1、6故障诊断、隔离和恢复（DA）61 DA 功能的实现DA 功能的实现有两种模式，即不需通讯的分布智能模式和需要通讯的集中智能模式。分布智能模式的 DA 方案，是指由 FTU 自动判断和隔离故障并进行网络重构，不需要通讯与主站系统的参与。这种模式主要有电压时间型和电流计数型两种。方法是 FTU 结合断路器或负荷开关构成具有重合功能的分段器。通过开关功能和保护时间配合实现故障隔离与供电的恢复。这种 DA 模式的优点是：实现成本低，不需要通讯和主站的参与。不足是：故障处理及供电恢复速度慢、对系统及用户冲击次数多、需改变变电站速断保护定值及重合闸次数、网络重构后需改变重合器的整定参数、对于多电源多分支
2、的复杂网络来说参数配合困难，同时这种 DA 模式不考虑实际负荷水平和网络运行约束。所以该模式主要适用于网架结构比较简单，主要是双电源供电的手拉手线路，不具备通讯手段或通讯条件不完善、可靠性较低的场合。集中智能模式的 DA 方案，是指由 FTU 将检测的故障信息上传给子站，子站根据配电网络的实时拓扑结构，按照一定的算法进行故障定位，并下达控制命令给相关的 FTU 完成故障隔离。然后，主站通过在线潮流等配网分析软件，在考虑过负荷、电压、网损等前提下，提供最佳临时性的系统配置方案，重组网络，使尽可能多的用户恢复供电。这种 DA 实现方案是一种基于DMS 的 DA 方案，其特点是适用于任意结构，开环运
3、行的配电网络，考虑了实际负荷水平和各种网络约束条件。为了充分利用配网自动化光纤通道资源，DA 方案应当以集中智能模式为主，同时为了缩短故障恢复时间，降低 DA 对通信的依赖程度，还应当以分布智能模式作为辅助手段。系统的故障检测、定位、隔离与恢复控制分为三个层次，一是以配电终端（FTU、DTU）为基础的故障检测；二是以子站为辐射中心的低层区域控制；三是以主站为管理中心的高层全局控制。配电终端负责故障的检测，并执行子站的故障处理命令，当子站与配电终端的通讯异常，配电终端之间进行点对点的通讯，实现故障隔离功能。DTU 负责开闭所当地的故障处理，即备自投和保护功能，并上报故障处理信息及接受主站或子站的
4、控制策略。子站负责处理所辖区域馈线终端的故障上报，查询故障信息、分析故障位置及实现故障的当地隔离，当故障区域超出所辖区域或隔离不成功，子站上报故障给主站，由主站协调各个子站进一步处理故障的隔离，隔离完毕之后，主站根据故障信息，提供非故障区域的供电策略，实现恢复供电。62 DA 动作的过程以及时间的配合整个 DA 过程可分为下列几个子过程：（1）系统发生故障后，变电站出口断路器跳闸，延时 0.5 秒重合闸，若为永久性故障，断路器跳闸闭锁（2）重合失败后与故障区域有关部分的 FTU 将故障信息上报主站考虑到在配电网中的馈线最多为四分段，则故障发生后在同一故障区域中最多有与之相关的四个 FTU 主动
5、上报故障，同时还有一次通讯上的冲突检测时间，相邻两个 FTU 上报的时间间隔为 0.2 秒，每个 FTU 的上报数据包最多不超过 256 字节，通讯速率为 9600 波特率，则总的上报时间为：（1+4） *（256*8/9600+0.2）=2.5 秒一次检测时间 四个 FTU 256 字节/数据包 8 位/ 字节 通讯速率 时间间隔（3）主站根据 FTU 的上报的故障信息进行故障区域判断根据实时操作系统按时间片的软件调度，共占两个算法周期，每个算法周期为 500 毫秒2*0.5=1 秒2 个算法周期 每个算法周期为 500 毫秒 （4）根据所判定的故障区域，进行故障区域隔离，跳开故障段两侧的负
6、荷开关对于每一段故障区域须操作两个开关，考虑到复合故障最多有可能操作四个开关，对每一个开关的遥控操作过程包括：选点（主站FTU）选点成功返回（FTU主站）执行（主站FTU）执行成功返回（FTU主站） ，共两次应答过程，四次通讯，选点与选点成功返回之间时间间隔 0.1 秒，选点成功返回与执行之间时间间隔为 0.1 秒，执行与执行成功及开关状态返回之间最大时间间隔 0.3 秒，每次通讯数据包最多 256 字节4*（256*8/9600+0.1*2+0.3 ）=5.4 秒四个开关 一次通讯时间 时间间隔 执行与返回时间间隔（5）变电站出口断路器合闸，恢复上游区域的供电（若故障发生在变电站出口断路器与
7、第一个负荷开关之间，则不需执行这一步）操作变电站出口断路器，共一次遥控操作 ， 对每一个开关的遥控操作过程包括：选点（主站FTU）选点成功返回（FTU主站 ）执行（主站FTU）执行成功返回（FTU主站） ，共两次应答过程，四次通讯，选点与选点成功返回之间时间间隔 0.1 秒，选点成功返回与执行之间时间间隔为 0.1 秒，执行与执行成功及开关状态返回之间最大时间间隔 0.3秒，每次通讯数据包最多 256 字节1*（256*8/9600+0.1*2+0.3 ）=1.35 秒1 个开关 一 次通讯时间 时间间隔 执行与返回时间间隔（6）下游恢复方案集合搜索，潮流计算，约束条件的检查，最终方案的生成a
8、.下游恢复方案集合搜索：根据实时操作系统按时间片的软件调度，共占 4个算法周期，每个算法周期为 500 毫秒4*0.5=2 秒4 个算法周期 每个算法周期为 500 毫秒 b.潮流计算：根据实时操作系统按时间片的软件调度，共占 16 个算法周期，每个算法周期为 500 毫秒16*0.5=8 秒16 个算法周期 每个算法周期为 500 毫秒 c.约束条件的检查：根据实时操作系统按时间片的软件调度，共占 2 个算法周期，每个算法周期为 500 毫秒2*0.5=1 秒2 个算法周期 每个算法周期为 500 毫秒 d.最终方案的生成：根据实时操作系统按时间片的软件调度，共占 2 个算法周期，每个算法周
9、期为 500 毫秒2*0.5=1 秒2 个算法周期 每个算法周期为 500 毫秒 （7）下游恢复方案的执行，闭合相应的联络开关考虑最多有可能操作四个开关，对每一个开关的遥控操作过程包括：选点（主站FTU）选点成功返回（FTU主站 ）执行（主站 FTU）执行成功返回（FTU主站） ，共两次应答过程，四次通讯，选点与选点成功返回之间时间间隔 0.1 秒，选点成功返回与执行之间时间间隔为 0.1 秒，执行与执行成功及开关状态返回之间最大时间间隔 0.3 秒，每次通讯数据包最多 256 字节4*（256*8/9600+0.1*2+0.3 ）=5.4 秒四个开关 一次通讯时间 时间间隔 执行与返回时间间
10、隔图 21 DA 时间配合的时序图如图 21 所示，整个 DA 的过程可以在 30 秒内完成。63 DA 动作的基本判据631 三相和两相短路故障当系统中发生三相短路和两相短路故障时，故障相的短路电流将大大超过正常电流，此时故障点电源侧的所有 FTU 均检测到过流信息，而在故障点的后侧的 FTU 检测不到过流信息，则以此作为故障区间的判据。632 单相接地故障由于 10kV 馈线网为不接地系统,当系统中发生单相接地故障时，故障相重 合 闸 失 败 0.5s故 障 上 报 时 间 2.5s故 障 检 测 时 间 1故 障 隔 离 时 间 5.4s出 口 断 路 器 合 闸 1.35s故 障 恢
11、复 方 案 生 成 2s潮 流 计 算8s约 束 条 件 检 查 1s方 案 生 成方 案 执 行 5.4s 秒28电流不会发生大的变化。目前，常用的不接地系统单相接地短路故障的检测方法有两种，一种是通过检测故障时流经相关线路的零序电流的大小和方向来进行判断（采用次方法时应在施工时保证全网的所有零序 CT 的极性全部一致，并选择合适的 CT 变比，最好能通过现场试验确定故障时零序电流的大小来进行保护整定） ；另一种是采用“S 注入法” （原理见电网技术 97 年第10 期发表的小电流接地系统单相接地故障选线测距和定位的新技术一文）。使用前一种方法需要对没有装设三相 CT 或零序 CT 的开关进
12、行改造，使用后一种方法需要在每个 FTU 处和相关的变电站增加相应的设备。633 断线故障对于两相，三相断线则流过断线处的电流为 0，而在此故障段前面的各开关处的电流为负荷电流，以此作为判据可确定故障区间。对于单相断线则流过断线处的故障相电流为 0，非故障相的电流约为负荷电流的 0.86 倍，且大小相等方向相反。而在断线区段前面的各开关处 FTU 的电流测量受负荷电流影响，故障相的电流不为 0，断线区段的开关处 FTU 的电流测量可以检测出故障相的电流约为 0，以此作为判据可确定故障区间。所有的故障检测程序都应当采用模式识别方法，维护工程师可利用系统提供的开放的组态工具软件进行知识库的维护，可建立新的故障模式判据或修改原有判据，满足用户的需要。
