配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中線路故障快速定位策略研究

潘偉東

（國網(wǎng)浙江浦江縣供電有限公司，浙江 浦江 322200）

0 引 言

電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，對(duì)滿足人們的用電量、生活需求具有積極作用。但是，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用雖然在電力供應(yīng)控制方面具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際運(yùn)行中線路故障問題頻發(fā)，影響著該系統(tǒng)的應(yīng)用效率和應(yīng)用質(zhì)量。為了降低配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障的出現(xiàn)幾率，降低其影響范圍，使線路能夠穩(wěn)定運(yùn)行，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用前期，相關(guān)人員要對(duì)其可能出現(xiàn)的線路故障問題進(jìn)行關(guān)注，并制定有效的故障定位方法預(yù)案，以保證配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量和應(yīng)用效率。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本組成

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為通信層、主站層、終端和子站層4個(gè)部分。其中，功能控制主要通過遙調(diào)、遙控、遙測(cè)以及遙信的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障的及時(shí)定位、判斷和隔離[1]。通常來說，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)就是通過對(duì)線路的功率、頻率、電壓以及電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）以及對(duì)線路開關(guān)的狀態(tài)信息和各類保護(hù)警告進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)線路狀態(tài)進(jìn)行診斷的一種技術(shù)方法。通過遙控功能遠(yuǎn)程控制線路開關(guān)，之后利用遙調(diào)功能合理調(diào)度配電網(wǎng)，以充分優(yōu)化改善配電網(wǎng)的運(yùn)行[2]。同時(shí)，在線路發(fā)生故障時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠通過實(shí)時(shí)預(yù)警提高電網(wǎng)調(diào)度人員對(duì)故障問題的處理效率和處理精準(zhǔn)性。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能概述

配電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中具有重要作用。因此，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)，有效保證配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，降低電網(wǎng)損壞幾率，加強(qiáng)資源利用，減少后期配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的檢修維護(hù)，為充分實(shí)現(xiàn)減員增效、及時(shí)排除故障、定位分析故障奠定了良好基礎(chǔ)[3]。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠科學(xué)運(yùn)行的主要方法是根據(jù)線路的不同時(shí)間段采集相關(guān)數(shù)據(jù)，然后分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析區(qū)別較大的開關(guān)運(yùn)行情況，依據(jù)問題原因制定具有針對(duì)性的解決方法。如果在這一過程中能夠在遙控環(huán)節(jié)對(duì)其開關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行合理操控調(diào)度，就可以有效保障線路運(yùn)行安全性。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，它還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行準(zhǔn)確的維修診斷[4]。另外，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，適當(dāng)進(jìn)行開環(huán)線路或閉環(huán)線路運(yùn)行，同時(shí)利用雙向電源使其形成環(huán)形系統(tǒng)線路，那么在系統(tǒng)運(yùn)行得到有效保障的前提下，雙電源的開關(guān)能夠隨時(shí)斷開[5]。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中線路故障快速定位策略

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景影響下，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展使得配電網(wǎng)建設(shè)朝著自動(dòng)化和智能化方向演進(jìn)，而環(huán)網(wǎng)供電的應(yīng)用方式越來越普遍，如圖1所示。一般在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，如果聯(lián)絡(luò)開關(guān)顯示的信號(hào)為斷開狀態(tài)，那么表示兩條線路為獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)[6]。

圖1 環(huán)網(wǎng)供電方式

2.1 重合器故障定位案例分析

配電線路斷路裝置上一般都會(huì)安裝重合器，且在作業(yè)前就已經(jīng)安裝完成，這樣就能夠?yàn)榕潆娋€路提供良好的保護(hù)功能，同時(shí)也是判斷重合器故障位置的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。由圖1可知，如果k1位置產(chǎn)生突發(fā)性故障，出線開關(guān)如果進(jìn)行了重合作業(yè)，那么會(huì)使S1和S2也出現(xiàn)有效重合，而之后的S3能夠?yàn)橹孬@電壓提供有效保障。當(dāng)開關(guān)閘閉合后，故障就會(huì)解除，供電情況就會(huì)恢復(fù)正常[7]。

如果在這一過程中k1故障始終得不到有效解決，那么當(dāng)出線開關(guān)R1的重合作業(yè)完成后，第一次重合的分段開關(guān)S1和S2就會(huì)出現(xiàn)間斷性故障問題，之后再用以上所說的方法對(duì)其進(jìn)行處理。但是，這一故障問題存在的前提需要有連續(xù)的電流供應(yīng)，導(dǎo)致在線路故障的解決方面不能進(jìn)行重復(fù)性的出線開關(guān)和分段開關(guān)預(yù)設(shè)工作。因此，如果分段開關(guān)進(jìn)行了兩次充分的工作，而S1和S3兩次重合都沒有成功，就會(huì)引發(fā)自動(dòng)閉鎖問題。此外，在S3本身分閘問題的影響下，S2和S3會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)隔離問題。針對(duì)這種問題只能依靠時(shí)間進(jìn)行恢復(fù)，當(dāng)符合時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)后，就可以聯(lián)絡(luò)開關(guān)非故障區(qū)恢復(fù)供電[8]。

通過圖2可以清晰看出，如果在K1點(diǎn)發(fā)生故障，分界開關(guān)在接收到感應(yīng)后就會(huì)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)排除，且不會(huì)影響主干線路。當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生交叉短路問題時(shí)，信息會(huì)直接返饋到L2線的出線位置，通過對(duì)無線終端進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了跳閘問題，且同一時(shí)間內(nèi)的另一分界開關(guān)也出現(xiàn)了同樣的問題。針對(duì)這一問題，利用重合器的延時(shí)特性能夠恢復(fù)主線路上的供電。在定位重合器故障時(shí)不會(huì)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信模塊有過多需求，但是在聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分段開關(guān)以及重合器之間的聯(lián)系上要加強(qiáng)其聯(lián)系關(guān)系，以此有效判定故障位置，為恢復(fù)非故障區(qū)的供電提供有效保障[9]。重合器故障定位模式的應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡單，成本造價(jià)較低，在通信不發(fā)達(dá)的地區(qū)使用較為普遍。但是，這一模式對(duì)線路的整體穩(wěn)定性并不能起到很好的應(yīng)用效果，且在通信功能缺失的情況下也無法對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的負(fù)荷情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，相關(guān)人員往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制定完善的解決方案[10]。

圖2 基于重合器的故障案例

2.2 FTU故障定位案例分析

在電纜環(huán)網(wǎng)柜和配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)處安裝饋線終端設(shè)備和無線終端設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化[11]。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信主要依靠線路采集中的電壓、電流、控制裝置和實(shí)時(shí)監(jiān)控等方法監(jiān)測(cè)分析相關(guān)情況，同時(shí)可以通過配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)鏈接主站和模塊。一般情況下要想實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路的保護(hù)和控制功能，最基本的工作就是要做好配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)整合、主站綜合檢測(cè)以及故障診斷工作3個(gè)環(huán)節(jié)。

由圖1可知，將無線終端設(shè)備安裝在控制裝置中，這時(shí)如果k1有故障發(fā)生，那么出線開關(guān)可以利用無線終端對(duì)故障線路進(jìn)行有效“切除”。同時(shí)，通過無線設(shè)備還能夠快速獲取各個(gè)控制系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)信息，然后通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的全面分析，并對(duì)故障原因、位置進(jìn)行有效判斷[12]。在這一過程中，可以先使用遙控功能對(duì)分段控制設(shè)備進(jìn)行分閘處理，以此縮小故障范圍，然后再對(duì)聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和出線控制系統(tǒng)進(jìn)行合閘處理，以此恢復(fù)非故障區(qū)域的正常供電。在FTU的典型線路故障案例中，如果沒有辦法使K1恢復(fù)正常，那么要先通過相應(yīng)的檢測(cè)方法對(duì)出現(xiàn)開關(guān)是否存在跳閘故障進(jìn)行檢測(cè)，然后利用饋線終端和無線終端設(shè)備將電壓故障信息以及電流反映的故障信息反饋到主站，配網(wǎng)主站接收到反饋信息后再對(duì)故障位置以及故障原因進(jìn)行有效判斷分析，確定故障信息后，再通過遙控操作對(duì)分閘發(fā)出相關(guān)指令。當(dāng)恢復(fù)相應(yīng)的合閘控制系統(tǒng)后，區(qū)域供電也會(huì)有所恢復(fù)[13]。

通過以上分析可知，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)故障定位診斷及處理過程中，使用最廣泛且普遍的供電模式為環(huán)網(wǎng)供電。這一模式能夠在極短的時(shí)間內(nèi)分析判斷配電線路的故障原因，同時(shí)能夠以最快的速度恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，對(duì)提高配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的供電可靠性具有積極影響[14]。線路故障問題的判定解決與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)有較大聯(lián)系，但是前期的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)需要耗費(fèi)大量的資金，這需要在電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)作業(yè)，以防因建設(shè)問題造成極大的資源損失，從而給配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行質(zhì)量帶來較大影響。

3 結(jié) 論

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障定位的基本原則是深入了解配電網(wǎng)，充分掌握線路的基本運(yùn)行數(shù)據(jù)。本文通過對(duì)典型故障案例的分析可知，在線路故障解決過程中，最有效的方法是快速定位線路故障位置，以此掌握故障的發(fā)生范圍，從而保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障定位中，要不斷提高線路故障快速定位技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)線路故障信息的實(shí)時(shí)分析檢測(cè)奠定良好的基礎(chǔ)。