正常启动。自愈不可用时长tua=9.33 h,即07:00—07:10、09:00—18:00和20:00—20:10时段。自愈可用率η=61.1%。
采用本文图形发布流程和合环转电操作过程优化措施后，设备送电和图形发布环节并行执行，可使得配网图形发布和图模测试环节提前完成，减少原有图形发布的等待时间，自愈功能可提前恢复至可用状态，减少自愈不可用时间约1h。合环转电过程采用短时闭锁自愈功能方式，线路解环后自愈功能及时恢复可用状态，减少原有合环转电后不必要的自愈退出时间，减少了自愈不可用时间约2.67 h。自愈可用总时长ta由原来的11 h提升至14.67 h,增加3.67 h,提升33.3%。自愈可用率η由原来45.8%提升至61.1%,自愈可用时长和自愈可用率如表1所示。
5结束语
在配网日常计划设备检修工作中，配网图形的发布和主站图模的变化，以及配网合环转供电操作过程，会影响配网自愈动作的准确性。故上述情景中，集中式配网自愈功能需要临时退出运行。为缩短自愈功能退出时间，本文详细分析了典型的配网计划检修工作模型和合环转供电操作的全过程。其中，配网设备送电、设备启动环节与图形发布环节串行执行流程，延长了自愈功能的退出时间。配网合环转电操作若长时间退出自愈功能，会进一步减少自愈可用时间。提出了设备送电与图形发布环节并行执行的管理措施和合环转电过程短时闭锁自愈功能的技术措施，优化配网自愈功能退出和投入的流程和操作，增加了集中式配网自愈可用时间。经实际应用验证了措施的有效性。
参考文献：
[1]董旭柱．智能配电网自愈控制技术的内涵及其应用[J].南方电网技术，2013,7(3):1-6.
[2]董旭柱，黄邵远，陈柔伊，等．智能配电网自愈控制技术[J].电力系统自动化，2012,36(18):17-21.
[3]李高明，谭振鹏，潘凯岩，等．配电网故障诊断与自愈控制闭锁逻辑实用化处理[J].自动化技术与应用，2021,40(5):160-162.
[4]李文君，段登伟，朱雨，等．基于5G通信模式下的配电网自愈保护应用[J].电力系统保护与控制，2022,50(24):152-159.
[5]Koutsoukis N C,Siagkas D O,Georgilakis P S,et al.On-line reconfiguration of active distribution networks formaximum integration of distributed generation[J].IEEE Trans on Automation Science and Engineering,2017,14(2):437-448.
[6]娄为，沈冰，裘愉涛，等．钻石型配电网的保护与自愈策略分析[J].电力系统保护与控制，2022,50(23):161-168.
[7]许达，顾大德，秦绮蒨，等．集中式配网自愈复电速度提升措施研究[J].机电工程技术，2022,51(10):291-295.
[8]陈锦龙，杜江，郭萌，等．基于智能分布式馈线自动化的配电网故障快速自愈方法[J].机械与电子，2021,39(12):3-7.
[9]彭飞进，李响，曹志辉，等．智能配电网自愈控制技术研究与应用[J].电气应用，2017,36(6):81-87.
[10]张晓东，李巨宝．智能配电网自愈控制技术应用[J].中国电力企业管理，2021(15):92-93.
[11]莫冬媛，李丽妮．配电网自愈准入全周期校核技术研究[J].广西电力，2021,44(6):71-77.
[12]许达，朱怡莹，周荣生，等．集中式配电网自愈特性及评价指标研究[J].电气应用，2022,41(10):51-55.
[13]许达，吴照裕，凌毓畅，等．开关分合位置不正确对集中式配网自愈的影响分析[J].机电工程技术，2021,50(10):253-256.
[14]刘康先．提升供电可靠性的智能配电网全域自愈技术研究[J].电工技术，2022(9):63-65.
[15]郑海娇.10kV配电网自愈系统的应用[J].电子测试，2021(24):68-70.
[16]刘瑞生．基于智能配电网关键技术的城市配电网规划[J].电子技术与软件工程，2021(23):194-195.
[17]舒心蕾，高阳．智能配电网保护自愈控制系统研究[J].电气应用，2021,40(11):42-46.
[18]张雪霏，李智威，姜英涵，等．智能配电网故障后自愈能力评估研究[J/OL].重庆大学学报：1-12[2023-11-14].
[19]王赞．智能配电网故障自愈技术的应用[J].光源与照明，2022(9):193-195.
[20]王金丽，韦春元，刘志虹，等．智能配电网自愈控制技术发展与展望[J].供用电，2019,36(7):13-19.
[21]秦立军，张国彦，陈晓东，等．含DG的智能配电网快速自愈技术研究[J].电测与仪表，2021,58(7):67-73.
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