摘要：当配电网系统出现故障停电，由配电网系统的继电保护及自愈控制功能自动定位、切除、隔离、复电。而由供电区域类型所属的可靠性等级，采用不同的自愈方式来恢复供电。

前言

随着我们国家的经济高速发展，工业、农业、商业、民用对电力的需求大增，对供电的可靠性有更高要求，给供电部门带来巨大的压力。面对供电范围广，用户多，网架复杂，如何保障供电的可靠与稳定，包括缩短停电时间，供电系统面临着巨大的考验。以往配网线路因故停电而检查原因、隔离故障、恢复供电均依靠人工，不但复电缓慢，也不安全。面临困境，供电部门在配网供电系统引入继电保护及自愈控制技术，高效地提升故障线路定位、隔离及转电的可靠与效率。将从故障停电到恢复供电的从以往时间两三小时缩短至如采用集中式配网自愈的以分钟为单位的时间内，甚至如采用分布式配网自愈的以秒为单位的恢复供电时间，显著地提高供电的可靠性与稳定性，有效地缓解电力供应的压力，为社会提供有力的能源保障，并利于改善营商环境。

配网的自愈，就如主网备投，备用电源自动投入。配网自愈也就是配网供电线路发生故障，出现停电，而无需人为干预，由配网系统的继电保护及自愈控制功能自动查找故障点后，快速切除并隔离，再将关连的可转供电源投入，恢复供电，自我愈合，但这个自愈只能在一个供电馈线组网架里完成。自愈控制与继电保护是相互相成的，自愈的前提必须有继电保护功能的逻辑判断，将故障准确锁定、切除、隔离，最后才由自愈控制功能恢復供电，亦可以说自愈不可“独自生存”。由此可见，自愈快慢的重要环节是继电保护的逻辑判断，所以继电保护设备的配备与保护功能的设置就是关键。

一、类型

目前我国配网在投运或在实施中的自愈控制系统主要有集中式自愈、分布式自愈、5G技术分布式自愈、区域式自愈、重合式自愈等。

1.集中式自愈

集中式自愈，也有叫主站式自愈或主站集中式自愈，集中式自愈全部由配网自动化系统完成，故障定位迅速，可快速实现故障区与非故障区的隔离，并自动恢复供电，适用于大多数供电区域类型的配电网络结构及运行方式，对配电系统的冲击较小。其主要依赖原有的配网自动化监控系统，并增加自动快速复电功能，也就是自愈控制功能。配网自动化系统如下图。

集中式自愈方式在配网线路上只配置一个断路器作为分段开关，设置继电保护功能，甚至不配置断路器做分段开关，只有站内的断路器设置继电保护功能。集中式自愈启动条件为站内开关（断路器）跳闸加保护动作或站外分段开关（断路器）跳闸加保护动作。当线路发生故障时，故障点的上游开关（断路器）由其继电保护动作跳闸，同时，故障点的电源侧的所有配自终端将采集的本地信息通过传输通道上传到配网自动化系统主站，由配网主站进行逻辑故障判断并准确定位，配网主站根据故障处理策略，遥分故障区段两侧开关，隔离故障，再由系统遥合相连的开关，恢复非故障区域供电。站内开关（断路器）与站外分段开关（断路器）配置的保护装置，保护功能主要设置如主网常用的保护，如速断保护、过流保护、零序保护等。设置功能较为简单，常用。

2.分布式自愈

分布式自愈方式就是配网线路上配置多个断路器，设置继电保护功能，甚至全线开关均为断路器，设置继电保护功能。

分布式自愈，也可叫就地式自愈。其是分布在线路上的各个节点就地安装一套分布式配电保护自愈装置，装置安装了一套具备配电保护及自愈控制功能的系统，可各自判断故障，并精准定位，瞬速跳闸，隔离故障，就地合闸，瞬速复电。

线路上各节点横向对等通信，各自完成瞬速锁定故障并跳闸，再自愈，也就是可自主思维，无需依赖“主大脑”——配网主站，提高运算能力。为了精准故障定位、可靠跳闸，各节点均采用断路器，配置的保护与自愈功能包括主保护的线路光纤差动保护、线路网络拓扑保护等及后备保护的速断、过流、零序等保护，还引入主网的母差保护、失灵保护、过载预判等功能保护，有效地保证了开关（断路器）的可靠性、速动性、选择性、灵敏性地动作跳闸、合闸，提高自愈的成功率。其系统架构如下图。

3.5G技术分布式自愈

5G技术分布式配网自愈与光纤通信模式的分布式配网自愈方式近似，但通信传输介质不同。采用5G无线网络通信作为配网数据通信传输介质，利用5G无线通信的大带宽、高可靠、低时延等优点，采用采样点插值同步法，实现故障的精确定位与隔离，有效地减少了终端运维的工作量。即将逐步普及的5G新一代无线通信技术，具有巨大的优点，将其应用于配网的线路差动保护、线路网络拓扑保护等保护的传输介质，并且能多业务用共用一网通信，光纤差动的需要独立差动通道，增加成本，而采用5G无线通信解决了敷设光纤成本较高，且难于覆盖的困境。5G无线通信采用采样点插值同步法，解决了多端线路差动保护数据同步问题，为配网提供更高效的保护功能。

5G无线通信为配网所有设备的互联互通提供了高可靠性的交互基础，通过高实时性的数据交互，可以实现更多的继电保护功能与自动化、自愈控制方案，为配网线路故障定位、切除、隔离及复电提供了新思路。其系统架构如下图。

4.区域式自愈

区域式自愈方式是配网线路上不配置断路器，没有继电保护功能。

区域式配网自愈，也叫广域式配网自愈，就是区域式的保护与控制系统，属于一个区域内的、一个馈线组内的保护与控制系统，介于集中式与分布式之间，也可以说属于小型主站集中式。

目前主要采用的主站集中式的保护与自愈控制系统，由一个集中式的大脑——配网主站运作，随着配网自动化的大幅推广，配自节点大增，上送数据信息量也激增，影响实时性，配网主站系统需要运算的时间也很长，不能有效实现配网自动化的设计功能，而区域式的保护与控制系统就是起到分担配网主站配网自动化系统功能。区域保护与控制系统采用配网区域保护与控制主站装置，增加设置在当前配网自动化系统的一个新装置，主要作用是把一个大的配电网区域按照相关性形成几个较小的配网区域，每个区域配置一个配网区域保护与控制装置。此装置的主要功能是基于本区域的同步采样数据，利用配电线路两端点对点差动保护原理，准确迅速的定位故障位置，并切除故障线路两端的负荷开关，切除故障线路，然后根据情况恢复无故障区域的供电。其系统架构如下图。

5.重合式自愈

重合式即就地重合式，具有不依赖主站及通信而进行的配网线路故障定位、隔离以及复电的优势得到广泛的应用。通过线路重合闸与配电终端之间的逻辑配合，利用重合闸实现配网线路故障定位、切除、隔离，让非故障區域恢复供电。就地重合式主要有电压时间型及电压电流时间型。其系统大致架构如下图。

二、应用

1.集中式自愈

使用原有的配自系统，增设自愈功能，无需更换设备大改造，投资少。集中式便于信息集中收集，功能容易实现。但集中在配自主站系统，依赖主站，整个配网系统处理数据量大，响应速度受限制，影响隔离故障时间及复电时间。适合A+区供电区域，深圳除了部分重要的区域外的大部分区域已运用，广西、云南、海南、重庆等多地也来交流讨论，借鉴应用。

2.分布式配网自愈

继电保护的“选择性”、“速动性”、“灵敏性”、“可靠性”均能实现，有效地提高供电的可靠性。但需更换改造设备，全线配置的开关均为断路器、通信采用光纤，投资大，并且与站内馈线保护配合，技术要求高，维护工作量大。适合A+区以上的高可靠性示范区供电区域。深圳福田中心区（CBD）高可靠性示范区项目就是采用此自愈控制技术，在2018年率先投运，可通过自愈实现故障复电时间缩短到最少约0.3秒，该区域的客户平均停电时间为1.9989分钟，达到世界顶尖水平，得到广东省委副书记、深圳市委书记王伟中同志及南网孟振平董事长的高度肯定，并被CCTV13、CCTV4、南网新闻联播等权威主流媒体广泛报道。深圳龙岗大运新城及龙华商务区也在套用建设中及研讨中，其它供电可靠性要求高的重要区域也在借鉴，珠海、广西南宁等及国网个别地区也当模板作修改版、升级版应用。

3.5G技术分布式配网自愈

实现的功能与采用光纤通信的分布式配网自愈近似，并且无需敷设光纤，利用公共通信网络5G资源，减少光纤设备的投入。但改造设备与分布式配网自愈近似。本功能依赖5G通信网络技术，设备安装区域需有5G信号覆盖，技术要求高，维护工作量大。适合A+区甚至高可靠性示范区供电区域，深圳龙岗部分区域在试用。

4.区域式配网自愈

无需依赖配自主站系统，独自形成区域小系统，自我控制，自我保护，自我自愈，不增加配自主站系统的额外负担，只上报结果。但需新装一套小系统，稳定性不强，增加维护工作。适合A+区或A区供电区域，深圳福田部分区域在试用。

5.重合式自愈

设备简单，无需主站、无需通信，投资少，维护工作少，但可靠性不高，复电时间久，看过多次重合，对设备造成冲击。只适合B区以下供电区域，如边远地区或对供电要求不高地区，已在内地大多数边远区域运用。

三、总结

当配电网系统出现故障停电，无需人工参与，由配电网系统的继电保护及自愈控制功能自动定位、切除、隔离、复电。而根据供电区域类型对应的高可靠性示范区、A+区、A区、B区、C区、D区、E区等不同的供电性质等级，采用集中式自愈、分布式自愈、区域式自愈、重合式自愈等方式来恢复其电力供应。

参考文献

1.《配电系统继电保护》（第二版）中国电力出版社

2.《智能配电网自愈控制》（国家电网公司）中国电力出版社

3.《配电网规划设计技术导则》国家能源局DL/T 5729-2016

4.《配电自动化规划导则》（中国南方电网有限责任公司）Q/CSG1201001-2014

作者简介

欧华邦，男，本科，电力系统及自动化工程师，继电保护技师，中国南方电网深圳供电局，从事变电继保自动化以及配网自动化工作，深圳市电力行业协会供电配网专委会成员。