配電自動化在自愈式電網(wǎng)中的應(yīng)用

劉鎮(zhèn)球

摘要：“自我修復(fù)”是現(xiàn)代電網(wǎng)中的主要特征，可以說現(xiàn)代電網(wǎng)能夠在配電的過程中持續(xù)完成自我修復(fù)，通過檢測、分析、響應(yīng)等環(huán)節(jié)可以恢復(fù)電網(wǎng)的組件功能，配電網(wǎng)自動化能夠基于先進軟件的基礎(chǔ)上設(shè)置設(shè)備的開關(guān)，可以進一步實現(xiàn)這些目標。故障定位隔離與FLISR的應(yīng)用可以在保障系統(tǒng)安全的前提下，使其運行穩(wěn)定性得到顯著提升。本文從自愈式電網(wǎng)中饋線故障進行分析，研究了配電自動化在自愈式電網(wǎng)中的主要應(yīng)用及發(fā)展趨勢，并對需要解決的問題加以詳細的研究，旨在為今后電力行業(yè)的發(fā)展提供建議。

關(guān)鍵詞：配電自動化;自愈式電網(wǎng);FLISR應(yīng)用;線路故障

引言：

多數(shù)停電的情況都是由電力系統(tǒng)發(fā)生故障所導(dǎo)致的，電網(wǎng)中個別輸電線路中的單一形式的故障，都不會導(dǎo)致用戶長時間的出現(xiàn)電力損失，而網(wǎng)絡(luò)化的傳輸線路配置，則會讓用戶享受到多個獨立的輸電線路供電，如果其中一條輸電線路出現(xiàn)故障，電力系統(tǒng)也可以從其他網(wǎng)絡(luò)路徑對用戶進行配電?，F(xiàn)代電網(wǎng)中部分變電站受到輻射式網(wǎng)絡(luò)供電的影響，分接頭的故障可能會中斷客戶的服務(wù)功能，如果變電站的規(guī)模很小，那么多條輸電線路供電就難以成為可能，或者其中一條供電線路出現(xiàn)故障，也會導(dǎo)致供電轉(zhuǎn)移，就是用于控制電路的電線會迅速轉(zhuǎn)移到備用電源供電中。

一、配電自動化在自愈式電網(wǎng)中饋線故障的性質(zhì)

配電饋線故障會使電網(wǎng)在短時間內(nèi)失去電力服務(wù)的功能，基本上配電饋線的本質(zhì)都是電源輻射式供電的，在既定的時間內(nèi)只能與一個電源進行連接，只要備用電源儲存了足夠的容量，就可以將故障饋線中的荷載轉(zhuǎn)移到備用電源上，再由現(xiàn)場的工作人員以手動執(zhí)行的方式，切換服務(wù)的饋線，添加新的控制設(shè)施可以使這些過程變成自動化的處理方式。在配電線路發(fā)生永久性的故障時，保護裝置檢測出故障并觸發(fā)了相應(yīng)的故障斷路器跳閘的情況，配電饋線上也容易出現(xiàn)諸多故障，比如在配電線路與動植物發(fā)生接觸時，線路中發(fā)生短路電流，就會使故障燃燒干凈，在達到整定的延遲時間翼虎，斷路器出現(xiàn)跳閘的情況，會消除此過程中產(chǎn)生的自由空氣弧，完全排除原始故障且配電設(shè)備沒有因為短路電流而出現(xiàn)損壞時，技術(shù)人員可以使用自動重合閘系統(tǒng)，將其短暫的終端，在成功恢復(fù)以后重新為用戶提供電能服務(wù)。此外，還可能才能在一些特殊的情況，在這些情況中，自動重合閘可能會重復(fù)多次開關(guān)，如果其中的故障始終沒有自行清除，則有可能會因為長期的故障電流，對電力設(shè)備造成永久性的損傷，現(xiàn)場的工作人員就要采取手動的形式，恢復(fù)電網(wǎng)的正常供電功能。工作人員需要注意的是，手動恢復(fù)電網(wǎng)服務(wù)功能的過程中，要連接到配電饋線并未受損的用戶，也需要經(jīng)歷幾個小時的檢查過程，因為技術(shù)人員要到達現(xiàn)場，對相關(guān)饋線做出檢查，以便于快速的找到需要維修的區(qū)域，通過手動的方式隔離損壞的設(shè)備，一旦受損的區(qū)域被物理隔離以外，采取相應(yīng)的保護措施以后，手動恢復(fù)饋線正常部分的電源，在這一過程中需要達到45-75分鐘的時間才能處理完，如果在山區(qū)等地，可能需要更長的時間。其中，配電自動化的應(yīng)用為其提供了一種保護機制，可以對饋線未受損部分的用戶提供電能，在一分鐘之內(nèi)實現(xiàn)供電，以減少停電的時間[1]。

二、基于FLISR的服務(wù)配電自動恢復(fù)功能

（一）故障檢測

FLISR可以應(yīng)用在饋線發(fā)生短路故障以后，如果因為手動開關(guān)操作或者接觸低頻低壓減負荷操作出現(xiàn)斷電，F(xiàn)LISR就不會再運行。為滿足這樣的要求，通常需要一個或者多個故障檢測器來出發(fā)FLISR的相關(guān)操作，在變電站中使用繼電保護器中的智能電子裝置，與帶有獨立保護設(shè)施的線路重合閘來確定配電饋線的故障情況，并通過信號來觸發(fā)FLISR的操作。

（二）故障定位

為確定發(fā)生故障的饋線區(qū)間，F(xiàn)LISR中用于遠程控制開關(guān)的部分，包括故障指示器FCI，可以檢驗近期是否存在故障電流通過開關(guān)。FLISR使用故障的指示器狀態(tài)指示及運行饋線的拓撲結(jié)構(gòu)，就可以確定究竟是哪一部分出現(xiàn)了故障，從故障的區(qū)段中可以看到FCL與其他故障情況。

（三）故障隔離

FLISR中發(fā)出的控制指令，需要打開開關(guān)處理隔離饋線的受損部分，一般來說，F(xiàn)LISR可以將這些控制動作推遲到標準自動重合閘程序中，確保這些永久性的故障能夠通過FLISR的重新配置饋線。如果故障屬于能夠自主清除的臨時性故障，則不應(yīng)該重新配置饋線[2]。

（四）服務(wù)恢復(fù)

如果受損的部分被隔離，F(xiàn)LISR將嘗試應(yīng)用電源恢復(fù)饋線中盡可能的健康部分提供供電服務(wù)，其中可用電源包括正常的電源與其他的備用電源，F(xiàn)LISR與每一個比較正常的饋線部分，都可以做出比較，再將負荷與備用

電源上的容量進行比較，如果沒有充足的容量，則可以關(guān)閉聯(lián)絡(luò)開關(guān)使之恢復(fù)之前的服務(wù)用度，沒有充足的容量時，會一直持續(xù)斷電狀態(tài)到人員的到達現(xiàn)場。

三、配電自動化在行業(yè)發(fā)展趨勢及問題

（一）在FLISR開關(guān)中使用重合閘與負載斷路開關(guān)

FLISR可以通過故障中斷重合閘機無故障中斷能力的斷路器來實現(xiàn)應(yīng)用，所以一旦發(fā)生故障，則整體的電源都會發(fā)生中斷，除了故障發(fā)生在饋電線路的首端以外，只有部分區(qū)段會出現(xiàn)停電情況[3]。

（二）配電自動化運行中安全事項

現(xiàn)場負責(zé)維護工作的人員要以FLISR來維護安全，禁止在帶電作業(yè)中開展FLISR操作，另一項安全的措施要保證在FLISR開關(guān)關(guān)閉的情況下活動，并且在2-3分鐘之內(nèi)完成。

（三）自愈式電網(wǎng)的集中式與分散式體系結(jié)構(gòu)

多種產(chǎn)品都可以實施FLISR，也包括集中式架構(gòu)與分散式架構(gòu)的FLISR系統(tǒng)，分散式的方法可以不需要配置配電系統(tǒng)模型，適合應(yīng)用于中小型饋線，而集中式方法則通常會用于高滲透分布式的能源饋線，可以為保持負載平衡而重新配置饋線。

四、配電自動化在自愈式電網(wǎng)中的應(yīng)用措施

（一）配電業(yè)務(wù)恢復(fù)的閉環(huán)控制

在多數(shù)情況下，故障檢測與隔離的工作都是在自動的狀態(tài)下完成的，而服務(wù)恢復(fù)則需要在咨詢的模式下完成。在這種模式下，操作員則可以根據(jù)FLISR的建議完成切換，可以防止運行過載或者重新配置以后引發(fā)的不良后果。多數(shù)的分散安裝都是使用全自動的方法，集中系統(tǒng)則采用半自動或者手動。

（二）配電自動化饋線重構(gòu)后的操作

智能電網(wǎng)的建設(shè)升級使重新配置饋線的情況得到全面的升級，比如ONR的優(yōu)化就包括了改變互連配電饋線的拓撲結(jié)構(gòu)，如果饋線處于異常的狀態(tài)，則FLISR的相關(guān)方案會被禁用，需要在新的設(shè)計以后調(diào)整電網(wǎng)狀態(tài)，再進行進一步的工作，使FLISR與ONR之間達到集成化的應(yīng)用，并能夠與外界應(yīng)用保持一致[4]。

（三）減少需求技術(shù)在重負荷饋線恢復(fù)中的應(yīng)用

多數(shù)地區(qū)的饋線負荷都在持續(xù)增加，重負載的備用饋線供電也越來越難，正是因為負載和欠壓的問題，服務(wù)恢復(fù)會受到阻礙，解決問題的方式就是安裝更多的遠程控制開關(guān)，以尋求對更多負載塊的有效控制，但是這種方式也可能會增加更多的開關(guān)容量，進而導(dǎo)致配電網(wǎng)建設(shè)的成本偏高，或者通過儲能裝置，可以對動作加以有效的控制，以此來降低電網(wǎng)的負載率。

結(jié)束語：

在FLISR的自愈式電網(wǎng)中，F(xiàn)LISR雖然還有一些需要改進的技術(shù)內(nèi)容，其作用卻非常明顯，能夠有效的縮短配電網(wǎng)事故的停電時間，并且快速的恢復(fù)非故障線路供電，以此來提升供電的可靠性，并對運檢人員的工作壓力形成調(diào)度安排，減輕其工作負擔，可見FLISR的應(yīng)用是自愈式電網(wǎng)建設(shè)中所需要的，并且能夠在電網(wǎng)的運行中發(fā)揮更大的價值，被廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)的故障檢測及故障維修中，是推進我國現(xiàn)代電網(wǎng)智能化、高效化建設(shè)的核心技術(shù)，具有較高的研究價值。

參考文獻：

[1]姜鵬.配電自動化在自愈式電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].林業(yè)科技情報，2021，53（03）：119-121.

[2]SG智能配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)——具有超強自愈能力的智能電網(wǎng)產(chǎn)品[J].電氣技術(shù)，2015（11）：25.

[3]康洪波，龐福.基于Multi-agent的智能電網(wǎng)自動化自愈控制系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2014，38（07）：1365-1366.

[4]基于自愈控制技術(shù)的城市電網(wǎng)自動化系統(tǒng).江蘇省，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，2009-05-15.