配電網(wǎng)自動(dòng)化中的故障處理模式分析與應(yīng)用

劉健+孫雪云+李菊

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)，尤其是通信技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)自動(dòng)化已經(jīng)成為服務(wù)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)改造的必然趨勢(shì)和要求，我國(guó)的電力系統(tǒng)也早已經(jīng)轉(zhuǎn)向智能化發(fā)展方向，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，為確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、安全運(yùn)行，配電網(wǎng)自動(dòng)化中的故障處理模式也越來(lái)越受到關(guān)注。因此，很有必要對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化中的故障處理模式進(jìn)行分析，力求找到更好的解決辦法，切實(shí)保障配電網(wǎng)自動(dòng)化的安全、順利運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動(dòng)化；故障處理模式；應(yīng)用

引言

雖然國(guó)家加大了對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的投資力度，越來(lái)越重視配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，但由于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)模比較大、覆蓋面特別廣等特點(diǎn)，使得配電網(wǎng)自動(dòng)化仍然存在很多問(wèn)題制約其作用的有效發(fā)揮，尤其在故障處理方面。為了更好的滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求，我國(guó)在配電網(wǎng)自動(dòng)化方面投入了大量的資金。在這樣的情況下，故障處理已然成為了影響電力系統(tǒng)運(yùn)行效益的關(guān)鍵因素。鑒于故障對(duì)配電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的巨大影響力，在現(xiàn)實(shí)中，必須重視將故障排除工作做好，以降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

一、配電網(wǎng)自動(dòng)化構(gòu)成

配電網(wǎng)主要包括110kV、35kV、10kV、380V和220V等多種電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)，尤其是380V和220V是最常見(jiàn)的民用電壓等級(jí)，因此是我國(guó)核心配電網(wǎng)絡(luò)。此外，10kV作為我國(guó)供電系統(tǒng)中城市核心供電樞紐，已經(jīng)成為配電網(wǎng)絡(luò)中重要的電壓等級(jí)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)主要包括以下幾部分：

1、主站

配電網(wǎng)絡(luò)的主站主要單獨(dú)系統(tǒng)管理與測(cè)試任務(wù)，目前主要使用100M的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)備包括后端數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前端客戶機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通信機(jī)、監(jiān)控工作站等。配電網(wǎng)絡(luò)的主站自動(dòng)化建設(shè)需要滿足實(shí)用性、可靠性和開(kāi)放性要求，不僅要適應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化建設(shè)的基本需求，還能在技術(shù)層面、性能層面確保具有一定的應(yīng)用實(shí)效。

2、通信網(wǎng)絡(luò)

配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化建設(shè)的重要內(nèi)容就是通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，由于配電網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)范圍大、設(shè)備數(shù)量多、信息化水平高等特點(diǎn)，需要依托完善的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的綜合管理。通信網(wǎng)絡(luò)主要包括多種形式的通信方式，包括同軸電纜、光纖、電話線、無(wú)線電、微波通信、電力線載波等。

3、監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端

配電網(wǎng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端是自動(dòng)化建設(shè)中信息采集與處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和監(jiān)測(cè)的重要任務(wù)。配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控監(jiān)測(cè)終端主要包括常規(guī)終端、反饋線終端、配變終端等部分，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)信息的采集、傳輸、處理、接收、反饋、執(zhí)行等有遙控相關(guān)的指令，也可在監(jiān)測(cè)終端完成事件記錄、系統(tǒng)信息上報(bào)、電源失電保護(hù)、系統(tǒng)閉鎖、系統(tǒng)通信等功能。

4、環(huán)網(wǎng)電纜

配電網(wǎng)跨越地域空間大，是連接不同城市、不同地區(qū)、不同城鄉(xiāng)的電力樞紐。配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)時(shí)，如何選擇環(huán)網(wǎng)電纜將直接決定配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化水平?？紤]到城市繁華地段外界干擾多、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)格外重視配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化環(huán)網(wǎng)電纜的選型。目前，國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)在城市繁華地段所選擇的自動(dòng)化環(huán)網(wǎng)硬件設(shè)備是電纜，利用環(huán)網(wǎng)電纜作為配電網(wǎng)絡(luò)的主干線，從而避免城市繁華地段外界干擾，優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境。

二、配電網(wǎng)自動(dòng)化中的故障處理模式

1、故障處理模式

設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜、中性點(diǎn)并未設(shè)置地線，只有環(huán)網(wǎng)和輻射網(wǎng)兩種供電結(jié)構(gòu)等都使得在故障處理方面還有很多缺陷。下面介紹幾種常見(jiàn)的處理模式：

①對(duì)核心電路進(jìn)行控制。處于主站監(jiān)控模式的電路，都會(huì)設(shè)置一個(gè)饋線終端在系統(tǒng)中的每個(gè)開(kāi)關(guān)上，一旦系統(tǒng)有故障發(fā)生，可以利用饋線終端及時(shí)了解故障信息，并可以通過(guò)監(jiān)控對(duì)故障前后電路的信息進(jìn)行記錄和比對(duì)。這種故障處理模式的優(yōu)點(diǎn)是可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。

②將故障區(qū)域進(jìn)行隔離。處于系統(tǒng)保護(hù)模式下的電路，能夠立即感應(yīng)到故障電路，直接將故障隔離在發(fā)生故障的區(qū)域，同時(shí)保證不對(duì)非故障區(qū)域有所影響。

③設(shè)置電流檢測(cè)時(shí)間，判斷故障電流。首先對(duì)開(kāi)關(guān)的閉合時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，并同時(shí)設(shè)置電流的檢測(cè)時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)電壓信號(hào)通過(guò)電路傳遞到系統(tǒng)開(kāi)關(guān)時(shí)要延遲一段時(shí)間合閘，避免立刻合閘；完成合閘后，開(kāi)關(guān)需要等待一定時(shí)間后才能檢測(cè)到電流，若通過(guò)開(kāi)關(guān)檢測(cè)后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障電流，則可以排除此區(qū)域電路發(fā)生故障的可能，故障電路在其他區(qū)域，此時(shí)需要注意的是，需要在開(kāi)關(guān)上設(shè)置專門(mén)故障標(biāo)志，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隔離故障區(qū)域的功能。此外，還可設(shè)置電力系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的重合次數(shù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)重合次數(shù)等于設(shè)置次數(shù)，且為分閘狀態(tài)時(shí)，表明故障區(qū)域已被成功隔離。

2、故障處理模式分析

這幾種故障處理模式都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，通過(guò)對(duì)電流檢測(cè)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置來(lái)判斷電流故障的處理模式最為簡(jiǎn)單，且操作方式便捷，同時(shí)建設(shè)成本低，但存在無(wú)法對(duì)單相接地信息進(jìn)行及時(shí)反饋的弊端；控制核心電路的處理方法不夠系統(tǒng)，隔離故障區(qū)域的處理模式是最合適的一種故障處理模式，相對(duì)來(lái)說(shuō)更為系統(tǒng)和完善。

結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況及應(yīng)用效果來(lái)看，三種模式各有優(yōu)勢(shì)與缺陷。以“時(shí)間檢測(cè)”模式為例，其主要優(yōu)勢(shì)在于實(shí)施簡(jiǎn)便、成本低廉、所需設(shè)備易得，但是，其不足之處也非常明顯：在系統(tǒng)接地的情況下，不能提供實(shí)時(shí)的接地信息。另外，控制電路模式的優(yōu)勢(shì)在于有效性高，不足之處在于系統(tǒng)性不強(qiáng)。

所以，經(jīng)過(guò)綜合比較，本文認(rèn)為隔離故障區(qū)的方式整體效果最好，理由如下：

①能夠通過(guò)將故障區(qū)分離出去的方式，將故障產(chǎn)生的影響降至最低，對(duì)平穩(wěn)供電的危害性較小。

②能夠保證電能質(zhì)量，對(duì)于提升電力服務(wù)質(zhì)量具有一定的積極意義。

③系統(tǒng)性更強(qiáng)，完善程度更高，有助于縮短故障時(shí)間。

④無(wú)故障區(qū)域受到的影響相對(duì)較小，有助于降低故障對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的消極影響。

三、故障處理模式的應(yīng)用

1、“手拉手”環(huán)網(wǎng)

“手拉手”環(huán)網(wǎng)是目前我國(guó)10kV饋線的主要供電結(jié)構(gòu)之一，在雙電源的手拉手環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，如果主干線發(fā)生了故障，那么，在變電站中的出線斷路器會(huì)馬上斷開(kāi)電源，進(jìn)而快速把故障電流切除，這個(gè)時(shí)候，配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)故障提示器來(lái)查找故障范圍，并開(kāi)始對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)，一旦尋找到故障的準(zhǔn)確位置，就立即自動(dòng)把故障隔離。值得注意的是，如果故障的發(fā)生地在出線開(kāi)關(guān)的附近，這時(shí)則需要把變電站的出線開(kāi)關(guān)關(guān)閉，以保證正常區(qū)域內(nèi)的供電可靠性。另外，如果故障發(fā)生在電源點(diǎn)上，則應(yīng)該將對(duì)應(yīng)線路的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，隔離線路區(qū)域，關(guān)閉聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，這樣才能保證供電的路線快速恢復(fù)。

2、多分段多聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)

在一些大城市地區(qū)，對(duì)于供電量需求比較大，為了能夠充分提高線路的利用率，需要多分段多聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)，比如3分段3聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)，如果在B和C的范圍內(nèi)發(fā)生故障，并且合閘斷路器重合且在故障之后又一次出現(xiàn)跳閘，對(duì)于這種情況的發(fā)生，就應(yīng)該對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行有效的隔離，還需要盡快恢復(fù)非故障區(qū)域的正常供電。

結(jié)語(yǔ)

影響電力供應(yīng)可靠性的主要因素是系統(tǒng)故障，無(wú)論是設(shè)備故障，還是電路故障，均有可能導(dǎo)致系統(tǒng)異常。為保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就必須重視故障處理，在配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用的當(dāng)前，依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，采用有效的故障處理模式，是滿足新時(shí)期穩(wěn)定供電要求的必要手段。

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