配網(wǎng)自動化技術(shù)對配電網(wǎng)供電可靠性的影響分析

王懿偉，李江濤

（國網(wǎng)陜西省電力公司山陽縣供電分公司，陜西 山陽 726400）

0 引 言

人們生活質(zhì)量在不斷提升的同時，對供電質(zhì)量的要求越來越高。為了能夠提供安全可靠的電能，供電企業(yè)在供配電中采用自動化技術(shù)顯得十分必要。

1 配網(wǎng)自動化模式分析

1.1 集中控制模式

集中控制模式由斷路器設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、負(fù)荷開關(guān)設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)以及配電主站等組合而成。開關(guān)設(shè)備利用饋線監(jiān)控終端與配電主站進(jìn)行聯(lián)系。在遙控作用下，配電主站可集中控制并處理配網(wǎng)故障。線路出現(xiàn)永久性故障時，故障線路出口斷路器將會產(chǎn)生動作。配電主站結(jié)合不同故障線路中的饋線終端數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，結(jié)合故障定位分析軟件找出故障區(qū)段，并利用遙控發(fā)出控制信號，盡快隔離故障區(qū)段，同時優(yōu)化負(fù)荷轉(zhuǎn)供途徑，使正常區(qū)段負(fù)荷供電發(fā)揮其最大的供電性能[1]。

1.2 就地控制模式

就地控制模式是在不應(yīng)用通信技術(shù)的前提下實現(xiàn)對配電網(wǎng)的就地控制，多應(yīng)用重合器和分段器進(jìn)行控制。重合器屬于開關(guān)設(shè)備一般用來切斷故障電流，當(dāng)電流值大于閾值時，重合器將會產(chǎn)生跳閘，并根據(jù)設(shè)定的時間進(jìn)行多次重合。當(dāng)重合完畢后會自動復(fù)位，反之會在重合未生效的失敗情況下自動關(guān)閉開關(guān)鎖。分段器相當(dāng)于前向開關(guān)設(shè)備，在線路沒有接通電壓和電流時設(shè)備會及時分閘，但不會因為線路產(chǎn)生的短路而切斷相應(yīng)電流。普遍使用的分段器一般為電壓-時間型分段器，這類分段器分為X時限和Y時限。其中，X時限代表分段器在加壓和合閘過程中所產(chǎn)生的延遲時間，Y時限代表在檢測線路故障所應(yīng)用時間的大小。如果分段器在合閘完畢后的故障檢測時間未達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求且線路處于失壓狀態(tài)，分段器會很快進(jìn)行分閘和閉合開關(guān)鎖等操作，即使繼續(xù)加壓也不會產(chǎn)生重合現(xiàn)象[2]。

2 配網(wǎng)自動化模式對供電可靠性的影響分析

2.1 集中控制模式對供電可靠性的影響作用

2.1.1 環(huán)形網(wǎng)故障

通常情況下，環(huán)形配電網(wǎng)在應(yīng)用集中控制模式出現(xiàn)隔離故障的過程如圖1所示。其中：A屬于斷路器設(shè)備；B、C、D、E以及F均為分段開關(guān)；E屬于聯(lián)絡(luò)開關(guān)，長時間處于開合狀態(tài)。

圖1 環(huán)形網(wǎng)故障隔離過程（集中控制模式）

當(dāng)配電網(wǎng)中c區(qū)產(chǎn)生永久性故障時，應(yīng)用集中控制模式隔離故障區(qū)段，并將非故障區(qū)段的供電恢復(fù)正常。這個過程主要分為4個要點：確保輻射網(wǎng)滿足正常工作狀態(tài)；c區(qū)產(chǎn)生永久性故障，且出口斷路器A出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象；配電主站結(jié)合不同終端監(jiān)測到的相關(guān)數(shù)據(jù)和故障定位的相關(guān)算法，確定故障區(qū)段的所在位置，確定為c區(qū)段后發(fā)出分閘控制命令，使C和D兩個分段開關(guān)均進(jìn)行分閘；發(fā)射合閘控制命令，同時將聯(lián)絡(luò)開關(guān)E和斷路器A進(jìn)行合閘，確保其他區(qū)段能夠正常供電[3]。

2.1.2 輻射網(wǎng)故障

輻射狀配電網(wǎng)應(yīng)用集中控制模式出現(xiàn)隔離故障的主要過程如圖2所示，其中A屬于斷路器設(shè)備，B、C、D以及E均為分段開關(guān)。

圖2 輻射網(wǎng)故障隔離過程（集中控制模式）

d區(qū)段產(chǎn)生永久性故障時，集中控制模式隔離故障過程主要分為4個要點：確保輻射網(wǎng)滿足正常工作狀態(tài)；d區(qū)所產(chǎn)生的故障為永久性故障，且當(dāng)出口斷路器A處于跳閘狀態(tài)時，配電主站可結(jié)合故障定位的相關(guān)算法確定故障區(qū)段所在位置；如果判斷出d區(qū)段屬于故障區(qū)段，則發(fā)射分閘控制命令，確保分段開關(guān)D處于分閘狀態(tài)；發(fā)射合閘控制命令，確保斷路器A處于合閘狀態(tài)，保持其他區(qū)段正常供電[4]。

2.2 就地控制模式對供電可靠性的影響作用

2.2.1 環(huán)形網(wǎng)故障

應(yīng)用重合器和分段器時，環(huán)形配電網(wǎng)出現(xiàn)故障并隔離故障的過程如圖3所示。A代表重合器設(shè)備，其整定會分別重合兩次，首次重合時間15 s左右，二次重合時間5 s左右。重合完畢后會產(chǎn)生跳閘現(xiàn)象，此時重合器不再繼續(xù)重合。B、C以及D均為分段器，分段器可以設(shè)定為不同的功能。聯(lián)絡(luò)開關(guān)E長期開合時，XL時限可以設(shè)定為45 s左右，分段器自身在Y時限中的整定時間以5 s為準(zhǔn)。

c區(qū)產(chǎn)生永久性故障時，在重合器和分段器的作用下隔離故障區(qū)段，同時恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。具體地，確保配電網(wǎng)處于正常的開環(huán)運行狀態(tài)，c區(qū)段此時處于永久性故障狀態(tài)，同時A重合器出現(xiàn)跳閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)線路左側(cè)處于失壓狀態(tài)，且不同分段器開始進(jìn)行分閘。E聯(lián)絡(luò)開關(guān)會迅速打開XL計時器，大概15 s后A重合器進(jìn)行首次合閘動作，同時a區(qū)段恢復(fù)正常供電。分段器B接通電壓后，在7 s左右X限時的作用下B會產(chǎn)生合閘，同時b區(qū)段供電恢復(fù)正常。同樣，分段器C在接通電壓和7 s左右X時限的作用下產(chǎn)生合閘，但c區(qū)段已產(chǎn)生永久性故障，導(dǎo)致重合器A出現(xiàn)二次跳閘現(xiàn)象，因此線路會一并失壓，緊接著B分段器也會進(jìn)行分閘動作，C分段器則進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。這是因為合閘過程中C分段器沒有達(dá)到Y(jié)時限的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且線路處于失壓狀態(tài)。

圖3 環(huán)形網(wǎng)故障隔離過程（就地控制模式）

當(dāng)重合器A出現(xiàn)二次跳閘時，二次重合閘動作將會發(fā)生在5 s整定時限結(jié)束后，而后7 s左右時B分段器開始進(jìn)行其合閘動作，但因為閉鎖狀態(tài)的原因，C分段器不會產(chǎn)生合閘動作。重合器A在首次跳閘后，分段器E左側(cè)會產(chǎn)生試壓作用，XL時限為45 s左右，結(jié)束后E聯(lián)絡(luò)開關(guān)會產(chǎn)生合閘，d區(qū)段恢復(fù)正常供電。7 s過后，D分段器進(jìn)行合閘操作，但由于c區(qū)段處于故障狀態(tài)，E聯(lián)絡(luò)開關(guān)右側(cè)的重合器設(shè)備進(jìn)行跳閘動作，且線路也處于失壓狀態(tài)，因此右側(cè)分段器均會產(chǎn)生分閘現(xiàn)象。但是，又由于D分段器在重合后不到5 s便產(chǎn)生失壓作用，所以D分段器會處于閉鎖狀態(tài)。

待聯(lián)絡(luò)開關(guān)右側(cè)重合器設(shè)備逐一重合結(jié)束后，分段開關(guān)會將整定時限作為參考指標(biāo)，并以順序原則進(jìn)行逐一重合。此時，D分段器處于閉合狀態(tài)，所以不參與重合，隔離c故障區(qū)段，將d區(qū)段供電恢復(fù)正常[5]。

2.2.2 輻射網(wǎng)故障

應(yīng)用重合器和分段器時，輻射狀配電網(wǎng)出現(xiàn)故障并隔離故障的過程如圖4所示。其中，A為重合器，且整定原則與上述一致。B、C、D以及E均為分段器，B分段器和C分段器對應(yīng)的X時限一般以7 s為標(biāo)準(zhǔn)要求，D分段器和E分段器以14 s為標(biāo)準(zhǔn)要求，Y時限均以5 s為標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖4 輻射網(wǎng)故障隔離過程（就地控制模式）

d區(qū)段產(chǎn)生永久性故障時，在重合器和分段器的作用下開始隔離故障。首先，確保輻射網(wǎng)滿足正常工作狀態(tài)，d區(qū)段處于永久性故障狀態(tài)，A重合器在開始進(jìn)行跳閘動作后線路也進(jìn)入失壓狀態(tài)，各分段器均處于分閘狀態(tài)。15 s左右后，重合器A開始首次合閘，此時a區(qū)段恢復(fù)正常供電，而B分段器在接通電壓時需要等待7 s左右的X時限才進(jìn)行合閘，B分段器合閘后，b區(qū)段恢復(fù)正常供電。C分段器和D分段器在接通電壓等待7 s左右X時限后，C分段器開始合閘，c區(qū)恢復(fù)正常供電。當(dāng)B分段器結(jié)束合閘動作且其X時限結(jié)束后，分段器D開始合閘。但是，由于d區(qū)段已經(jīng)處于永久性合閘狀態(tài)，因此A重合器開始進(jìn)行二次跳閘。線路失壓后，各個分段器均開始產(chǎn)生分閘現(xiàn)象。由于D分段器在合閘中沒有滿足5 s左右的Y時限，所以D分段器將會進(jìn)入閉合狀態(tài)。A重合器在首次跳閘動作結(jié)束過后，經(jīng)5 s整定時限后會進(jìn)行二次重合閘，各個分段器均嚴(yán)格按照整定逐漸按順序?qū)崿F(xiàn)重合，此時開始隔絕故障區(qū)段，將非故障區(qū)段的供電恢復(fù)正常。

3 優(yōu)化配電自動化水平的策略分析

3.1 優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)

不同地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)負(fù)荷存在一定的差異，優(yōu)化現(xiàn)有的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)是提高配網(wǎng)自動化水平的重點工作。因此，需重新布置電源分布位置構(gòu)建新型變電站，分流電量負(fù)荷，在饋線回路區(qū)域增加部分分支開關(guān)，以提高分段的合理性。同時，減少線路用電用戶的數(shù)量，避免因配電網(wǎng)故障發(fā)生大面積的停電事故。此外，積極借助科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)改造現(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化水平，以優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3.2 提高配網(wǎng)自動化管理

與發(fā)達(dá)國家相比，我國的配網(wǎng)自動化管理水平仍比較落后。因此，需要提升電力企業(yè)職工的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力。企業(yè)員工的綜合能力十分關(guān)鍵，對電力企業(yè)實力的增長有著十分積極的作用。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對員工的培訓(xùn)工作，有效提升員工操作的規(guī)范性和安全意識。此外，要加強(qiáng)培訓(xùn)，積極引進(jìn)新型技術(shù)，有效提升現(xiàn)有的工作效率，盡可能避免人為因素所導(dǎo)致的故障現(xiàn)象。要完善配網(wǎng)自動化運行的管理機(jī)制，提高管理機(jī)制的規(guī)范性和科學(xué)性，在多元化工作的協(xié)同作用下有效提升配網(wǎng)自動化的管理質(zhì)量。

4 結(jié) 論

供電可靠性是供電企業(yè)對民生需求的基礎(chǔ)保障。有效提升配網(wǎng)自動化技術(shù)水平和供電可靠性，對人類文明的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。