智能配電網(wǎng)的故障處理技術(shù)分析

(大盛微電科技股份有限公司，河南 許昌 461000)

0 引言

配電網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)直接與分散在各地的用戶相連的部分，通常其電壓等級(jí)不超過(guò)10 kV，有少部分配電網(wǎng)為20 kV電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。智能配電網(wǎng)(Smart distribution grid，SDG)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，具有更高的安全性，可提供更高的電能質(zhì)量，支持DER的大量接入，可實(shí)現(xiàn)與用戶的互動(dòng)[1]。此外，智能配電網(wǎng)具備自愈能力，這種能力的實(shí)現(xiàn)，與其自動(dòng)化的故障處理技術(shù)相關(guān)。一旦配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，可迅速實(shí)現(xiàn)故障定位、隔離，在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)非故障區(qū)供電。

1 智能配電網(wǎng)的故障處理技術(shù)特征

1.1 提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性

智能配電網(wǎng)故障處理技術(shù)能夠檢測(cè)出電力網(wǎng)絡(luò)中存在的安全隱患，及時(shí)檢修，而且在故障發(fā)生的第一時(shí)間，系統(tǒng)可直接隔離故障路段和其他區(qū)域，可以自動(dòng)檢測(cè)出電網(wǎng)的安全隱患，同時(shí)將故障路段與其他區(qū)域電網(wǎng)隔離開(kāi)來(lái)，以防故障范圍擴(kuò)大，最大程度保障整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的安全性，確保供電的穩(wěn)定性，減少配電網(wǎng)突發(fā)故障給用戶帶來(lái)的影響。

1.2 提高自動(dòng)化和信息化程度

智能電網(wǎng)故障處理技術(shù)中具備高級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)及傳感測(cè)量技術(shù)，能夠在線監(jiān)測(cè)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，這樣電網(wǎng)任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都可以在最短時(shí)間內(nèi)被感知，讓故障迅速得到解決。整體而言，在現(xiàn)代化信息技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)的支持下，故障處理技術(shù)能夠第一時(shí)間感知故障，并將故障信息傳遞出去，匯報(bào)給控制中心。在控制中心工作人員遠(yuǎn)程調(diào)控及既有程序調(diào)控下，作出切斷處理，從而就近派遣工作人員進(jìn)行檢修，這樣能夠大大縮短檢修時(shí)間[2]。

1.3 加強(qiáng)電網(wǎng)互動(dòng)性和主動(dòng)性

智能電網(wǎng)故障處理技術(shù)具有極強(qiáng)的主動(dòng)性，可自發(fā)檢測(cè)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，采集電網(wǎng)內(nèi)所有電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并自主展開(kāi)數(shù)據(jù)分析，與政策數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)比，如若數(shù)據(jù)異常，極有可能該路段發(fā)生故障，這樣可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)故障的發(fā)生情況，自動(dòng)排除、處理故障。在故障處理過(guò)程中，借助于人機(jī)互動(dòng)技術(shù)，人工可依據(jù)機(jī)器的信息，制定最佳解決方案，利用操控權(quán)限干預(yù)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的情況，確保智能配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 智能配電網(wǎng)的故障處理技術(shù)

2.1 使用分布式的智能化技術(shù)

當(dāng)前，集中控制模式是我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的主流控制模式，在這一模式中，系統(tǒng)能夠根據(jù)通信道路及主站系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，作出故障隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)供等指示。在以前，集中控制模式中采取分段器、重合器分離的模式，這種傳統(tǒng)模式無(wú)法借助信道傳遞信息，運(yùn)行效率低。而在智能配電網(wǎng)中，采用的是分布式智能化技術(shù)，這種技術(shù)可有效提升故障隔離的自動(dòng)化水平，確保配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。分布式智能技術(shù)依靠?jī)?nèi)部處理設(shè)備即可傳輸信息，無(wú)需依賴(lài)通信信道、主站系統(tǒng)等外界設(shè)備，可有效提高故障隔離的自動(dòng)化水平，確保智能配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，分布式智能化技術(shù)能夠根據(jù)故障信息制定對(duì)癥解決方案，第一時(shí)間隔離故障電路，緊急啟用其他電源供電，確保故障路段能夠迅速回歸正常供電狀態(tài)。遠(yuǎn)程自動(dòng)化技術(shù)與分布式智能化技術(shù)的結(jié)合，確保信息能夠及時(shí)傳遞，故障解決方案能夠迅速得到執(zhí)行，有效控制故障影響范圍。

2.2 故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)

2.2.1 短路故障指示作用

當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，工作人員進(jìn)行檢修，首先應(yīng)該確定故障發(fā)生的位置，隨后方可采取應(yīng)對(duì)措施，也就是，確定故障地點(diǎn)的速度，將直接影響到故障檢修的速度。故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)故障點(diǎn)自動(dòng)化定位的技術(shù)，一般而言，智能配電網(wǎng)會(huì)安裝智能化的故障指示器，一旦該路段發(fā)生故障，這一設(shè)備會(huì)自主發(fā)出故障信號(hào)，顯示故障電流路徑[3]。為了構(gòu)建一個(gè)全面覆蓋配電網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)自動(dòng)化定位系統(tǒng)，需要配置大批量故障指示器。一旦出現(xiàn)故障，故障點(diǎn)的指示信息能夠更精確，提升故障點(diǎn)定位的精確度，為檢修人員提供準(zhǔn)確信息，從而有效提升故障檢修效率。比如當(dāng)故障指示器在檢測(cè)到控制范圍內(nèi)線路電流與其標(biāo)準(zhǔn)定值相比過(guò)大時(shí)，設(shè)備會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，提醒工作人員，且電流越大信號(hào)越強(qiáng)，工作人員可通過(guò)信號(hào)大小判斷故障程度，從而作出有效應(yīng)對(duì)。

2.2.2 單相接地故障定位

我的個(gè)人生活從2015年秋天開(kāi)始轉(zhuǎn)變，此前，我以為自己乃至身邊人的一生，如一列裝載著親情、瑣碎、痛楚、矛盾、幸福、合作、悲傷、愉悅的高速列車(chē)。在時(shí)間的軸線上，無(wú)數(shù)顏色和內(nèi)涵基本雷同的列車(chē)，大同小異，方向一致地奔行，再不會(huì)變軌和改道。然而，我錯(cuò)了。先是近26年的工作徹底變動(dòng)。這對(duì)已經(jīng)中年的我，并不算什么。對(duì)既往容身的集體，我心懷感激。即使離開(kāi)，特別是響應(yīng)一種合乎發(fā)展之道的指令，我覺(jué)得個(gè)人應(yīng)當(dāng)予以配合，一點(diǎn)都不驚慌失措。因?yàn)?，基本的生存已?jīng)不是問(wèn)題，況且，我從沒(méi)有奢望過(guò)多么豪華的物質(zhì)生活，也沒(méi)有渴望過(guò)一呼萬(wàn)應(yīng)的權(quán)力。

當(dāng)前，部分配電網(wǎng)中性點(diǎn)未直接接地，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法精準(zhǔn)鎖定故障點(diǎn)。而且，受到配電網(wǎng)絡(luò)玩家設(shè)置差異的影響，其構(gòu)造與接地模式的匹配度不高，導(dǎo)致一些傳統(tǒng)故障定位方法電壓法、零序電流法等無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的效用。中阻智能接地技術(shù)是一種新型故障排除技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)精確單項(xiàng)接地故障定位、排查，整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)由信號(hào)源設(shè)備、故障監(jiān)測(cè)設(shè)備這兩部分主要設(shè)備組成。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需將可控電阻接入變壓器中性點(diǎn)、大地之間，這樣能夠迅速將動(dòng)態(tài)電阻負(fù)載信號(hào)接入，如此一來(lái)，負(fù)載電流被帶有故障的信號(hào)信息碼電流可得到疊加，實(shí)現(xiàn)故障信息的高效迅速接收[4]。在配電網(wǎng)絡(luò)中，存在較多線路交叉、分支，最左側(cè)的接地故障指示器是最重要的，為了確保故障指示器能夠有效監(jiān)測(cè)故障信號(hào)，應(yīng)該優(yōu)化設(shè)備的分布設(shè)計(jì)及操作方式。

2.3 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)大范圍應(yīng)用舊式電流保護(hù)系統(tǒng)，在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，工作人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注保護(hù)動(dòng)作配合問(wèn)題，因?yàn)樯杂胁簧骶涂赡馨l(fā)生故障。為了降低故障發(fā)生幾率，人們開(kāi)始研究新型網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)，爭(zhēng)取提升數(shù)據(jù)傳輸效率，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，無(wú)需過(guò)度關(guān)注保護(hù)動(dòng)作的配合問(wèn)題。在新型網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)中，采用了CAN線路的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，當(dāng)某電路線段發(fā)生短路問(wèn)題，故障信息可實(shí)時(shí)傳輸同步到網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，確保故障能夠在第一時(shí)間得到解決?；谛畔⒐蚕砟芰?，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)可優(yōu)化智能配電網(wǎng)的協(xié)作、配合能力，保護(hù)能力強(qiáng)、覆蓋范圍廣，系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象可從點(diǎn)拓展線，從線輻射到面，實(shí)現(xiàn)級(jí)間配合。而且，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信及時(shí)的支持下，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)的保護(hù)機(jī)制快捷性、選擇性沖突得到解決。

3 結(jié)語(yǔ)

在智能配電網(wǎng)中，融合應(yīng)用了配電網(wǎng)高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)及傳感技術(shù)等現(xiàn)代化科技，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于配電網(wǎng)及電力設(shè)備的可視化管理，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于配電網(wǎng)的自動(dòng)化控制、保護(hù)及故障發(fā)生時(shí)的自愈控制，為電力用戶提供可靠、安全、環(huán)保的電力供應(yīng)服務(wù)[5]。智能配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到諸多外界因素的干擾，長(zhǎng)期下來(lái)，難免發(fā)生故障，但是借助于故障處理技術(shù)，能夠高效精準(zhǔn)定位故障，予以切斷、縮小故障范圍，降低突發(fā)故障造成的影響，優(yōu)化供電服務(wù)質(zhì)量。