配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)及其應(yīng)用

馬開波

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國人民的生活水平也日漸提高，各種家用電器已經(jīng)成為人們生活的必需品，相對應(yīng)對供電的需求也越來越高。近年來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了電力傳輸技術(shù)的革新，尤其是配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)的應(yīng)用，有效的提升了電力供應(yīng)的質(zhì)量。文章將簡單介紹配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)的特點，分析研究其在電力系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，為相關(guān)工作者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；饋線自動化；電力系統(tǒng)；運用

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0151-02

Abstract： With the rapid development of the national economy， the living standard of the people in our country is improving day by day. All kinds of household appliances have become the necessities of people's life， and the relative demand for power supply is also getting higher and higher. In recent years， the development of science and technology promotes the innovation of power transmission technology， especially the application of feeder automation technology in distribution network， which effectively improves the quality of power supply. This paper introduces the characteristics of feeder automation technology in distribution network， analyzes its application in power system， and intends to provide reference for related workers.

Keywords： distribution network； feeder automation； power system； application

1 概述

在電力傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，共有四個環(huán)節(jié)的內(nèi)容，分別為發(fā)電、輸電、配電和用電，這其中，又以配電環(huán)節(jié)最為重要，是整個電力傳輸系統(tǒng)的樞紐。近年來，在國家和電力企業(yè)的共同努力下，我國的電力傳輸系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展，基本完成了全國的配電自動化覆蓋，有效的提升了電力供應(yīng)的質(zhì)量，保障了各行各業(yè)的用電需求。但是與發(fā)達(dá)國家相比較，在配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)方面還存在一定的差距。因此，研究分析配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)及其應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

2 配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

2.1 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電力傳輸系統(tǒng)的配電技術(shù)也在不斷的進(jìn)步。通過利用計算機(jī)技術(shù)，將電力系統(tǒng)在運行過程中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、相關(guān)電力設(shè)備、用電客戶以及地理圖形等信息集成在一起，構(gòu)成一個完整的自動化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)的實時監(jiān)控和管理，達(dá)到信息化和自動化配電管理的目的，有效提高了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，改善了配電的工作效率。這就是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，它可以確保配電企業(yè)可以以遠(yuǎn)程的方式，對電力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、協(xié)調(diào)和實現(xiàn)相關(guān)配電設(shè)備的自動化管理。

2.2 配電網(wǎng)饋線自動化的意義

作為實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)，饋線自動化是最重要的組成部分。在電力企業(yè)施工工作過程中，在實現(xiàn)配電自動化室，首先考慮的也是實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)。其主要意義體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）降低了電網(wǎng)故障率：利用饋線自動化技術(shù)，可以對配電網(wǎng)的運行以及電力設(shè)備的實時情況進(jìn)行監(jiān)控，從而幫助相關(guān)管理人員可以及時的掌握配電網(wǎng)的故障隱患，并采取有效的措施避免配電網(wǎng)故障的發(fā)生，有效的降低了電網(wǎng)的故障率。（2）縮短了故障恢復(fù)時間：配電網(wǎng)的故障發(fā)生存在著偶然性的特點，傳統(tǒng)的檢修方式，需要對故障發(fā)生的原因和位置進(jìn)行逐一排查，還要對排查到的故障點進(jìn)行隔離，這就消耗大量的時間。實現(xiàn)饋線自動化技術(shù)之后，系統(tǒng)可以在短短幾分鐘，甚至幾秒鐘的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障點所處的位置和故障信息，并對其完成隔離工作，有效的縮小了故障影響的客戶數(shù)量以及停電時間。（3）提高了電力供應(yīng)的質(zhì)量：利用饋線自動化技術(shù)，可以對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實時的監(jiān)測，還可以實時反饋配電線路的供電電壓、諧波含量等參數(shù)，可以幫助相關(guān)工作人員及時的發(fā)現(xiàn)電力供應(yīng)過程中存在的質(zhì)量問題，便于及時采取有效的調(diào)整措施，例如對變壓器的分接頭檔位進(jìn)行調(diào)整等，從而確保了電力供應(yīng)的質(zhì)量。

2.3 配電網(wǎng)饋線自動化的功能

（1）運行狀態(tài)監(jiān)測：該部分功能可以分為兩個方面：一方面通過對饋線線路終端進(jìn)行監(jiān)測，掌握系統(tǒng)工作的電壓幅值、電流、有功功率、電量、功率因數(shù)等狀態(tài)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的正常狀態(tài)監(jiān)測；另外一方面，可以對主要配電線路以及設(shè)備的事故情況進(jìn)行監(jiān)測，完成事故狀態(tài)的監(jiān)測。（2）故障定位、隔離與自動恢復(fù)供電：利用饋線自動化技術(shù)，可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)生故障的線路進(jìn)行快速的定位、隔離，并實現(xiàn)無故障區(qū)域的電力供應(yīng)恢復(fù)正常。

3 饋線自動化技術(shù)分析

3.1 故障診斷流程

作為配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)的最主要功能，其故障處理時借助系統(tǒng)中智能集中與智能分布相結(jié)合的形式來實現(xiàn)的。相比較傳統(tǒng)的故障處理方式，饋線自動化技術(shù)可靠性更強，靈活性更高。它可以根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)機(jī)構(gòu)和參數(shù)的實際情況，對故障進(jìn)行實時診斷，并對故障的變化進(jìn)行分析研究，有效的減少了傳統(tǒng)故障處理方式對配電網(wǎng)所造成的影響。

當(dāng)配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)在進(jìn)行診斷過程中，其主要原則如圖1所示。首先利用配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的子站，對其所在區(qū)域內(nèi)的饋線故障進(jìn)行分析和定位，并對其進(jìn)行及時隔離的同時，將信息上報給主站，有效了降低了饋線故障對電力終端的影響。如果子站未能對故障區(qū)域進(jìn)行隔離，此時主站根據(jù)相關(guān)的上報信息，進(jìn)行全面的分析計算，并協(xié)調(diào)給予相關(guān)的處理解決方案。其具體流程如下所示：

（1）配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的子站對故障的信息以及處理結(jié)果進(jìn)行采集，并將其上報給主站，便于主站可以全面的了解故障發(fā)生的具體信息。（2）通過強大的計算機(jī)處理分析，如果子站無法完成對故障的修復(fù)以及配電網(wǎng)的重構(gòu)，則由主站對多個子站進(jìn)行協(xié)調(diào)，以多子站聯(lián)動機(jī)制視線對故障的解決。（3）在配電網(wǎng)故障解決過程中，根據(jù)故障的實時情況，采取有效的干預(yù)方式。例如如果發(fā)生的故障為小型故障，則由配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)自主完成故障的排查和處理過程；如果發(fā)生的故障較為復(fù)雜，則可能需要人工的介入對其進(jìn)行有效的解決。

3.2 故障識別的自動化技術(shù)

對于故障識別，在配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)當(dāng)中，F(xiàn)TU模塊主要是實現(xiàn)對故障類型以及相關(guān)信息數(shù)據(jù)的識別工作，并以FTU中的采樣電流利用電流瞬時值作為故障的判別依據(jù)。

例如：如果配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時，接地點零序功率分量會與會與和正常電路的相位呈現(xiàn)相反的情況，同時沒有發(fā)生故障的相位，其電壓會是發(fā)生故障相位電壓的1.5倍以上，由此系統(tǒng)可以判定配電網(wǎng)出現(xiàn)了單相接地故障。由于我國現(xiàn)階段，大部分配電網(wǎng)都采用了中性點不接地等零序分量幅值小的模式，給單相接地故障的判斷增大了難度。因此，配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)，還可以在主站中增加開關(guān)操作序列等功能，利用拉赫開關(guān)排除法，提高識別單向接地故障的準(zhǔn)確性。

4 配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)的運用

4.1 FTU/DTU的故障處理

在自動終端系統(tǒng)當(dāng)中，F(xiàn)TU和DTU是其兩個非常重要的采集單元。它們分布在整個供電系統(tǒng)的各個角落，可以對所在位置的電壓和電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的采集，并將采集到的信息傳送給數(shù)據(jù)分析中心，對其進(jìn)行判斷，從而提高了故障識別的及時性。所以，在FA技術(shù)應(yīng)用過程中，配電網(wǎng)的饋線終端是其中最重要的執(zhí)行環(huán)節(jié)，是確保故障準(zhǔn)確檢測的關(guān)鍵。

4.2 架空線路的故障處理

受到空間和地面環(huán)境因素的影響，在電力輸電線路架設(shè)過程中，不可避免的采用架空線路的方式進(jìn)行傳輸。然而傳統(tǒng)的架空線路在進(jìn)行故障檢測時，都是借助人工的力量進(jìn)行分區(qū)域的檢測，不僅需要消耗大量的人力、物力資源，而且很難確保相關(guān)工作人員的安全性。利用配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)，所有的故障檢測均由FTU進(jìn)行負(fù)責(zé)，而通過子站與FTU對故障的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，并借助FTU、子站、主站共同完成故障的隔離和電力的恢復(fù)實現(xiàn)了整個過程的自動化處理，有效的解決了傳統(tǒng)架空線路檢修的問題。

4.3 配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)運用過程中的時間分配

電力系統(tǒng)當(dāng)中常見的故障可以歸納為兩種：永久性故障和主干線路故障。以架空線路為例，當(dāng)其出現(xiàn)永久性故障的時候，相關(guān)的變電站會對其進(jìn)行斷電保護(hù)動作，并嘗試通電，此過程大約需要3到5秒的時間。如果在此過程中通電不能成功，那么則判斷配電網(wǎng)出現(xiàn)了主干線路故障。配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的子站將承擔(dān)對變電站的保護(hù)動作信息，跳閘信息等故障的收集工作。在對故障發(fā)生的位置進(jìn)行定位時，所分配的時間大約為1秒。如果采用RTU對采集到的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所分配的時間大約為3到5秒時間。由主站實施供電恢復(fù)大約需要3～6s，主要通常每個開關(guān)的恢復(fù)在2s左右，大多數(shù)情況恢復(fù)1～3個開關(guān)即可實現(xiàn)供電恢復(fù)。這樣利用配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)，從實現(xiàn)故障的監(jiān)測、定位以及隔離回復(fù)，大約需要幾分鐘的時間就可以完成，極大的提高了配電網(wǎng)故障的檢修效率。例如：我國某市的國家電網(wǎng)供電項目，在2013年便實現(xiàn)了配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)的改造應(yīng)用，在夏季時間，由于當(dāng)?shù)剡B續(xù)多日出現(xiàn)了40攝氏度以上的高溫天氣，導(dǎo)致配電網(wǎng)事故不斷發(fā)生。如果采用傳統(tǒng)的配電網(wǎng)檢修方式，需要對線路故障逐個排查，需要消耗大約2個小時以上的時間。而實施了配電網(wǎng)饋線自動化改造之后，對于發(fā)生在22條饋線自動化線路當(dāng)中的故障，從故障原因的判斷，到故障隔離和電力恢復(fù)，全過程在不到一分鐘的時間內(nèi)完成，有效的降低了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，提高了相關(guān)客戶的滿意度。

5 結(jié)束語

綜上所述，作為社會發(fā)展和人們生活工作不可缺少的重要能源，電力資源的重要性日漸突出。如果降低配電網(wǎng)的故障，確保電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性，已經(jīng)成為相關(guān)電力企業(yè)的重要工作之一。本文通過對配電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)的介紹，全面分析了其在配電網(wǎng)故障定位、故障處理以及電力恢復(fù)等方面的應(yīng)用，在降低了配電網(wǎng)故障幾率的同時，有效的提高了供電的質(zhì)量，為供電企業(yè)創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益，推動了我國電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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