基于配網(wǎng)自動化的故障處理技術(shù)應(yīng)用

丁 靜

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 東臺市供電分公司，江蘇 東臺 224200）

0 引 言

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對于保障電力系統(tǒng)供電質(zhì)量有著重要作用，目前我國配網(wǎng)自動化系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的時(shí)間較短，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在應(yīng)用過程中仍然存在一些問題，對于提高供電可靠性有阻礙。供電企業(yè)必須根據(jù)實(shí)際情況改造和優(yōu)化配網(wǎng)系統(tǒng)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)來提升配網(wǎng)自動化程度?；谂渚W(wǎng)自動化，在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)進(jìn)行分析，將其隔離在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，以免對整個(gè)配電系統(tǒng)造成不良影響，提高電力供給質(zhì)量與效率。電力企業(yè)與電力工程師需在配網(wǎng)自動化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用過程中，借助完備的信息傳輸鏈，實(shí)現(xiàn)各種信息資料的有效傳輸，確保配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行更具高效性、完整性以及全面性[1]。

1 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在對電力系統(tǒng)進(jìn)行自動化管理時(shí)，主要應(yīng)用電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動化控制技術(shù)，在新型高性能配電設(shè)備的輔助下，實(shí)現(xiàn)電力分配、供應(yīng)，達(dá)到以更低的成本進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控、電壓管理、故障診斷以及協(xié)調(diào)配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的目的。通過配網(wǎng)系統(tǒng)自動化實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)管與控制，可以對配電網(wǎng)的狀況、信息進(jìn)行集成，不僅能夠在供電期間及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，還能在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。傳統(tǒng)電網(wǎng)布局作業(yè)的工作量較大，一旦發(fā)生問題檢修持續(xù)時(shí)間較長、檢修程序煩瑣，已無法適應(yīng)當(dāng)前階段我國電力用戶的大量需求，無法達(dá)到提升用電質(zhì)量的要求。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)能有效解決供電問題，滿足用電增長所需，提高配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)效性[2]。

2 配網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

配電網(wǎng)故障自動處理技術(shù)是智能信息時(shí)代發(fā)展到一定階段的成果，縮小了故障范圍，能夠切實(shí)提升故障處理效率，充分保障配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。自動化技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)配網(wǎng)系統(tǒng)向自動化發(fā)展，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)速度不斷加快。在實(shí)際應(yīng)用中，配網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)有如下優(yōu)勢。

在開展電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作時(shí)，借助配網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)可以及時(shí)采集電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，迅速鎖定電網(wǎng)故障問題，實(shí)現(xiàn)故障原因的實(shí)時(shí)有效分析，有利于實(shí)現(xiàn)故障自動化定位，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)配網(wǎng)系統(tǒng)常規(guī)化供電，縮短電網(wǎng)系統(tǒng)和供電設(shè)備的非計(jì)劃停電時(shí)間，提高配網(wǎng)系統(tǒng)供電的安全性和穩(wěn)定性。

借助實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)可以有效探測不同路線的負(fù)載大小、分布情況，基于實(shí)際電壓對無功補(bǔ)償電容器投切情況進(jìn)行自動控制，對配網(wǎng)中每一條線路上的電壓、電流進(jìn)行自動化監(jiān)測，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置，滿足配電系統(tǒng)對無功功率的需求。結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)可以將采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，以便為電網(wǎng)管理者提供更加全面、準(zhǔn)確的管理決策依據(jù)，同時(shí)使相關(guān)工作人員更好地了解整個(gè)供用電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況和發(fā)展趨勢[3-5]。

依靠自動化監(jiān)測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測功效可以更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)各用戶計(jì)量設(shè)備的狀態(tài)，遠(yuǎn)程監(jiān)控用戶的用電情況，對非法竊電行為進(jìn)行管控。除此之外，借助配網(wǎng)自動化系統(tǒng)還可以有效促進(jìn)系統(tǒng)線路高效運(yùn)轉(zhuǎn)，對配網(wǎng)起到保護(hù)作用。

3 配網(wǎng)自動化故障處理模式分析

3.1 斷路器保護(hù)模式

目前，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)故障處理最常規(guī)的方法是配置斷路器。當(dāng)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，斷路器能自動跳閘，進(jìn)而斷開故障電路，避免正常線路受故障線路的影響，確保了正常線路能夠正常運(yùn)行。斷路器在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中能夠發(fā)揮一定的防護(hù)與隔離功能，但是具體使用過程也有一些不足之處。如果斷路器運(yùn)行時(shí)發(fā)生多次或重復(fù)跳閘，將給配網(wǎng)自動化系統(tǒng)造成一定影響，導(dǎo)致診斷的效率和準(zhǔn)確性下降，很難做出正確診斷。斷路器加饋線開關(guān)能夠提高故障識別效率，確保供電系統(tǒng)正常供電[6]。

3.2 主站監(jiān)控的饋線處理方式

主站監(jiān)控的饋線處理模式是配電網(wǎng)自動化故障處理模式中較為先進(jìn)的一種，通過將饋線終端安裝在每個(gè)開關(guān)上，采集開關(guān)部位的電流、功率與負(fù)荷值等信息，再利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對采集信息的傳輸。分析故障前期、中期、后期記錄數(shù)據(jù)，提供信息分析的依據(jù)，找出故障原因并采取防范措施，有利于供電方案的優(yōu)化與調(diào)整。主站監(jiān)測饋線處理方式主要以重合閘技術(shù)與電能保護(hù)技術(shù)為核心技術(shù)，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行集中控制且故障處理速度較快，能夠迅速恢復(fù)電能供給，目前已在配電網(wǎng)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。但是主站監(jiān)控饋線處理方式在使用中存在一些不足，即需要確保通信系統(tǒng)正常運(yùn)行，若通信系統(tǒng)發(fā)生故障將導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)失效，不能起到很好的隔離作用[7,8]。

3.3 以重合器處理饋線失效的方式

以重合器為核心，采用切斷短路電流的方式對線路實(shí)施保護(hù)，可以彌補(bǔ)饋線故障處理方式的缺陷。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)采用重合器與分段器相配合，分段器主要是對短路電流進(jìn)行關(guān)合，重合器與分段器互相配合可以在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中對線路故障進(jìn)行判斷與隔離，使線路及時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行，確保供電穩(wěn)定。相較于主站監(jiān)測饋線處理方式，重合器饋線處理方式對系統(tǒng)整體通信質(zhì)量沒有特別高的要求，能夠做到單獨(dú)使用。

3.4 以系統(tǒng)保護(hù)為基礎(chǔ)的饋線處理方式

以系統(tǒng)保護(hù)為主的饋線處理利用網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)全線速動保護(hù)，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行分布式管理。與基于重合器饋線失效處理方式相比，以系統(tǒng)保護(hù)為基礎(chǔ)的饋線處理方式能自動啟動，同時(shí)能精確判斷功率方向，實(shí)現(xiàn)總線與相近饋線終端之間的通信，并通過故障發(fā)生區(qū)段的對比實(shí)現(xiàn)跳閘和線路隔離。以系統(tǒng)保護(hù)為主的饋線處理方式具有響應(yīng)快、可靠性高等優(yōu)勢，在確保供電質(zhì)量的前提下縮小停電范圍。其不足之處在于對鄰近終端饋線單元依附性強(qiáng)，硬件需求層次較多。

4 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的故障處理措施

在配電自動化故障處理技術(shù)的應(yīng)用下，通過采集、分析并判斷當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)和歷史停電情況，對不同區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的典型事件進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，根據(jù)各類型事件的特征信息確定相應(yīng)的處理措施。當(dāng)存在多個(gè)待恢復(fù)的用電客戶時(shí)，可以快速準(zhǔn)確地查找相應(yīng)用戶，盡可能縮小故障斷電范圍，加快故障搶修速度，縮短斷電時(shí)間，保證配電網(wǎng)絡(luò)能夠安全穩(wěn)定工作，同時(shí)降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和運(yùn)營成本。

4.1 對不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)

對于開環(huán)配網(wǎng)和單電源配網(wǎng)，故障點(diǎn)可以從線路斷路器、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分段開端等位置判斷，將其作為節(jié)點(diǎn)重新排列編號，從而構(gòu)成故障信息矩陣與網(wǎng)絡(luò)描述，將2者相結(jié)合判斷故障。當(dāng)發(fā)生多電源配網(wǎng)故障時(shí)，需要判斷電流方向，轉(zhuǎn)化為單電源配網(wǎng)故障后進(jìn)行分析。假設(shè)為單一電源，在矩陣算法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，然后求取故障值，以完成閉環(huán)運(yùn)行方式下的故障定位，從而有效完成故障維修。

4.2 提高配網(wǎng)的使用性能

自動化測試中的一項(xiàng)重要任務(wù)是在配網(wǎng)自動化條件下確保程序回歸測試的便利，確保頻繁修改程序時(shí)效果更佳。與預(yù)期檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的可預(yù)測性不一樣，回歸測試的程序均是既定的，自動化回歸測驗(yàn)?zāi)軌蛴行岣呋貧w檢驗(yàn)效率，減少測驗(yàn)時(shí)間，達(dá)到用較少的時(shí)間完成測驗(yàn)的目的。

4.3 合理規(guī)劃配網(wǎng)自動化系統(tǒng)

為降低因區(qū)域內(nèi)故障而引起系統(tǒng)故障的幾率，可通過區(qū)域劃分供電方式使故障發(fā)生后只對該地區(qū)供電造成影響，不會影響系統(tǒng)整體的供電。根據(jù)供電能力、供電區(qū)域、供電狀態(tài)等進(jìn)行分區(qū)，為每個(gè)區(qū)域提供單獨(dú)的電源，每個(gè)區(qū)域之間互不影響，可以避免連帶故障。如果使用區(qū)域劃分供電方式，應(yīng)加裝斷路器設(shè)備，也可選用負(fù)荷式開關(guān)代替斷路器設(shè)備，以降低成本投入。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的線路模式多種多樣，其中普遍采用的就是環(huán)形線路網(wǎng)。環(huán)形線路網(wǎng)的適用范圍較廣，可以解決供電不足的問題，有效降低故障出現(xiàn)幾率，進(jìn)而提高供電效率。

4.4 借助故障指示器處理配網(wǎng)故障

在缺乏配網(wǎng)自動化技術(shù)支持的情況下，確認(rèn)配網(wǎng)故障點(diǎn)只能依靠人工巡視線路來完成，根據(jù)巡線人員的工作經(jīng)驗(yàn)在線路首端、末端或其他容易尋找的地方查找故障。傳統(tǒng)人工巡線的效率較低，耗費(fèi)了大量人力資源，同時(shí)不易發(fā)現(xiàn)隱蔽故障點(diǎn)，只能通過頻繁拉線試送來輔助故障確認(rèn)，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生短時(shí)間停電。而在配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用下，利用故障指示器可以迅速發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警。故障指示器是一種能夠遠(yuǎn)程傳輸故障狀態(tài)信息的配電自動化裝置，其具有遙測和遙信的功能，能夠以無線形式向附近的通信裝置發(fā)送故障信息，由調(diào)度中心結(jié)合調(diào)度后臺的故障信息和故障指示器的位置信息研判故障發(fā)生的地點(diǎn)，引導(dǎo)維修人員快速到達(dá)指定地點(diǎn)排除故障，恢復(fù)正常供電。故障指示器改變了以往巡線、分段、合閘等方式查找故障的落后狀況，極大程度地提高了配網(wǎng)故障處理的效率和供電可靠性。

5 結(jié) 論

配網(wǎng)自動化故障處理既能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的整體監(jiān)測，又能及時(shí)查明并隔離故障，減少故障排除時(shí)間，降低巡線人員的工作強(qiáng)度。通過合理應(yīng)用基于配網(wǎng)自動化的故障處理技術(shù)，能夠提高供電可靠性，有效避免電網(wǎng)故障對人們?nèi)粘Ｓ秒娫斐傻呢?fù)面影響。