配电网故障主动预警及快速处置技术探索-国电南瑞-2023.8-26页_2mb

配电网故障主动预警及快速处置技术探索总结

核心内容

本报告围绕配电网故障的“故障前、故障时、故障后”三个阶段，探讨了配电网在面临分布式新能源接入、电缆老化、运行方式复杂等挑战时，如何通过主动预警、快速处置和智能恢复技术提升电网安全性和供电可靠性。报告重点分析了当前技术瓶颈，并提出了一系列关键技术及后续研究方向。

主要观点

1. 故障前预警：提升配电网电缆绝缘状态监测能力，实现对潜伏性故障的主动识别和预警，防止故障扩大。
2. 故障时处置：采用“分布式就地处置优先，集中式主站协同”的策略，提高故障隔离的精准性和快速性。
3. 故障后恢复：结合多源分布式电源（DER）的备用能力，实现快速、安全的供电恢复，提升系统自愈能力。
4. 技术融合：强调将人工智能、同步宽频量测、光纤/5G通信等技术融合，提升配电网智能化水平。

关键信息

一、现状挑战

• 配电网正面临分布式光伏/风电、充电汽车和储能设备大规模接入带来的保供应、促消纳、低成本的矛盾。
• 配电网网架日趋复杂，运行方式多变，故障处理技术面临新的挑战。
• 电缆运行年限超过15年，老化问题严重，潜伏性故障成为永久故障的前兆。
• 分布式新能源的接入改变了传统潮流分布和短路电流特性，影响保护装置的整定配合。
• 单相接地故障处置不及时可能引发山火、人畜伤害等安全事故。
• 现有就地自愈技术难以适应多联络网架下的复杂恢复需求。

二、总体思路

• 故障前：通过高精度同步宽频量测、绝缘状态监测等技术，提升电缆隐性故障的预警能力。
• 故障时：采用“分布式就地处置优先，集中式主站协同”的原则，实现快速精准的故障隔离和恢复。
• 故障后：研究基于多源DER的协同恢复策略，结合精准测距技术，提升运维效率和故障清除能力。

三、关键技术

1. 高精度同步宽频量测技术

• 利用混合窗+混合基zoomFFT技术实现高精度同步宽频量测。
• 量测范围可达2Hz~6kHz，支持电能质量监测至63次谐波。
• 在FTU/DTU终端硬件基础上实现，降低终端成本。

2. 基于电气量的线缆绝缘隐性故障主动预警技术

• 通过广域同步采集和小波变换提取故障特征信息。
• 结合瞬时性接地次数、持续时间、零序电压等参数，评估绝缘劣化状态。
• 实现5ms瞬时故障捕捉和40ms短时故障精准研判。

3. 配网光纤/5G线路差动保护技术

• 提出主从机自动认定的数据同步方法，解决传统同步方法的问题。
• 针对5G通信延时不一致问题，提出秒脉冲触发、采样序号对齐等自适应同步方法。

4. 基于载波/5G通信的就地分布式保护技术

• 利用中压载波通信或5G通信实现就地分布式保护。
• 支持短路和单相接地故障的快速隔离与恢复。
• 5G通信具备更高的带宽和更低的时延，但需加强安全性保障。

5. 单相接地故障自适应判别技术

• 通过暂态量最大极性、首半波极性、零序功率方向等判据，实现单相接地故障的自适应识别。
• 提出基于零序功率方向和暂态能量的判别方法，提高判别精度。

6. 分布式保护与馈线自动化协同故障处理技术

• 针对不同故障类型，提出“差动保护+FA+级差配合”的差异化处置策略。
• 实现快速、精准的故障区段隔离和恢复。

7. 计及多电源协调和负荷约束的故障就地快速自愈技术

• 提出多路径安全转供技术，结合电源剩余容量和负荷等级，实现就地恢复供电。
• 支持不同负荷等级下的负荷切除策略，确保恢复过程的安全性。

四、后续研究

1. 基于人工智能的线缆绝缘故障预警技术

• 利用FTU/DTU录波数据、特高频局放、缆芯温度、检修记录等信息，进行绝缘状态健康评级。
• 主动识别隐患区段，制定差异化巡检计划。

2. 配网线路不完全差动保护技术

• 针对未安装CT的负荷支路，提出基于负荷阻抗的不完全差动保护方法。
• 简化负荷支路，等效计算T接点位置，提升保护装置的适应性。

3. 计及DER备用能力的供电恢复技术

• 研究构网型和跟网型DER在故障后的恢复策略。
• 构网型DER主动参与恢复供电，跟网型DER在联络开关合闸后有序参与，提升恢复能力。

4. 区段定位协同精准测距技术

• 针对配电网结构复杂、线路参数获取困难的问题，研究区段定位与精准测距协同技术。
• 提高测距精度，支持故障快速定位和隔离。

总结

本报告系统梳理了配电网在当前复杂运行环境下所面临的挑战，并提出了以“故障前预警、故障时处置、故障后恢复”为核心的总体思路。通过引入高精度同步宽频量测、绝缘状态监测、分布式保护、自愈控制、人工智能预警等关键技术，全面提升配电网故障处理的智能化水平。后续研究将进一步推动人工智能、多源DER协同、精准测距等技术的工程化应用，为实现配电网的快速、安全、智能运行提供有力支撑。