電力系統(tǒng)配電自動化及其對故障的處理研究

谷勇華 沈澍東

摘要：電力系統(tǒng)發(fā)展中，配電設備自動化已成為主要發(fā)展趨勢。配電設備自動化可顯著提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，這也有利于電力行業(yè)的穩(wěn)步前行。但我國的電力需求較大，電力系統(tǒng)中設備的運行情況會直接影響到系統(tǒng)建設，因此全面分析配電自動化和故障處理具有積極的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：電力系統(tǒng);配電自動化;故障處理

引言

配電自動化就是指在原有的配電網(wǎng)架基礎上，加裝具有在線監(jiān)測、遠程遙控等功能的自動化設備，搭建以光纖EPON為主、無線專網(wǎng)以及公網(wǎng)為輔的通信網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)測、遙控以及故障的快速隔離等功能的一項新技術。配電自動化的應用無疑能夠提升電網(wǎng)的供電可靠性以及運營效率與收益，但新技術的應用也帶來了一系列新的故障。因此，配電自動化技術雖然能夠應用自動化設備的相關功能減輕配電網(wǎng)站所人員的巡視、檢修壓力，但是對配電自動化運維人員提出了較高的要求，配電網(wǎng)運行環(huán)境復雜，設備種類、數(shù)量繁多，以至于配電自動化設備故障頻發(fā)，導致無法正確監(jiān)視配電網(wǎng)，一旦期間發(fā)生電網(wǎng)故障，后果不堪設想，自動化設備基數(shù)一旦增大運維壓力更加繁重。因此，如何處理一些常見的故障成為了配電自動化運維人員的必研課題，必備技能。筆者通過對自身多年的運維經(jīng)驗進行總結(jié)，認為配電自動化故障的處理大體分為三個階段，即故障發(fā)現(xiàn)、故障消缺、故障閉環(huán)，每一環(huán)節(jié)都影響著配電自動化故障處理的效率以及準確性。

一、配電電網(wǎng)自動化故障處理技術基本原理

當前的配電電網(wǎng)自動化故障處理技術大多是利用信息系統(tǒng)和輔助設備完成對電網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測，并利用智能化系統(tǒng)進行計算模擬，從而對可能出現(xiàn)的狀況和潛在的問題如設備缺陷等進行預測，并予以相應的提醒的同時對這些潛在的可能影響到安全和供電穩(wěn)定的問題進行自動、自主的處理。整個配電電網(wǎng)自動化故障處理往往分為三步，首先是當電網(wǎng)發(fā)生故障的瞬間，立刻完成對故障開端的清除。這一步大多是通過高壓斷路器和繼電保護自動化設備在100ms內(nèi)完成，從而最大程度的保護配電電網(wǎng)，比過去傳統(tǒng)的繼電保護設備對電網(wǎng)的恢復更快、安全性更高。傳統(tǒng)的繼電保護設備想要對電網(wǎng)功能進行恢復往往存在很多局限性，如對多開關級聯(lián)的優(yōu)點利用不充分導致在進行斷電保護時發(fā)生較大面積的停電。第二步是在完成故障開端的清除后會迅速對故障問題的起因進行診斷，從而對故障區(qū)和非故障區(qū)完成劃分，并在對故障區(qū)實行隔離自動維護的同時使非故障區(qū)迅速恢復供電。最后是當供電服務恢復后，進一步對隔離的故障區(qū)進行排查，從而找出故障點的位置和故障原因。

二、電力系統(tǒng)配電自動化故障處理措施

（一）主變故障和110kV進線失壓故障

在主變壓器中，安裝保護裝置可迅速解決該故障，變壓器溫度明顯升高，如溫升超過其可承受的極限，就會發(fā)生故障問題。對此，工作人員需結(jié)合實際在變壓器中安裝瓦斯保護，避免發(fā)生嚴重的故障問題。由于溫度過高會影響油氣分離的效果，對此，工作人員應在安裝瓦斯保護的過程中，設置保護參數(shù)。安裝瓦斯保護后，如變壓器運行中出現(xiàn)明顯的問題，則會自動發(fā)出警報和保護動作，以維護系統(tǒng)的安全運行。再者，故障差動保護也是較為常見的問題。在電力系統(tǒng)運行的過程中，任何一臺變壓器出現(xiàn)故障均會直接影響系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如情況十分嚴重，還會使部分區(qū)域出現(xiàn)斷電的問題。針對這一現(xiàn)象，電力調(diào)控中心在收到故障信息后，需確定開關動作和跳閘報警的具體類型，值班人員也要及時檢查主變壓器，討論故障問題的解決措施。如由一路110kV進線失壓縮引發(fā)的配電自動化故障，主變壓器低壓側(cè)機會出現(xiàn)開關跳閘的情況。對此，工作人員應認真檢查并確認35kV母聯(lián)開關是否出現(xiàn)自投問題，如未出現(xiàn)開關自投問題，則需將母聯(lián)開關及時合閘，確保配電自動化的安全與平穩(wěn)運行。

（二）積極穩(wěn)妥地搞好配電網(wǎng)改造

當前，我國電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化程度有待提高，如何加快配電自動化進程，減少同電力工業(yè)先進國家之間的差距，成為我國電力行業(yè)面臨的一項重大課題。這就要求國家在配電網(wǎng)建設過程中要開展合理、有序的改造。配電網(wǎng)改造最為關鍵的一個步就是適度加大配電網(wǎng)的傳輸容量，在確保配電網(wǎng)高效、安全運行的同時，著力改善和提高配電網(wǎng)供電的品質(zhì)，以進一步優(yōu)化配電網(wǎng)的結(jié)構。另外，城市配電網(wǎng)工程項目量相對較大、要求較多，最有效、優(yōu)化的改造即是將城市配電網(wǎng)改造成為環(huán)網(wǎng)結(jié)構，在配電自動化技術的幫助和影響下，逐步提高供電能力。如果遇到一些電網(wǎng)線路上裝置故障顯示裝置的情形，這就要求在確保配電網(wǎng)線路安全性的基礎上，妥善安裝完畢各類故障檢測的設備，通常情況下，只需智能型就地故障檢測設備以及電纜故障尋址設備就可在短期內(nèi)明確、查找線路發(fā)生故障的具體方位，大大促進技術處理人員的檢修進程，將耗損率降到最低。對于故障點位的鎖定工作，要依照現(xiàn)實情形統(tǒng)籌安排，盡量讓經(jīng)驗嫻熟、業(yè)務技能過硬的操作人員來完成。對于廢舊配電網(wǎng)裝置的改造，要本著降低自動化系統(tǒng)故障出現(xiàn)率的基本理念，加快電力系統(tǒng)自動化的應用發(fā)展進程。

（三）配電網(wǎng)斷路器遙信壞數(shù)據(jù)

配電網(wǎng)斷路器遙信壞數(shù)據(jù)大體可分為兩類，一是遙測數(shù)據(jù)為零，二是遙測數(shù)據(jù)不符合實際。若遙測數(shù)據(jù)為零，運維人員可先確認開關柜是否有接線，其次檢查斷路器處端子，查看電流互感器短接片是否打開，再核實配電終端遙測端子接線是否有松動，均正常則可能是斷路器一次側(cè)未安裝電流互感器。若遙測數(shù)據(jù)不符合實際，或是出現(xiàn)線路兩端電流不平衡的現(xiàn)象，則可能是斷路器的電流互感器安裝不當導致漏磁，或是主站電流互感器變流比錄入有誤。若以上均正常則可能是配電終端的遙測板故障，將故障DTU掛牌并聯(lián)系廠家更換配件即可。

（四）基于對等式網(wǎng)絡的網(wǎng)絡式保護技術

對等式相較于主從式網(wǎng)絡具有更廣泛的實用性和功能性，但成本略高于主從式，不適用于設備較為分散、距離較遠的情況，但其十分適用于開關設備多、且設施設備集中、距離短的變電站。如若配電線路的通信方式可以滿足對等式網(wǎng)絡保護技術的要求，則其對配電線路來說也是一個更好的選擇?；趯Φ仁骄W(wǎng)絡的網(wǎng)絡式保護技術大多是通過雙絞線在開關之間組成CAN網(wǎng)，這正是利用了CAN網(wǎng)為總線式可以通過CAN接口與其他接口進行互聯(lián)的特點。在傳輸距離較短時只通過雙絞線即可滿足該技術的組網(wǎng)需要，當傳輸距離較遠時則可以通過使用CAN光纖發(fā)收設備來滿足通信需要保障通信的穩(wěn)定性和可靠性。對于一些要求穩(wěn)定很高的地區(qū)，如商業(yè)中心、住宅小區(qū)等常常使用電纜線路并使用對等式網(wǎng)絡技術進行保護。在這樣的電纜應用環(huán)境下，出線開關和分段開關都大多集中在開閉所內(nèi)部，使得分布集中結(jié)構穩(wěn)定十分適合應用對等式網(wǎng)絡式保護技術。而在變電站中，通過對等式網(wǎng)絡式保護技術可以將變電站內(nèi)各種種類的開關完成軟件上的統(tǒng)一，在進行安全保障時可以統(tǒng)一調(diào)配。

結(jié)語

當前，電力系統(tǒng)配電自動化是電力系統(tǒng)建設發(fā)展的主流，相關部門必須高度重視各項工作內(nèi)容。又因為電力系統(tǒng)配電自動化容易受到多種因素的影響，故障率較高。對此，人員需采取有效措施，針對故障類型及時解除故障，以促進系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

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