基于边缘计算终端的快速隔离与故障精准定位方案

项目背景与研究意义

配电网线路规模大、地理分布广、分支多，易受雷击、树障、外力、单相接地损坏等不可控因素影响，故障特征复杂且频发性高，对配电网线路的高可靠运行面临巨大挑战。故障后快速恢复非故障区段供电存在两大难题：①故障快速定位；②馈线自动化方案有待进一步优化。

现有技术应用存在的问题：

1. 提升效率：故障定位精度从公里级升级至百米。
2. 降低运维成本：降低单次故障处置成本，减小停电损失。
3. 提前预警：对未达到故障跳闸级别的运行薄弱点发出预警信息。
4. 提升故障处理水平：减少人工巡视线路工作，根据预警信息实现主动智能运维。

存在的问题：

• 线路分支多，设备布点不足，电容取能容量不足，挂线型存在供电可靠性问题。
• 行波与FTU无交互，行波频燃定位，数据可利用度不高。
• 主站集中型存在通讯故障、维护量大、调试复杂等问题。
• 智能分布式型存在适应性差、调试复杂、后期维护成本高等问题。
• 就地型存在网络适应能力差、开关动作预判、需要多次重合闸等问题。

解决核心问题的新方案

基于自适应智慧终端的配电自动化系统：

• 对电压时间原理进行深度改造：三基态动态失压分闸、有压合闸、动态闭段、动态有压合闸。
• 对电流保护原理进行深度改造：动态时延技术、出口管制技术、故障与预警归类技术、抗动过滤技术。
• 全能智慧运行模式：本地判断故障，提取行波波头时间，模报文上送给主站；边缘计算终端研判流程：通过新型自动化方案对故障进行就地快速隔离，恢复非故障区域，同时终端提取行波信息发送到主站，主站进行双端定位研判，计算出故障点距离，通知运维人员修复。

本技术的特点

• 调压一体化：可灵活建立配调主站，直接用调度自动化系统管理配网设备，故障判断与网架重构相结合。
• 保护选择性：馈线自动化功能不依赖通讯，大多数故障就地处理，不会导致变电站开关误动，可解决变电站开关一次性合闸问题。
• 组网快速性：无通讯依赖，一般离线4分钟主站即可完成，不数量级分区的配网，10分钟内完成网架重组。
• 广泛适应性：通过设置供电止界来的止过载，在多电源环网中存在过负荷时，可避免过负荷。
• 投资经济性：投资成本低，环网柜改造费用远超环网柜本体费用。

典型案例

配置案例包括：

1. 分支首开关、树干支线开关、末端开关、环网开关、联络开关。
2. 二送一联络开关、二选一环网隔离。
3. 转供方式下故障点L4。

通过典型案例验证，该技术可在200mS内实现任一开环结构网络保护的选择性，具有高效、安全、可靠的特点。