電力工程中的電力自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究

梁宏男

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱，150040）

1 電力自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

饋線自動(dòng)化是配電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，它可通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、饋線設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)故障發(fā)生幾率的降低、故障恢復(fù)時(shí)間的縮短，從而有效提高配電可靠性和供電質(zhì)量。饋線自動(dòng)化系統(tǒng)[1]一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該具備以下功能：正常狀態(tài)和事故狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；線路故障區(qū)段的定位、隔離、及時(shí)恢復(fù)；數(shù)據(jù)的采集、處理、統(tǒng)計(jì)分析；通過(guò)電壓調(diào)節(jié)減少線路損耗。

1.1 重合器-分段器配合型饋線自動(dòng)化技術(shù)

這種饋線自動(dòng)化技術(shù)在沒(méi)有通訊系統(tǒng)參與下運(yùn)用，它參考就地電壓或電流的變化，直接對(duì)變電站出口的重合器或者自動(dòng)分段器進(jìn)行控制，提前設(shè)置好的邏輯動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)饋線系統(tǒng)的一般功能：故障的判斷、定位、隔離及實(shí)施恢復(fù)供電。

圖1 手拉手環(huán)網(wǎng)型饋線自動(dòng)化技術(shù)

手拉手環(huán)網(wǎng)型是最常見(jiàn)的運(yùn)行方式，圖1便是它的典型結(jié)構(gòu)。聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)S的工作方式為常開(kāi)狀態(tài)、分段開(kāi)關(guān)的工作方式為常閉狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)一側(cè)帶電另一側(cè)無(wú)電狀態(tài)時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)故障點(diǎn)下游非故障線路區(qū)段的供電功能，當(dāng)出現(xiàn)兩側(cè)均無(wú)電的狀態(tài)時(shí)，分段開(kāi)關(guān)可確認(rèn)合閘并實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。

1.2 集中控制型饋線自動(dòng)化技術(shù)

采用這種技術(shù)的饋線系統(tǒng)與重合器-分段器配合型相反，它需要通信系統(tǒng)的參與來(lái)實(shí)現(xiàn)饋線終端故障信息的收集功能，除此之外，它還需要監(jiān)測(cè)終端和控制站的共同協(xié)同參與。

圖2 架空線路環(huán)網(wǎng)型集中控制饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

圖2 所展示的是架空環(huán)網(wǎng)型集中控制饋線系統(tǒng)，Relay即為饋線保護(hù)裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)和通信功能。當(dāng)故障點(diǎn)出現(xiàn)在k1時(shí)，R1會(huì)進(jìn)行跳開(kāi)動(dòng)作，進(jìn)而FTU監(jiān)測(cè)到故障信息并將其發(fā)送到主站，此時(shí)主站便開(kāi)始啟動(dòng)相關(guān)處理程序。FTU繼續(xù)進(jìn)行故障電流的檢測(cè)，由于故障點(diǎn)產(chǎn)生在K1，因此FDK1處將被檢測(cè)到故障電流，而FDK2處沒(méi)有。這時(shí)，通過(guò)FTU的檢測(cè)，主站就能夠進(jìn)行故障位置的判斷，即處于二者之間。之后再進(jìn)行自動(dòng)或者手動(dòng)進(jìn)行故障處理、及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域的供電。

1.3 基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式智能控制饋線自動(dòng)化技術(shù)

這一技術(shù)的優(yōu)越性體現(xiàn)在故障時(shí)間的恢復(fù)上，它能夠在數(shù)秒內(nèi)就實(shí)現(xiàn)饋線系統(tǒng)的故障定位、隔離、恢復(fù)功能，大大減少了因產(chǎn)生故障而導(dǎo)致斷電的處理時(shí)間。

假若出線位置上無(wú)快速熔斷器，當(dāng)K2點(diǎn)出現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)正常進(jìn)行故障的判斷、定位功能，F(xiàn)TU通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障線路區(qū)段的隔離動(dòng)作，并將合閘動(dòng)作命令發(fā)送至Relay，進(jìn)而進(jìn)行線路主干線的供電恢復(fù)。而當(dāng)出線位置上安裝有斷路器時(shí)，F(xiàn)TU便可在出現(xiàn)接地故障后將閉鎖動(dòng)作命令發(fā)送至斷路器保護(hù)裝置，進(jìn)而防止越級(jí)跳閘。因此，要加快主干線接地故障的消除速度，只需要縮短斷路器接地保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)即可。

圖3 電纜環(huán)網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式智能控制饋線字體

1.4 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)型饋線自動(dòng)化技術(shù)

隨著社會(huì)電氣化進(jìn)程的演進(jìn)，即使停電斷電幾秒鐘也有可能會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，因此網(wǎng)絡(luò)保護(hù)型饋線自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，致力于實(shí)現(xiàn)不通過(guò)斷電就能高效排除故障。

圖4 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)型饋線系統(tǒng)示意圖

如圖4，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)型饋線系統(tǒng)用于閉環(huán)電纜環(huán)網(wǎng)。由于饋線的兩側(cè)電源來(lái)自于同一條線路，因此避免了電壓出現(xiàn)不同狀態(tài)，也因此避免了潮流問(wèn)題。當(dāng)線路呈現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)直接跳開(kāi)故障位置兩側(cè)開(kāi)關(guān)的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障切除功能，從而達(dá)到不停電即可排除故障的目的。

2 電力自動(dòng)化技術(shù)在智能變電站的應(yīng)用

隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)變電站的大多數(shù)信息都可通過(guò)智能終端的采集后實(shí)現(xiàn)傳送、遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度等功能。順序控制[2]是指將所要執(zhí)行的動(dòng)作順序提前編制在程序里，輸入信號(hào)后，可根據(jù)具體要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、有序、規(guī)范地動(dòng)作。通過(guò)順序控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)智能變電站綜合系統(tǒng)的整站控制需求，進(jìn)而達(dá)到變電站的更加智能化、綜合應(yīng)用化。圖4展示了順序控制技術(shù)對(duì)智能變電站的要求。

圖5展示了基于順序控制技術(shù)的軟件流程和操作流程。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)展和變電站所轄設(shè)備數(shù)量的增多，控制技術(shù)的應(yīng)用能夠適應(yīng)電網(wǎng)方式的變更和安全自動(dòng)裝置的調(diào)整。

圖5 順序控制技術(shù)對(duì)智能變電站的要求

圖6 基于順序控制技術(shù)的軟件流程和操作流程

將此技術(shù)運(yùn)用于智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，其需要符合IEC61850通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、支持GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制、一定的容錯(cuò)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)測(cè)控功能、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作功能、狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)的采集功能、操作順序的控制功能等。即系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層分布化、一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息采集數(shù)字化。

3 結(jié)語(yǔ)

電力自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)中，可有效降低故障發(fā)生率、縮短故障處理時(shí)間，應(yīng)用于智能變電站系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)繁雜設(shè)備的智能操作控制，除此之外，其還可廣泛運(yùn)用于調(diào)度系統(tǒng)等其他電力系統(tǒng)工程中，使得電網(wǎng)系統(tǒng)更加智能化、集約化，由此保障社會(huì)安全平穩(wěn)運(yùn)行。