縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的探索

陳海龍，黃華生

(南方電網(wǎng)福建南安市供電公司，福建 南安 362300）

我國10 kV架空型配網(wǎng)存在著占比大（達(dá)83.82%），點(diǎn)多面廣、絕緣等級低易受自然災(zāi)害影響、故障多發(fā)等客觀現(xiàn)象。故障的管控有以下4個(gè)主要痛點(diǎn)：（1）小電流接地故障選線準(zhǔn)確率不高，仍以“變電站選線+人工試?yán)睘橹?，正確率僅60%左右，人工試?yán)绊懹脩舾兄唬?）線路無分段保護(hù)或保護(hù)無法配合，無法“選擇性”跳閘，停電范圍擴(kuò)大；（3）調(diào)度“盲調(diào)”進(jìn)行故障搶修指揮，現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息未采集，調(diào)度只能通過現(xiàn)場人員的反饋情況開展指揮；（4）故障點(diǎn)查找基本依靠“人海戰(zhàn)術(shù)”，一線運(yùn)維人員僅能通過用戶報(bào)修獲知故障信息。

以上痛點(diǎn)將引發(fā)故障“停電范圍大”“停電時(shí)間長”以及人員作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大等問題，給供電企業(yè)帶來安全與服務(wù)的雙重壓力。傳統(tǒng)配電網(wǎng)這種發(fā)展的不平衡、不充分，無法很好地滿足配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展需求，亟須提升配電網(wǎng)自動(dòng)化及運(yùn)維管理水平。

1 縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)實(shí)踐

2014年1月，南安市供電公司基于故障指示器的故障定位研判，同時(shí)綜合應(yīng)用IES系統(tǒng)、配網(wǎng)PMS、用電采集等系統(tǒng)開展10 kV架空配電線路短路、接地、斷線等故障的綜合研判，進(jìn)一步縮小了配網(wǎng)故障查找時(shí)間長的問題。

2015年，對在運(yùn)柱上開關(guān)進(jìn)行改造，嘗試應(yīng)用“三遙”開關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測、遙控隔離、自動(dòng)重合閘、保護(hù)級差配合等功能，開始利舊改造“三遙”開關(guān)。

2016年，承接省級配電自動(dòng)化系統(tǒng)“接地故障研判功能”試點(diǎn)。年底完成了故障指示器、“三遙”終端接入配電自動(dòng)化DMS系統(tǒng)，取消原有的小主站系統(tǒng)，逐步開展DMS系統(tǒng)深入應(yīng)用。

2017年，承接省級配電自動(dòng)化系統(tǒng)“遠(yuǎn)方修改定值功能”試點(diǎn)。開始嘗試應(yīng)用新型一二次融合“三遙”開關(guān)，實(shí)現(xiàn)配電線路短路、接地選擇性跳閘。5月，打造配電自動(dòng)化多種示范模型。

2018年至今：梳理“一線一案”標(biāo)準(zhǔn)化配電化線路模式推進(jìn)“三遙”建設(shè)，按照“三個(gè)一”（建設(shè)一條、成熟一條、應(yīng)用一條）原則，加強(qiáng)“兩項(xiàng)管理”（配電自動(dòng)化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量管理，配電自動(dòng)化實(shí)用化應(yīng)用管理），推進(jìn)“三項(xiàng)工作”（推廣“三遙”終端應(yīng)用、優(yōu)化繼電保護(hù)配置、準(zhǔn)確單相失地定位）。

縣域配電自動(dòng)化應(yīng)用應(yīng)從簡易的故障指示器入手，明確配電自動(dòng)化的本質(zhì)作用（縮小故障范圍），研發(fā)柱上開關(guān)智能終端應(yīng)用，進(jìn)一步應(yīng)用如何快速隔離故障的方法策略，提高正確動(dòng)作率。

2 縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備創(chuàng)新

架空型配電自動(dòng)化的成熟應(yīng)用主要體現(xiàn)在柱上智能開關(guān)及其FTU終端功能研發(fā)應(yīng)用，在這個(gè)基礎(chǔ)上研發(fā)一二次重合閘功能應(yīng)用與配合。

縣域配電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在破解小電流單相接地中，在提供較多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行工況中，提供參數(shù)判據(jù)的分析和模糊計(jì)算模型實(shí)踐應(yīng)用，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，如何快速發(fā)現(xiàn)，精確定位，柱上開關(guān)不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)配電線路短路故障的研判，單相接地、斷線缺相等其他類型故障能夠?qū)崿F(xiàn)較高正確率的研判，最終實(shí)現(xiàn)精確定位、主動(dòng)快速隔離。

為盡量縮小故障范圍，柱上開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)多級差選擇性配合。FTU終端具備實(shí)現(xiàn)配電線路保護(hù)定值的級差配合與在線遠(yuǎn)方定值整定修改，能夠選擇性動(dòng)作進(jìn)行故障“選段”隔離。

配電線路經(jīng)常受線路技改切割、運(yùn)行方式調(diào)整，潮流發(fā)生變化，要求FTU終端保護(hù)定值應(yīng)能自適應(yīng)調(diào)整整定。嘗試性開發(fā)實(shí)現(xiàn)開關(guān)根據(jù)所在線路的負(fù)荷潮流變化，“自適應(yīng)”切換保護(hù)定值和在線調(diào)整零序電流定值等功能。

柱上開關(guān)智能終端信息融合深度交互共享，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)靈活接入，實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線路計(jì)量功能等，營配調(diào)信息融合共享與交互。

柱上開關(guān)為實(shí)現(xiàn)上述功能，在縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中主要應(yīng)用融合設(shè)備（EVCT內(nèi)嵌）。融合設(shè)備從運(yùn)行數(shù)據(jù)上比成套設(shè)備的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

波形穩(wěn)定性上。融合設(shè)備采用電子式互感器，成套設(shè)備采用電磁式互感器，融合設(shè)備的波形穩(wěn)定性要好于成套設(shè)備，同時(shí)功耗較優(yōu)。其二采樣精度較高。融合設(shè)備的采樣率為128點(diǎn)/周波，要高于成套設(shè)備80點(diǎn)/周波。

電壓判據(jù)完整：成套設(shè)備（柱上型）只采樣2個(gè)線電壓，融合設(shè)備可采樣3個(gè)相電壓，斷線時(shí)，相電壓下降幅值要大于線電壓，即使采取同樣的過濾判據(jù)，通過相電壓判定缺相故障的準(zhǔn)確率也要高于通過線電壓。

融合設(shè)備依賴運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)：均配置一定的波形過濾措施，如采用零序電流、零序電壓、負(fù)荷電流等過濾判據(jù)，或某廠商設(shè)備采用零序電壓、相電流角度差等過濾判據(jù)。而主流成套開關(guān)的過濾判據(jù)僅零序電壓一種，極易誤判。

安裝運(yùn)維方便：采用內(nèi)嵌式電子式互感器對比電磁式互感器，融合化設(shè)備安裝環(huán)節(jié)減少了互感器二次側(cè)接線流程，波形穩(wěn)定性、線損、失地故障、缺相故障識別能力優(yōu)于普通成套柱上開關(guān)設(shè)備。

柱上開關(guān)能夠滿足運(yùn)行人員的操作和功能投切，如絕緣操作棒的拉勾操作不僅包括分合閘檢修，還包括重合閘功能投切也能應(yīng)用。其余終端功能性壓板簡化或全部取消，壓板投退全部由遠(yuǎn)方后臺(tái)重置實(shí)現(xiàn)。

3 縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的成效

試點(diǎn)縣域配電自動(dòng)化覆蓋率得到提升，完成357回線路自動(dòng)化改造，上線融合智能開關(guān)設(shè)備1631臺(tái)，覆蓋率67.36%。配網(wǎng)保護(hù)正確動(dòng)作率提高，相間短路故障保護(hù)動(dòng)作正確率98.2%，單相接地故障保護(hù)動(dòng)作正確率95.5%。供電可靠性提高，5年間從99.376%提升到目前的99.983%。

配網(wǎng)自動(dòng)化平均故障感知時(shí)間等大幅度縮短，35.4 min下降到4.6 min，平均故障定位時(shí)間從93.3 min下降到33.6 min，平均故障復(fù)電時(shí)間從264 min下降到159 min，接地故障研判隔離時(shí)間從10 min下降到1 min，安全更加可控。

配網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益估算可觀，累計(jì)動(dòng)作474條次，估算可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益144.76萬元，減少電量損失374.59萬kWh。

4 縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化新的研究方向

一二次融合柱上開關(guān)（ECVT）雖然比成套更為小型，但其安裝和運(yùn)行仍受桿塔結(jié)構(gòu)、停電影響、增加線路開斷點(diǎn)等約束，若能夠增加高精度的故障指示器，進(jìn)一步研發(fā)應(yīng)用其數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性，有利于縮小故障研判的范圍。所以，故障指示器必須配合高精度采集器，能夠捕捉單相接地暫態(tài)值的波形，采用小波比較等相關(guān)原理進(jìn)行故障研判，捕捉接地或斷線暫態(tài)信號。有些廠商研發(fā)的產(chǎn)品較為成熟，但缺少大面積的應(yīng)用，產(chǎn)品格較高。

配電自動(dòng)化主站DMS系統(tǒng)的研判應(yīng)綜合用戶采集系統(tǒng)，隨著用戶采集系統(tǒng)中HPLC電能表的推廣，對用戶采集系統(tǒng)的公專變壓器三相變化情況的大數(shù)據(jù)在幾秒種內(nèi)進(jìn)行邏輯判斷一般是能夠?qū)崿F(xiàn)，再綜合變電站母線電壓變化情況形成數(shù)據(jù)判斷。對小接地系統(tǒng)各種故障類型（如負(fù)荷側(cè)斷線接地、電源側(cè)斷線接地等）自動(dòng)研判，并提供列表形成推圖以供運(yùn)維人員比較，由此進(jìn)一步研判分析確定故障范圍，減少誤研判誤分析而出現(xiàn)故障巡視查找時(shí)長等問題。

主站式的多終端同步數(shù)據(jù)召測，并在DMS主站端對大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用分析比較，多數(shù)據(jù)的召測能夠提高研判正確率，同一單元線路超末端，由于能夠檢測到的終端較多，通過大數(shù)據(jù)計(jì)算得到的準(zhǔn)確率會(huì)越高。

智能柱上開關(guān)設(shè)備終端應(yīng)具有嵌入過濾判據(jù)，過濾非單相接地故障波形，提高最終研判可靠性。終端功能應(yīng)具有就地的缺相故障等研判基本功能。

電池壽命須提升。柱上開關(guān)終端功耗應(yīng)得到節(jié)能控制，有利于將終端的壽命延長至20年。這有賴于國內(nèi)電池技術(shù)的發(fā)展。

5 結(jié)束語

本文介紹某縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的歷程，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累分析，對主要核心設(shè)備融合柱上開關(guān)和FTU終端的開發(fā)功能應(yīng)用創(chuàng)新，從各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)看出具有一定的成效。并對配電自動(dòng)化建設(shè)中瓶頸問題提出展望，分析配電自動(dòng)化應(yīng)從簡易到實(shí)踐的循序漸進(jìn)的應(yīng)用過程，以供相關(guān)單位參考。