10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)研究

李春建

摘? 要：21世紀(jì)以來隨著信息技術(shù)得到長足的發(fā)展，電力系統(tǒng)也迎來了新技術(shù)的投入使用。10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)就是新世紀(jì)對于環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制的又一次進(jìn)步，使得電路故障后的恢復(fù)與安全性上做出了一定的貢獻(xiàn)，文章從故障自愈的概念出發(fā)，探究一般線路故障的處理策略進(jìn)而探求架空分支線路故障快速自愈控制系統(tǒng)方案的有效建立。

關(guān)鍵詞：10kV架空環(huán)網(wǎng);快速故障自愈;控制技術(shù)

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）34-0143-02

Abstract： Since the 21st century， with the rapid development of information technology， the power system has also ushered in the use of new technology. The fast fault self-healing control technology of 10kV overhead ring network is another progress for the rapid fault self-healing control of ring network in the new century， which makes a certain contribution to the recovery and security of circuit faults. Starting from the concept of fault self-healing， this paper probes into the handling strategy of general line faults and then explores the effective establishment of the scheme of fast self-healing control system for overhead branch line faults.

Keywords： 10kV overhead ring network; fast fault self-healing; control technology

近些年來我國電力改造工程步入科技化的道路，配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也在逐步的增長;架空環(huán)網(wǎng)的建設(shè)工作也在逐步的完善中。10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)在系統(tǒng)線路中承擔(dān)著重要的地位，為供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性提供了必要的保障和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人們對于10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)依舊處于一種“一知半解”的狀態(tài)。對于其重要性和作用性認(rèn)識上存在一定的不足。

1 10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)概述

1.1 故障自愈技術(shù)

基于故障自愈而言，其主要包括兩個(gè)方面：自我預(yù)防、自我恢復(fù)。所謂的自我預(yù)防即利用先進(jìn)化的網(wǎng)絡(luò)，對我國的電路輸出網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的監(jiān)控和診斷工作。將線路的故障問題或者數(shù)據(jù)異常情況及時(shí)的反映至人工管理處，以便及時(shí)的進(jìn)行人工的干預(yù)和后期的維修、調(diào)整工作。自我恢復(fù)指的是，電路在出現(xiàn)突發(fā)性狀況時(shí)，可以及時(shí)的啟用備用系統(tǒng)、線路并及時(shí)的對故障區(qū)做出恢復(fù)和隔離的措施，并將信息全面的傳輸至人工處。在不影響正常電路使用的情況下對故障區(qū)進(jìn)行一定的修復(fù)、排查工作?？偟膩碚f故障自愈系統(tǒng)為線路安全的運(yùn)行使用提供了較為堅(jiān)實(shí)的保障措施。同時(shí)有效的降低了故障發(fā)生時(shí)對于電路的損壞與影響作用，極大的提升了電網(wǎng)工作的穩(wěn)定性。

1.2 10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)現(xiàn)狀

目前市場上所運(yùn)用的配電網(wǎng)絡(luò)基本為拉線式10kV配電環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在各環(huán)網(wǎng)內(nèi)分布著3-6個(gè)供電區(qū)域。但是其自動化的水平還是處于較低的狀態(tài)，在實(shí)際配電環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，多數(shù)情況下是產(chǎn)生了停電和局部斷電現(xiàn)象才會人工介入，手動排除故障。隨著時(shí)代的發(fā)展，10kV架空環(huán)網(wǎng)快速故障自愈控制技術(shù)逐步運(yùn)用至實(shí)際的市場中，將有效的排查進(jìn)行到實(shí)處;極大程度的避免了用戶在電路故障中造成的經(jīng)濟(jì)損失，保障了10kV配電環(huán)網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性[1]。

2 10kV架空分支線路故障快速自愈控制技術(shù)的系統(tǒng)方案

2.1 自愈控制總體方案

自愈控制總體控制如下圖1所示，實(shí)際用戶出現(xiàn)線路故障的情況下，可在不影響同線路上其他用戶的供電需求下，將故障范圍盡量的縮小，繼而提高線路的可靠性。在主線的基礎(chǔ)上增添柱上分界開關(guān)以及相應(yīng)的信號收發(fā)器，讓其形成智能分界開關(guān)，可以隨時(shí)調(diào)控線路上的供電狀態(tài)。自愈控制主要站點(diǎn)對智能分界開關(guān)進(jìn)行控制，再經(jīng)由智能分界開關(guān)對線路故障區(qū)域進(jìn)行判斷，并完成故障區(qū)域隔離、信息收集上報(bào)的工作。使得自愈控制主要站點(diǎn)恢復(fù)其他線路的供電，從而有效的杜絕了非故障區(qū)域的不必要停電問題。其主要的運(yùn)作機(jī)制就是經(jīng)由智能分界開光將故障區(qū)域進(jìn)行識別、判斷、隔離最后由自愈控制主站恢復(fù)其他線路的供電來完成整個(gè)架空分支線路故障快速自愈的目的。

2.2 智能分界開關(guān)

10kV架空環(huán)網(wǎng)線路故障快速自愈控制技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)就是智能分界開關(guān)的運(yùn)用上，其可分為柱上斷路器和柱上負(fù)荷開關(guān)兩個(gè)大類。智能分界開關(guān)結(jié)構(gòu)如下圖2所示。柱上斷路器由真空斷路器以及斷路器構(gòu)成，其短路接口是儲存在真空泡中，可由電動和人工兩種方式來進(jìn)行電路的狀況的改變。是快速自愈控制系統(tǒng)的有效控制之一。其次是關(guān)于柱上負(fù)荷開關(guān)，在實(shí)際的運(yùn)用中大多情況下是利用短路器代替。其主要作用是在電路出現(xiàn)故障和短路時(shí)，及時(shí)熔斷對電路進(jìn)行有效的保護(hù)，防止線路出現(xiàn)不可逆的損失。智能分界開關(guān)可以很好的解決由于電路故障造成的線路永久性損傷的問題，其可以很好的修復(fù)單向的接地故障等一些簡單故障的修復(fù)工作。實(shí)際的智能分界開關(guān)的運(yùn)轉(zhuǎn)是受到自愈控制主站實(shí)時(shí)調(diào)控的，其調(diào)控的依據(jù)則是對于實(shí)際電路中數(shù)據(jù)的有效分析與計(jì)算，利用斷路器將故障區(qū)域的電流及時(shí)的切斷，并通過柱上負(fù)荷開關(guān)來恢復(fù)正常線路的供電[2]。以此來保證電路的智能化控制，實(shí)現(xiàn)架空分支線路故障快速自愈的目標(biāo)。

2.3 自愈控制主站系統(tǒng)

架空分支線路故障自愈控制中最為重要的一個(gè)構(gòu)成部分就是自愈控制主站，其相當(dāng)于電路環(huán)網(wǎng)的中控和信息中心，主要對架空分支線路中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息交流、調(diào)度指揮、信息采集工作。其組成結(jié)構(gòu)是由主要的計(jì)算機(jī)硬件和必要的控制、計(jì)算軟件構(gòu)成。在實(shí)際10kV架空分支線路故障快速自愈控制體系中，主站系統(tǒng)更多的是實(shí)現(xiàn)信息上的交互作用，即實(shí)現(xiàn)信息的一對一、一對多的交流模式，實(shí)時(shí)的控制架空分支線路的狀態(tài)，監(jiān)控架空環(huán)網(wǎng)中線路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化。一般的自愈控制主站是由一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)加多個(gè)智能控制器終端組成，及時(shí)處理智能控制器上傳的信息，保證線路的正常運(yùn)行。以完成“三遙”和相關(guān)數(shù)據(jù)處理的作用。

3 10kV架空環(huán)網(wǎng)故障快速自愈控制策略

3.1 簡單故障處理

對于架空環(huán)網(wǎng)故障快速自愈控制首先面臨的就是對于簡單故障的處理上，簡單的故障包括了母線故障、線路末端故障等問題。一旦電路環(huán)網(wǎng)中斷路器起作用（電路出現(xiàn)故障時(shí)）;快速故障自愈系統(tǒng)通過信息的分析，獲取故障的區(qū)域范圍并對相關(guān)區(qū)域的智能分界開關(guān)進(jìn)行調(diào)控，規(guī)避已發(fā)生故障區(qū)域?qū)⒕€路進(jìn)行調(diào)整，恢復(fù)下游的正常供電[3]。對于架空環(huán)網(wǎng)線路的選擇則需要保證供電的穩(wěn)定性，同時(shí)也要考慮線路的有效容積，不可出現(xiàn)二次故障的產(chǎn)生。這就要求自愈控制主站系統(tǒng)對故障區(qū)域進(jìn)行有效的信息判斷和分析。

3.2 復(fù)雜故障處理

復(fù)雜故障處理其復(fù)雜性表現(xiàn)在實(shí)際中就是其故障的原因非單點(diǎn)因素造成，或者是修復(fù)難度較大的故障。包括了多點(diǎn)故障、不連續(xù)對側(cè)（同側(cè)）故障，隔離范圍廣、聯(lián)動開關(guān)故障等多種故障形式。在實(shí)際的故障區(qū)域的判讀就是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，由于故障可能存在不連續(xù)性，就會導(dǎo)致系統(tǒng)在執(zhí)行中會產(chǎn)生錯誤的信號，而僅依靠人工修復(fù)耗時(shí)就會比較大。所以有效的快速故障自愈控制技術(shù)的介入，可以通過電信號、可控開關(guān)的狀態(tài)來有效的確認(rèn)故障區(qū)域，從而將故障區(qū)域隔離開來，當(dāng)遇到不可控制開關(guān)時(shí);則會將故障范圍自動擴(kuò)大，再接通下處可控開關(guān)，使其上游、下游地區(qū)的供電得到保障，使得電路順暢運(yùn)行。系統(tǒng)也會將故障區(qū)域信息及時(shí)的傳輸至人工管理處，在經(jīng)由人工對故障區(qū)域進(jìn)行排查、檢修工作;使得故障區(qū)域恢復(fù)使用性。

3.3 含分布式電源故障處理

還有一種故障的處理策略是對于含分布式電源故障處理工作。就是在實(shí)際的架空環(huán)網(wǎng)中存在分布式電源，其故障的排除方式就存在較多的可能，但是電源是存在級別上的差距的，分為主電網(wǎng)電源與分布式電源[4]。在主要線路發(fā)生故障時(shí)理應(yīng)根據(jù)實(shí)際的供電穩(wěn)定性選擇主電網(wǎng)電源作供電，在主電網(wǎng)電路無法使用的情況下，就要對次電網(wǎng)電源進(jìn)行一定的選擇和考量，因?yàn)槠涔╇姷姆€(wěn)定性和電容量存在一定的差別在使用分布式電源供電的情況下需要有三點(diǎn)注意，第一種情況僅由分布式電源供電，則需要打開相應(yīng)的負(fù)荷開關(guān);第二種情況是分布式電源參與供電并計(jì)算供電范圍，則需要打開準(zhǔn)同期開關(guān)，使其可以更好完成電網(wǎng)恢復(fù)工作。第三種情況是分布式電源參與到供電恢復(fù)中，這就需要計(jì)算原有的電源的電量儲備，在其正常的輸出下，維持原有的供電效果。在實(shí)際的線路中這類的故障的發(fā)生較為常見，因此在實(shí)際中有效的運(yùn)用10kV架空分支線路故障快速自愈控制技術(shù)對于電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性都有著一定的保障作用。

4 結(jié)束語

對于電網(wǎng)運(yùn)行有效的保障環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和安全性是新時(shí)代的需求，是促進(jìn)我國信息發(fā)展道路的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);隨著科技和時(shí)代的進(jìn)步，人們對于智能化的需求也在逐步的上漲，而與之相對應(yīng)的就是電路的保證;因此10kV架空分支線路故障快速自愈控制技術(shù)在我國的未來中將占有極大的比例，最小程度的消減故障帶來的損失和影響。

參考文獻(xiàn)：

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[3]宋妍霖，張曉蓉.電氣自動化領(lǐng)域中的人工智能技術(shù)分析[J].電氣傳動自動化，2019，41（03）：15-17+21.

[4]代艷君.10kV配電線路故障查找和處理措施[J].通信電源技術(shù)，2019，36（05）：157-158.