基于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的電纜配電環(huán)網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)思考

王俊锜

（國網(wǎng)重慶市電力公司 市區(qū)供電分公司，重慶 400030）

0 引 言

電纜配電環(huán)網(wǎng)的體系組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含電纜線路、系統(tǒng)連接部位以及其他的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。電纜配電環(huán)網(wǎng)如果表現(xiàn)為大規(guī)模的配電運(yùn)行故障，那么電纜配電系統(tǒng)的良好經(jīng)濟(jì)效益與安全效益就無法得到保障，甚至還可能給電纜配網(wǎng)的系統(tǒng)操作使用人員帶來人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。縱聯(lián)保護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)手段有助于配網(wǎng)管理人員準(zhǔn)確識(shí)別電纜配電環(huán)網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，通過實(shí)施電纜網(wǎng)絡(luò)體系的故障隔離措施來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)其他區(qū)域的配電運(yùn)行安全，切實(shí)降低并控制配電網(wǎng)的運(yùn)行事故損失。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的電纜配電環(huán)網(wǎng)基本組成結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段的城市配電網(wǎng)絡(luò)原有功能正在逐步得到拓展優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)電纜線路全面取代了架空輸電線路[1]。在此前提下，瞬時(shí)性的配電網(wǎng)安全使用故障產(chǎn)生概率將會(huì)得到顯著降低。在配網(wǎng)自動(dòng)化模式下，電纜配電環(huán)網(wǎng)可以被設(shè)計(jì)為環(huán)網(wǎng)柜的體系結(jié)構(gòu)，其中電纜線路應(yīng)當(dāng)連接系統(tǒng)中的雙重電源。電纜配電環(huán)網(wǎng)的核心組成部件為環(huán)網(wǎng)柜，可以確保不同系統(tǒng)電源控制下的系統(tǒng)饋線都能夠融入合環(huán)運(yùn)行的范圍，充分提升了電纜配電環(huán)網(wǎng)本身的穩(wěn)定性和安全性[2]。

系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜有充足的配電運(yùn)行負(fù)荷，如果系統(tǒng)中的一側(cè)供電電源表現(xiàn)為退出狀態(tài)，那么另一側(cè)的系統(tǒng)電源可以提供全部電纜運(yùn)行所需的電能[3]。對(duì)于變電站系統(tǒng)中的母線組成結(jié)構(gòu)而言，環(huán)網(wǎng)柜與系統(tǒng)母線之間主要經(jīng)由斷路器來進(jìn)行開關(guān)連接，這是由于斷路器的系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān)組合連接方式可以縮短故障電流的響應(yīng)切斷時(shí)間，對(duì)于系統(tǒng)故障側(cè)的隔離處理效果較好。電纜配電環(huán)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 電纜配電環(huán)網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路

縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括系統(tǒng)通信裝置、系統(tǒng)通信通道以及系統(tǒng)保護(hù)裝置等?？v聯(lián)保護(hù)的基本技術(shù)思路體現(xiàn)在兩側(cè)的系統(tǒng)線路部位實(shí)現(xiàn)縱向聯(lián)系的目標(biāo)，確保一側(cè)的系統(tǒng)線路故障，信息數(shù)據(jù)能夠瞬時(shí)傳遞給另外一側(cè)的系統(tǒng)線路，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合工作和聯(lián)合保護(hù)電氣系統(tǒng)的目的[4]。電纜配電環(huán)網(wǎng)包含了較多的電纜線路組成部件，技術(shù)人員針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各條電纜線路通過實(shí)施統(tǒng)一化的縱聯(lián)保護(hù)，可以有效提升整個(gè)配電環(huán)網(wǎng)的安全性能[5]。

縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路在于準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)故障的產(chǎn)生部位區(qū)域，對(duì)于電流突變狀態(tài)下的故障信號(hào)傳輸處理模式進(jìn)行了合理優(yōu)化，確保達(dá)到自動(dòng)同步處理配電環(huán)網(wǎng)運(yùn)行使用故障的目的。對(duì)于環(huán)網(wǎng)柜的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)劃分，確保環(huán)網(wǎng)范圍內(nèi)的起動(dòng)元件能夠得到全面保護(hù)。在故障區(qū)段的定位過程中，統(tǒng)一的配網(wǎng)自動(dòng)化閉鎖信號(hào)裝置將會(huì)傳輸特定頻率的系統(tǒng)故障信號(hào)，進(jìn)而準(zhǔn)確識(shí)別與定位環(huán)網(wǎng)故障區(qū)域位置[6]。

此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)自動(dòng)化的環(huán)網(wǎng)保護(hù)仿真立體化模型進(jìn)行構(gòu)建，依靠仿真的三維動(dòng)態(tài)化系統(tǒng)模型來選擇最佳的縱聯(lián)保護(hù)規(guī)劃方案。建立在統(tǒng)一閉鎖控制前提下的環(huán)網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)模式可以有效降低系統(tǒng)故障的識(shí)別定位成本。從根本上來講，縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的宗旨就是嚴(yán)格確保環(huán)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于發(fā)送跳閘信號(hào)和系統(tǒng)故障隔離的全過程實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管控。

3 電纜配電環(huán)網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用要點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)通信通道

對(duì)于電纜配電環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系而言，現(xiàn)有的縱聯(lián)保護(hù)通信通道包括光纖通道和電力載波通道，這兩種類型的系統(tǒng)通信通道都可以被用來傳輸與發(fā)送縱聯(lián)保護(hù)數(shù)據(jù)信號(hào)[7]。對(duì)于光纖通信通道而言，包含光纖傳輸媒介的縱聯(lián)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信通道可以達(dá)到較大的通信傳輸總量，并且可以與配網(wǎng)電纜線路實(shí)現(xiàn)共同運(yùn)行的目標(biāo)。光纖通道設(shè)有較長的通信數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸空間距離，對(duì)于架空地線與光纜能夠進(jìn)行結(jié)合布置，有助于實(shí)現(xiàn)最大化的配電環(huán)網(wǎng)電纜線路保護(hù)實(shí)效性。

電力載波通道重點(diǎn)對(duì)高頻電流進(jìn)行發(fā)送與傳輸處理，其中包含400 kHz以內(nèi)的系統(tǒng)電流信號(hào)。電力載波通道體系包含耦合電容器、阻波器、收發(fā)信機(jī)以及高頻電纜線路，可以確保經(jīng)由高頻電纜線路的信號(hào)數(shù)據(jù)都能得到準(zhǔn)確的發(fā)送或接收處理。在配電環(huán)網(wǎng)的兩側(cè)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)電氣量的數(shù)據(jù)信息可以得到準(zhǔn)確安全的發(fā)送，有效節(jié)約了電纜環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理成本[8]。

3.2 發(fā)送閉鎖跳閘信號(hào)

電纜配電環(huán)網(wǎng)如果表現(xiàn)為錯(cuò)誤的系統(tǒng)運(yùn)行狀況或者配電環(huán)網(wǎng)的特定區(qū)域部位出現(xiàn)了安全事故風(fēng)險(xiǎn)，那么縱聯(lián)保護(hù)模式下的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確識(shí)別，進(jìn)而實(shí)時(shí)發(fā)送閉鎖跳閘保護(hù)的指令信號(hào)[9]。閉鎖跳閘保護(hù)信號(hào)本身具有快速切斷環(huán)網(wǎng)電纜線路的效果，可以避免環(huán)網(wǎng)內(nèi)部的電纜線路被燒毀或者熔斷。在環(huán)網(wǎng)故障全面解除的狀態(tài)下，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出允許信號(hào)指令，表示配電環(huán)網(wǎng)可以恢復(fù)正常的運(yùn)行使用狀態(tài)[10]。

電纜配電環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施必須要達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，否則將會(huì)給安全運(yùn)行管理帶來難題[11]。系統(tǒng)管理技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將傳感監(jiān)測裝置布置在電纜配電環(huán)網(wǎng)體系的各個(gè)區(qū)域部位，以便準(zhǔn)確控制與監(jiān)測空間環(huán)境因素。如果能夠確定電纜配電環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行空間濕度過高，那么應(yīng)當(dāng)密切重視基礎(chǔ)設(shè)施的受潮損壞風(fēng)險(xiǎn)[12]。具體負(fù)責(zé)人員對(duì)電纜配電環(huán)網(wǎng)的電流泄漏安全隱患也要展開全面監(jiān)測和排查，妥善處理電纜配電環(huán)網(wǎng)體系的安全風(fēng)險(xiǎn)因素[13]。

3.3 構(gòu)建智能化的縱聯(lián)保護(hù)模型

目前，配網(wǎng)自動(dòng)化的智能技術(shù)手段已經(jīng)被推廣運(yùn)用于電纜系統(tǒng)安全保護(hù)工作中。系統(tǒng)運(yùn)維管理人員應(yīng)當(dāng)構(gòu)建立體化和動(dòng)態(tài)化的配電環(huán)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)模型，據(jù)此達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別配電環(huán)網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的目標(biāo)[14]。與原有的人工實(shí)施配電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)管保護(hù)方式相比，建立在動(dòng)態(tài)化與三維立體化模型支撐下的縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)方案可以達(dá)到最佳實(shí)踐效益，同時(shí)合理節(jié)約識(shí)別與檢修配電環(huán)網(wǎng)故障的成本。

為了提高電纜配電環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，需要嚴(yán)格保障電纜配電環(huán)網(wǎng)安全。自動(dòng)化的縱聯(lián)保護(hù)模型可以幫助系統(tǒng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，避免發(fā)生規(guī)模較大的運(yùn)行事故[15]?？v聯(lián)保護(hù)技術(shù)手段運(yùn)用于電纜配電環(huán)網(wǎng)的具體實(shí)踐要點(diǎn)如表1所示。

4 結(jié) 論

將縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)手段全面運(yùn)用于電纜配電環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行過程，依靠自動(dòng)化的故障定位與相位信號(hào)交換處理技術(shù)來控制配網(wǎng)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)因素。在具體實(shí)踐中，電纜配電環(huán)網(wǎng)的運(yùn)維管理人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)智能化手段來構(gòu)建縱聯(lián)保護(hù)模型，通過仿真建模的方法來確保配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全，避免電纜配電環(huán)網(wǎng)中的系統(tǒng)短路故障或其他故障擴(kuò)散。