探析配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)對(duì)供電可靠性影響

徐瑞翔 吳祺 陳燾

摘 要： 供電可靠性可以說(shuō)是當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)行非常重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而隨著配網(wǎng)逐漸朝著自動(dòng)化方法，其建設(shè)給供電可靠性帶來(lái)了諸多的優(yōu)勢(shì)，本文就對(duì)其可靠性影響進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)，旨在進(jìn)一步了解配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)及其對(duì)供電可靠性帶來(lái)的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞： 配網(wǎng)自動(dòng)化；供電可靠性；影響

1. 配網(wǎng)自動(dòng)化的內(nèi)容和意義

配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)主要是指結(jié)合電子通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)措施的技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)就是促使電網(wǎng)快速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化操作。在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的影響下，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)復(fù)雜布局的有效簡(jiǎn)化，而伴隨著電子自動(dòng)化技術(shù)的快速轉(zhuǎn)變，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)也得到了非常迅速的推進(jìn)，并且能夠通過(guò)人工智能實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行情況以及故障的分析與快速處理，進(jìn)而更好的維持配網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 配網(wǎng)自動(dòng)化組成系統(tǒng)

2.1 配電系統(tǒng)

配電系統(tǒng)的組成部件包括配電變壓器、配電線(xiàn)路、配電變電場(chǎng)所和相關(guān)的用電保護(hù)設(shè)備等。配電變壓器是提高電壓或者降低電壓的裝備，不僅可以通過(guò)降低電力線(xiàn)路的電壓來(lái)啟動(dòng)低壓裝置，而且能夠提高來(lái)自發(fā)電機(jī)的電壓，從而傳輸所需要的電力資源，其工作原理是電磁感應(yīng)原理。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的配電線(xiàn)路運(yùn)用了寬帶技術(shù)（broadband technology），該技術(shù)能在大范圍頻率內(nèi)特別是眾多獨(dú)立頻道同時(shí)傳輸不同數(shù)量的電力資源，形成了寬帶電信線(xiàn)路，主要組合包括 ISDN 線(xiàn)路、纜線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器、DSL 線(xiàn)路。

2.2 故障定位系統(tǒng)

故障定位系統(tǒng)能夠及時(shí)定位配電網(wǎng)的故障位置，并自動(dòng)發(fā)送故障信息，提高了維護(hù)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率。組裝故障定位系統(tǒng)必須結(jié)合人工智能，人工智能具備自動(dòng)化與數(shù)字化的技術(shù)功能，能有效提高故障定位系統(tǒng)識(shí)別故障的能力。

2.3 調(diào)配一體化平臺(tái)系統(tǒng)

調(diào)配一體化平臺(tái)系統(tǒng)具備兩大基本功能，即調(diào)度自動(dòng)化功能和配網(wǎng)自動(dòng)化功能，該系統(tǒng)集合了 GPON 技術(shù)、IEC 61850 系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)等多種技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式，提高了配網(wǎng)的工作效率，確保了供電的可靠性和穩(wěn)定性。

2.4就地饋線(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)

就地饋線(xiàn)系統(tǒng)也稱(chēng)作智能饋線(xiàn)自動(dòng)化就地控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為四個(gè)層次，分別是主站層、子站層、終端層和設(shè)備層，其中，終端層設(shè)有故障隔離系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)緊急通信和控制故障的目標(biāo)，輔助主站層、子站層和設(shè)備層解決故障問(wèn)題。其次，就地饋線(xiàn)系統(tǒng)和自動(dòng)化開(kāi)關(guān)相互配合，在發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)化開(kāi)關(guān)會(huì)開(kāi)啟，當(dāng)故障得以解決之后，自動(dòng)化開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)閉合以恢復(fù)供電系統(tǒng)的正常使用。

2.5集中饋線(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)

集中饋線(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、GPON技術(shù)、IEC 61850 系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)，不僅具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，而且能夠自動(dòng)檢測(cè)并隔離配電網(wǎng)的故障區(qū)，縮小故障范圍，維護(hù)其他區(qū)域的供電穩(wěn)定性。

3. 配電網(wǎng)可靠性評(píng)估指標(biāo)

配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)包括負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。常用的負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)有：負(fù)荷點(diǎn)平均故障率，單位為次/年；負(fù)荷點(diǎn)每次故障平均停電時(shí)間單位為小時(shí)次；負(fù)荷點(diǎn)年平均停電時(shí)間單位為小時(shí)/年。常用的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)有：

（1）系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)SAIFI，指單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)由系統(tǒng)供電用戶(hù)的平均停電 次數(shù)單位為次/（用戶(hù).年）。

（2）系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI，指單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶(hù)的平均停電持續(xù)時(shí)間單位為h/（用戶(hù).年）。

（3）用戶(hù)平均停電纖時(shí)間指標(biāo)CAIDI，指示單位時(shí)間用戶(hù)平均每次停電時(shí)間，單位為h/次。

（4）系統(tǒng)總電量不足指標(biāo)ENS，指系統(tǒng)中停電負(fù)荷的總停電量，單位為kWh/年。

（5）平均供電可用率指標(biāo)ASAI，指單位時(shí)間內(nèi)用戶(hù)實(shí)際獲得供輔時(shí)間與要求獲得供電的時(shí)間之比。ASAI可以通過(guò)SAIDI計(jì)算得到，通常表示成百分之?dāng)?shù)的形式。如果一年中所有用戶(hù)要求獲得供電的時(shí)間為全年8760h，那么ASAI可安下式計(jì)算：

4. 配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)供電可靠性的影響

在缺少配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的情況下，故障發(fā)生后往往整條饋線(xiàn)處于停電狀態(tài)，直至故障元件被修復(fù)。同時(shí)，故障定位十分困難。定位需要檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)查找故障點(diǎn)， 受交通阻塞、天氣等因素影響，在查找線(xiàn)路故障點(diǎn)的整個(gè)時(shí)間內(nèi)，故障所在饋線(xiàn)處于停電狀態(tài)，并且為進(jìn)行故障定位需要多次合、分開(kāi)關(guān)，嚴(yán)重影響配網(wǎng)可靠性指標(biāo)。配網(wǎng) 自動(dòng)化設(shè)備的引入對(duì)提高配電網(wǎng)供電可靠性主要體現(xiàn)在其縮小故障影響范圍和縮短 故障處理時(shí)間個(gè)方面 。

4.1縮小故障影響范圍

圖1 為一個(gè)典型的“手拉手”環(huán)狀配電網(wǎng)，A和G為饋線(xiàn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，B、C、E和F為分段開(kāi)關(guān)，D為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，D打開(kāi)， 分段開(kāi)關(guān)B、C、E和F閉合，2條饋線(xiàn)分別由2個(gè)配電站供電。 圖1中實(shí)心表示開(kāi)關(guān)閉合，空心表示開(kāi)關(guān)打開(kāi)。

假設(shè)開(kāi)關(guān)A和B之間的饋線(xiàn)段發(fā)生故障，如果沒(méi)有裝設(shè)配電網(wǎng)自動(dòng)化裝置，則饋線(xiàn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)A跳開(kāi)，負(fù)荷a、b、c同時(shí)失去供電；如果A-G開(kāi)關(guān)處均安裝了配電網(wǎng)饋線(xiàn)監(jiān)控終端，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與位于配電網(wǎng)主站的后臺(tái)計(jì)算機(jī)相連，則故障發(fā)生 時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)斷開(kāi)分段開(kāi)關(guān)B，合上聯(lián)絡(luò)D開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)故障隔離恢復(fù)b、c區(qū)段的供電，縮小了故障影響范圍。

4.2縮短故障處理所需時(shí)間

以某電力公司應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)前后為例進(jìn)行說(shuō)明。配電站變壓器組事故時(shí)，自動(dòng)操作需要5 min，人工操作需要30 min；改由其他變壓器組和其他配電站恢復(fù)送電操作，由配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)完成需要15 min，而采用人工操作則需要120 min。配電線(xiàn)路事故時(shí)，由配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)控制向非故障區(qū)段恢復(fù)送電的時(shí)間平均為3 min，如果采用人工操作則需要55 min。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在提聞供電經(jīng)濟(jì)性、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高管理水平和服務(wù)質(zhì)量方面都有較大的優(yōu)點(diǎn)，因此各地區(qū)應(yīng)該根據(jù)配電現(xiàn)狀和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展情況合理進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡正偉，謝志遠(yuǎn)，郭以賀，等.基于終端通信質(zhì)量的 10kV 電力通信組網(wǎng)方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2013（9）.

[2] 齊昕，張育臣，唐喜，等.基于 IEC 61850 的配網(wǎng)成套開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015（6）.