基于故障回推的馈线自动化故障定位方法

摘要

本发明公开了一种基于故障回推的馈线自动化故障定位方法。该方法首先按照开关与节点的连接关系建立网络拓扑，当故障发生时，检测到故障的每个开关都按照开关与节点的连接关系分别向左右进行故障搜索，当搜索到节点为电源点时，再向故障点回推，同时将路径上的节点状态设置为故障，最后检索所有开关两侧节点的状态，如开关两侧节点状态一个为故障，一个为非故障，则该开关为故障开关，需要进行隔离，而与该故障开关一侧故障状态的节点相连的非故障开关为对侧隔离开关。本发明能够快速准确的定位故障，解决了因个别开关故障而导致整个馈线自动化系统误判或失效的情况，降低了集中式馈线自动化模式对通讯可靠性依赖。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统配网自动化领域，具体涉及配电网馈线自动化技术。

背景技术

馈线自动化(FA，feeder automation)是指利用自动化装置或系统，监视配电线路的运行 状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离，快速恢复对非故障区间 的供电。

馈线自动化是配网自动化中的一项重要功能，故障处理是馈线自动化的首要任务，配网 自动化是电力系统现代化的必然趋势，其主要意义在于：当配网发生故障时，迅速查出故障 区段，快速隔离故障区段，及时自动恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了对用户的停电 时间，减少了停电面积，提高了供电可靠性。馈线自动化有两种实现方式：当地控制方式和 集中控制方式。当地控制方式又叫电压型实现方式，通过重合器来实现，馈线失电压时开关 跳开，然后依时间延时顺序试合分段开关，最后确定故障区段再隔离故障并恢复非故障区供 电。集中控制方式，通过负荷开关、FTU（馈线自动化测控终端）加主站系统来实现。由FTU 检测电流以判别故障，故障信息集中传送到主站，由主站确定故障区段，然后由主站系统发 遥控命令控制开关动作，完成故障隔离并恢复非故障区供电。集中控制方式由于引入了配电 自动化主站系统，由计算机系统完成故障定位，因此故障定位迅速，可快速实现非故障区段 的自动恢复送电，而且开关动作次数少，对配电系统的冲击也小。其缺点是，需要高质量的 通信通道及计算机主站，对通信系统要求较高，在线路故障时，要求相应的信息能及时传送 到上级站，上级站发送的控制信息也能迅速传送到FTU。当某一个或部分FTU出现故障或是通 讯中断，则主站系统根据不完整的信息可能无法定位故障位置或是定位错误。

发明内容

基于以上所述分析，并解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种基于故障回 推的馈线自动化故障定位方法。

本发明具体采用以下技术方案。

一种基于故障回推的馈线自动化故障定位方法，该方法用于集中式通讯的馈线自动化系 统的故障定位，本方法包含如下步骤：

（1）定义开关、节点属性，并按照实际网络拓扑设置连接关系；

（2）基于原有的馈线自动化系统，获得实时的开关位置信号、故障信号；

（3）当有任一开关上报过流故障信号时，馈线自动化系统以发出故障信号的开关为起点， 分别向该开关左右两个方向按照节点及开关的连接关系进行故障位置查找，依次检查开关位 置信号、故障信号、节点属性；

（4）若搜索到节点属性为电源节点时，沿原搜索路线返回，直到发出过流故障信号的开 关，同时将沿路所有节点状态置为故障状态；若搜索到末端节点或开关为分闸状态则搜索结 束，沿路的节点状态保持原状态，不进行改变；

（5）检查搜索过的所有开关两侧节点状态，如开关两侧节点状态一个为故障，一个为非 故障，则该开关为隔离故障的开关，需要跳闸，而与该故障开关一侧非故障状态的节点相连 的未上报故障信号的普通开关为对侧隔离故障的开关，需要跳闸；

（6）隔离故障的开关的跳闸命令由馈线自动化系统主站下发给对应开关的FTU，遥控跳 闸，完成故障定位、隔离。

按照以上步骤的故障回推的故障定位方法，可不受局部问题的影响，仍然可以快速准确 的定位故障，并确定隔离开关，解决了集中式馈线自动化系统对通讯可靠性过度依赖。

附图说明

图1为开关、节点定义示意图；

图2为开关、节点属性及连接生成网络拓扑示意图；

图3为故障回推流程示意图。

具体实施方案

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明在馈线自动化系统中的具体实现方法进 一步详细表述。

本方法可以在集中式馈线自动化系统的主站或子站上实现。

首先需要定义开关和节点的属性。开关属性分为电源点开关，普通开关，分支线开关， 联络开关；节点属性分为电源节点、普通节点和末端节点（即线路末端的节点），节点状态分 为正常状态和故障状态，初始化时节点状态默认为正常状态。

电源点开关：与电源节点相连接的第一个开关。

普通开关：开关两侧均有开关连接到电源节点的开关。

分支线开关：只有一侧有开关连接到电源节点的开关。

联络开关：两个电源的连接开关，负责恢复非故障区域的供电，正常运行时状态为分位。

如图1所示开关有唯一的开关编号，每个开关都定义有与其连接的左右节点，节点也有 与其连接的开关，根据连接关系便生成了网络拓扑结构，如图2所示节点A、I为电源节点， 开关K1、K8为电源点开关，K9、K10为分支线开关，K2-K7为普通开关。

基于原有的馈线自动化系统可以获得实时的开关位置信号、及故障信号；当线路发生故 障时，检测到故障电流的FTU会将故障信号上报给主站系统，当主站系统收到任何一个故障 信号即启动故障搜索，故障搜索以检测到故障信号的FTU对应开关为起始点分别向左右开始 搜索，依次查询各开关的位置信号和节点属性，直到电源节点或是开关位置处于分位开关， 或是线路末端。如图3所示，故障点在F点，K1-K5开关的FTU都检测到故障电流，并上报 故障信号，以图中K5开关为例，所示实线箭头方向为故障搜索方向，如下搜索路径：

K5—>F—>K6—>G->K7依次查询开关位置和节点属性，查询到开关K7为分闸位置， 搜索结束；

K5—>E—>K9—>J—>K10—>K依次查询开关位置和节点属性，到末端节点，没有其他 开关与其连接，搜索结束。

K5—>E—>K4—>D—>K3—>C—>K2—>B—>K1—>A搜索到电源节点，开始回推，当 搜索到电源节点时，按原路径回推到搜索开始的起点开关，并将沿路所有节点均设置为故障 状态。

如图3虚线箭头所示路径A—>B—>C—>D—>E  节点状态都设置为故障。

全部搜索都完成后，检测所有开关的左右节点状态，若某开关一侧节点是故障状态，另 一侧节点是非故障状态，则该开关为需要隔离的故障开关，需要跳闸；非故障侧（上述的需 要隔离的故障开关，有左右两个节点，一侧节点是被置为故障状态的，一侧的节点为正常状 态，非故障侧就是指这个正常状态的节点这一侧）的节点为故障点（即K6的F节点），与之 相连的未上报故障信号的普通开关（K6）也是需要隔离故障的开关，需要跳闸，分支线开关 则不需要隔离操作。如图3中K5、K6为需要隔离故障的开关。隔离开关的跳闸命令由主站 下发给对应开关的FTU，遥控跳闸。

在上述情况下，如果开关K3、K4的FTU装置发生故障或者通讯中断，则其不能正确上 报故障信息，此时其他开关正确上报故障信息可以使主站正常启动故障搜索，搜索路径与结 果依然与上述例子相同，K3、K4开关虽然没有上报故障，但是其节点的故障标志在故障搜 索回推的过程中被置上，仍然可以保证故障定位的正确性。常规的仅通过比较两相邻开关故 障信息的故障定位方法，对于开关K3、K4的FTU装置发生故障或者通讯中断的情况，由于 一侧有故障，一侧无故障的节点有C、E、F三个点，会导致故障定位的错误。本发明的所述 的方法解决了集中式馈线自动化系统中如果有一个或者多个FTU本身故障检测功能失效或者 通讯中断，馈线自动化系统将不能定位故障位置或是定位错误的缺陷，降低了集中式馈线自 动化系统对通讯可靠性过度依赖。