供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的研究

湯全寶

（國(guó)網(wǎng)福建云霄縣供電有限公司363300）

供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的研究

湯全寶

（國(guó)網(wǎng)福建云霄縣供電有限公司363300）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和居民生活水平的快速提高，對(duì)于電力資源的需求也日漸加大，由此也帶動(dòng)了電力配網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展擴(kuò)大。然而，電力配網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大也帶來(lái)了一些問(wèn)題，比如由于配網(wǎng)不合理或缺陷造成的故障等問(wèn)題。供電所配網(wǎng)故障管理的主要功能就是通過(guò)對(duì)配網(wǎng)故障進(jìn)行查找并及時(shí)處理，以保證生產(chǎn)和生活的正常供電。因而，也引發(fā)了相關(guān)技術(shù)部門對(duì)供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的研究，本文就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了探討，希望能完善供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)有一些幫助。

配電網(wǎng)；故障管理；故障定位；故障隔離；供電恢復(fù)

由于社會(huì)發(fā)展的整體需求，近年來(lái)我國(guó)的用電人數(shù)和用電量不斷增加，由此也促進(jìn)了我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)度。與此時(shí)同，社會(huì)大眾對(duì)于供電的可靠性也提出了更高要求。供電所作為電力系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，通過(guò)建立和完善供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)，利用造成電網(wǎng)故障的短路、接地等現(xiàn)象形成的相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，可以在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行定位、隔離，并及時(shí)采取措施進(jìn)行供電恢復(fù)工作，從而減少停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)提高供電質(zhì)量和可靠性的目的。

1 供電所配網(wǎng)的特點(diǎn)

要實(shí)現(xiàn)對(duì)供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)深入的分析研究，首先需要對(duì)供電所配網(wǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行了解。當(dāng)今社會(huì)，不管是社會(huì)生產(chǎn)還是人民生活，都對(duì)電力資源形成了較大的依賴，并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，對(duì)電力資源的需求量還會(huì)不斷提升。為了適應(yīng)不斷提升的供電發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)電力部門加大了整個(gè)電網(wǎng)的建設(shè)和改造工程。由于電網(wǎng)的擴(kuò)張，使得相應(yīng)的設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)供電所的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也提出了較大挑戰(zhàn)，越來(lái)越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得供電所配網(wǎng)的事故發(fā)生率直線提高，而且事故處理難度也越來(lái)越大。為了保證社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的正常進(jìn)行，加大對(duì)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行管理，穩(wěn)定供電質(zhì)量，已成為供電所工作的重點(diǎn)。

目前，我國(guó)的電力系統(tǒng)已形成了一個(gè)較為龐大的規(guī)模，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜。從研究層面來(lái)看我國(guó)的電力系統(tǒng)，主要是由配電、輸電、發(fā)電三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，而配網(wǎng)系統(tǒng)起著將這些子系統(tǒng)進(jìn)行有效連接的作用，主要功能是把發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能分配到各個(gè)用戶中去，屬于電網(wǎng)的末端。供電所配網(wǎng)在系統(tǒng)運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)中表現(xiàn)出了以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）供電所配網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出既復(fù)雜又薄弱的特點(diǎn)。目前，我國(guó)所有的供電所配網(wǎng)基本上都是以輻射形網(wǎng)絡(luò)為主，只有較少數(shù)采用的是開環(huán)運(yùn)行的環(huán)網(wǎng)接線。由此也造成了配網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修、設(shè)備的運(yùn)行故障及檢修都會(huì)對(duì)供電所配網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。尤其是設(shè)備的計(jì)劃?rùn)z修，可以直接形成對(duì)供電所配網(wǎng)電力系統(tǒng)可靠性的影響。

（2）供電所配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備具有維護(hù)難度大、效率低的問(wèn)題。與輸電系統(tǒng)中包括變壓器、開關(guān)等在內(nèi)的主設(shè)備都相對(duì)集中比較好進(jìn)行日常維護(hù)和檢修不同，供電所配網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備則分散于配電系統(tǒng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)涉及到的所有范圍，因此，在進(jìn)行日常維護(hù)和檢修時(shí)，很難進(jìn)行快速、有效的相關(guān)工作。

（3）由于各個(gè)區(qū)域的實(shí)際情況差異，導(dǎo)致了作為聯(lián)系用戶和電力系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的供電所配網(wǎng)在不同地方的狀態(tài)、配網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行情況都各不相同。以致于在進(jìn)行配網(wǎng)設(shè)備檢修等工作時(shí)，需根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行相關(guān)工作的調(diào)整，致使供電所配網(wǎng)系統(tǒng)的維修水平始終不高。

2 供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的重要作用

供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)，正是在針對(duì)供電所電力系統(tǒng)的故障管理開發(fā)出的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。它通過(guò)把主干電網(wǎng)上相關(guān)設(shè)備的參數(shù)和數(shù)據(jù)利用通信線路傳送到主站的計(jì)算機(jī)上，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主站的機(jī)算計(jì)會(huì)快速做出反應(yīng)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出異常并及時(shí)報(bào)警。此時(shí)，Web瀏覽器會(huì)向相關(guān)技術(shù)人顯示故障數(shù)據(jù)和相應(yīng)的分析結(jié)果，以提示上級(jí)管理部門對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行監(jiān)控和處理，這就大大提高了供電所的供電質(zhì)量。供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)主要有以下兩大作用：

2.1 數(shù)據(jù)采集

為實(shí)現(xiàn)對(duì)供電所配網(wǎng)故障的有效管理，相關(guān)的管理系統(tǒng)首先需要對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)，通過(guò)電能量數(shù)據(jù)采集器對(duì)用戶的用電信息和數(shù)據(jù)按設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行收集，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，到達(dá)數(shù)據(jù)處理中心。在此過(guò)程中，電能量數(shù)據(jù)采集器可以保證數(shù)據(jù)的有效保存，同時(shí)，相關(guān)設(shè)備還可以通過(guò)處理中心統(tǒng)一校正時(shí)鐘，保證數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性。

2.2 數(shù)據(jù)處理功能

供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)還可以將收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整合制作成各種幫助故障分析和排除的數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)圖形以及各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)故障的有效控制。

3 供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的工作原理和相關(guān)技術(shù)

供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)在進(jìn)行相關(guān)的電網(wǎng)故障控制時(shí)，涉及到的相關(guān)技術(shù)、設(shè)備和流程較多，以下就相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和研究：

3.1 故障定位

（1）故障指示器。在供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)中，故障指示器是最基礎(chǔ)的設(shè)備，且種類較多。僅以短路故障指示器為例，由于電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的短路電流，進(jìn)而對(duì)相關(guān)的電力設(shè)備造成嚴(yán)重的損害，因此在發(fā)生此類故障時(shí)，應(yīng)立即采取隔離措施?；诖?，電力網(wǎng)上一般都安裝有用于檢測(cè)故障以及分離故障的保護(hù)裝置。就供電所配網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種設(shè)備主要是安裝在饋線線端上，其工作原理是，一旦出現(xiàn)了短路故障，出現(xiàn)短路的饋線就會(huì)在該設(shè)備的作用下與網(wǎng)絡(luò)分離開，從而起到對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)作用。在這里，通過(guò)故障指示器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的關(guān)鍵在于故障準(zhǔn)確定位技術(shù)。

短路顯示器適用于中壓電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)的放射和開環(huán)運(yùn)行模式則沒(méi)有要求，適應(yīng)性較好。將其安裝到包括母線、架空線、電纜等需要監(jiān)控的載流導(dǎo)體上，即可利用短路產(chǎn)生的巨大電流形成的磁場(chǎng)啟動(dòng)短路顯示器，當(dāng)電流超過(guò)短路顯示器的限值時(shí)，短路顯示器就會(huì)發(fā)出信號(hào)，為中心處理系統(tǒng)提示從饋線首端到短路故障線路的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置的確定。由此可見，故障指示器的故障指向功能是其在供電所配網(wǎng)故障管理過(guò)程中發(fā)揮作用的重點(diǎn)。

然而目前，故障指示器在市場(chǎng)上的種類雖多，卻有很多缺少這樣的功能。指向功能對(duì)于故障指示器發(fā)揮作用來(lái)說(shuō)，一方面可以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的接地故障，另一方面還可幫助指向分散發(fā)電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的兩相或三相故障。因此對(duì)于故障指示器的功能開發(fā)應(yīng)主要針對(duì)這一方面來(lái)進(jìn)行。從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，故障指示器的技術(shù)開發(fā)的主要瓶頸是對(duì)電壓的測(cè)量，通過(guò)基于電阻、電容或電感原理的分壓器不僅能解決這一問(wèn)題，還可以將使用技術(shù)所涉及到的費(fèi)用控制在高壓、中壓變電所中使用的感應(yīng)式電壓互感器的費(fèi)用以下，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)技術(shù)成本的有效降低。

（2）故障距離計(jì)算技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)重點(diǎn)在于通過(guò)對(duì)測(cè)量的故障電流和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的結(jié)果的比較，來(lái)估計(jì)故障發(fā)生的距離，對(duì)于線路距離較長(zhǎng)的郊區(qū)和農(nóng)村電網(wǎng)，故障距離計(jì)算技術(shù)可以起到很好的配網(wǎng)故障管理補(bǔ)充作用。故障距離計(jì)算技術(shù)主要有兩種計(jì)算方法：

采用距離繼電器的故障距離計(jì)算。這種計(jì)算方法是基于一個(gè)中壓網(wǎng)的分析模型，以中壓站和分支點(diǎn)來(lái)對(duì)每一饋線進(jìn)行分段，每一段大約在50～500m之間，然后利用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)分析軟件對(duì)模型中的每一段進(jìn)行離線短路的靜態(tài)電抗計(jì)算。一旦出現(xiàn)故障，遙測(cè)故障電抗就會(huì)自動(dòng)將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)傳送到處理中心的計(jì)算機(jī)上，并找出相應(yīng)的段。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)在于不會(huì)對(duì)故障進(jìn)行在線分析定位，只對(duì)故障段進(jìn)行選擇，并將結(jié)果以小表格的形式提交給相關(guān)管理人員。

故障電流測(cè)量的短路故障定位。這項(xiàng)技術(shù)是基于配電數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（DM S）和變電所遙控系統(tǒng)（SC ADA）在線對(duì)比測(cè)量的和計(jì)算的故障電流。其原理是首先通過(guò)測(cè)量獲得變電所到故障點(diǎn)的距離，再通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行比較，找到可能的故障地點(diǎn)。

3.2 故障隔離與供電恢復(fù)

（1）確定開關(guān)位置。在進(jìn)行了故障定位的工作以后，就需要進(jìn)行故障隔離和供電恢復(fù)，以保障其他線路的正常供電。通常的做法是，在確定了故障點(diǎn)之后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鼋Y(jié)果，選出可以隔離故障的開關(guān)設(shè)備，進(jìn)而改變相關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，逐步減少連接在有故障或可能發(fā)生故障的線路上的設(shè)備的運(yùn)行。

（2）供電恢復(fù)算法。供電恢復(fù)算法是基于故障隔離分析的結(jié)果在需要恢復(fù)供電的區(qū)域，利用其邊界的開關(guān)設(shè)備構(gòu)成一條最短的供電路徑快速實(shí)現(xiàn)供電狀態(tài)的恢復(fù)的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)要求供電路徑的構(gòu)成中必需至少有一個(gè)斷路器，原因是斷路器可以在有負(fù)荷時(shí)進(jìn)行操作，而隔離開關(guān)則只能在無(wú)負(fù)荷時(shí)操作。

4 結(jié)語(yǔ)

供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)使得電網(wǎng)故障從發(fā)現(xiàn)到修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)節(jié)的優(yōu)化和處理速度的有效提升，不僅降低了由于電網(wǎng)故障檢修產(chǎn)生的開銷，還提高了電力的正常供應(yīng)質(zhì)量，增加了供電系統(tǒng)的可靠性。從經(jīng)濟(jì)效益角度和社會(huì)影響角度出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)供電所配網(wǎng)故障管理系統(tǒng)的有效運(yùn)用是非常有必要的。

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2016-10-10