配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行故障及系統(tǒng)應(yīng)用研究

楊麗冰

(蘭州倚能電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司 甘肅 蘭州 730000)

0 引言

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用是確保配網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,監(jiān)測(cè)配網(wǎng)運(yùn)行狀況,快速處理故障。配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的運(yùn)行基礎(chǔ)是自動(dòng)化控制、電子通信、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù),在很大程度上想要促進(jìn)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的高速發(fā)展,必須進(jìn)一步提升配網(wǎng)的智能化水平,以此促進(jìn)調(diào)度自動(dòng)化性能的提升[1]。但從目前配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行現(xiàn)狀來看,仍存在諸多問題,引發(fā)的故障種類和數(shù)量也相對(duì)較多。由此,從實(shí)際情況入手,強(qiáng)化對(duì)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用,從而確保配網(wǎng)的高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行,切實(shí)滿足各類用戶的用電需求[2]。

1 配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行中的常見問題

從配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程來看,不僅存在技術(shù)性和功能性的問題,還存在一定的管理方面問題,從而引發(fā)配網(wǎng)調(diào)度出現(xiàn)故障。由此,必須對(duì)這些故障問題的成因進(jìn)行深度分析,有助于后續(xù)管控工作的實(shí)施。

1.1 自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)不足,存在管理漏洞

目前配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行體系的建設(shè)過程中,相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用與運(yùn)維,以及故障處置系統(tǒng)均需要規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)體系作為支持。在制動(dòng)化運(yùn)行體系的建設(shè)中難免會(huì)涉及諸多技術(shù)內(nèi)容與管理工作,具有較高的復(fù)雜程度,倘若不具備規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)體系支持必然會(huì)造成一定的運(yùn)行故障,嚴(yán)重限制配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。同時(shí),由于制度性缺陷的存在,也會(huì)導(dǎo)致調(diào)度管理出現(xiàn)漏洞,影響整體配網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率,無法提供良好的供電服務(wù)保障[3]。

1.2 功能配套體系健全度不足,功能模式單一

目前,針對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行體系而言,在其功能設(shè)置方面大多數(shù)的精力均投入到供電服務(wù)保障之中,在故障的自動(dòng)化檢測(cè)與排查功能方面的設(shè)計(jì)稍顯不足。倘若配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行中出現(xiàn)故障,難以及時(shí)對(duì)故障情況進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè),則會(huì)采用停電的方式進(jìn)行排查,從而給影響配網(wǎng)供電的質(zhì)量。

1.3 信息共享機(jī)制建設(shè)有缺陷

現(xiàn)實(shí)情況下,不同供電企業(yè)之間難以實(shí)現(xiàn)信息資源的有效共享。而對(duì)于配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行而言,無論是運(yùn)行過程中的故障處置,還是日常運(yùn)維工作,均需要相關(guān)的信息作為支持,才能保證故障處置的效率。但從目前來看,配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行中發(fā)生的故障問題,一般均處于孤島環(huán)境之中,難以從外界有效接入予以解決[4]。

2 配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行故障情況分析

2.1 配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)

以某城區(qū)配網(wǎng)為例,其負(fù)荷情況具有明顯的“兩峰兩谷”特點(diǎn),存在冬夏兩個(gè)高峰和春秋兩個(gè)低谷,受季節(jié)影響顯著。表1所示為2020年該配網(wǎng)發(fā)生故障的情況。

表1 某城區(qū)2020年配網(wǎng)故障統(tǒng)計(jì)

(1)配網(wǎng)線路開關(guān)跳閘。其中配網(wǎng)線路開關(guān)跳閘發(fā)生瞬時(shí)故障的原因在于設(shè)備裸露點(diǎn)出現(xiàn)異物搭接。需要對(duì)無原因試送成功的線路開關(guān)開展全面檢查,及時(shí)核校調(diào)整保護(hù)配備不合理的開關(guān)定值,并強(qiáng)化與業(yè)務(wù)、配搶部門的協(xié)作,實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速定位與處理,進(jìn)而提升配網(wǎng)供電的可靠性。

(2)10 kV出線開關(guān)跳閘。其中10 kV出線開關(guān)跳閘故障的主要原因包括以下幾個(gè)方面:第一,配網(wǎng)主線路裸露點(diǎn)較多,受大風(fēng)天氣影響嚴(yán)重。瞬時(shí)短路故障,尤其是因樹線矛盾造成的開關(guān)跳閘能夠重合成功。第二,配網(wǎng)公用設(shè)備自身缺陷影響,加之管理缺失,巡視、消缺不及時(shí)、不到位。第三,難以在計(jì)劃?rùn)z修方案中納入用戶設(shè)備,用戶設(shè)備更新速度遠(yuǎn)不及配網(wǎng),在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行要求方面偏低,并且存在設(shè)備絕緣老化、惡劣天氣耐受力較差的問題,導(dǎo)致故障頻發(fā)影響配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行。第四,受市政建設(shè)施工影響,由于挖斷電纜引發(fā)跳閘故障[5]。

(3)10 kV出線接地。其中10 kV出線接地故障的主要原因?yàn)橛脩糇孕蟹种Ь€路、外部施工以及樹線矛盾等?？梢酝ㄟ^強(qiáng)化用戶設(shè)備管理、完善線路標(biāo)識(shí)、與市政建設(shè)部門加強(qiáng)溝通、協(xié)調(diào)園林部門實(shí)時(shí)修剪樹線矛盾嚴(yán)重區(qū)域的樹木等手段來改善配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的水平。

2.2 公網(wǎng)設(shè)備依照內(nèi)外部故障原因劃分

表2所示為公網(wǎng)設(shè)備的故障原因分類。

表2 某城區(qū)配網(wǎng)公網(wǎng)設(shè)備的故障原因分類

在上述統(tǒng)計(jì)的故障內(nèi)外部原因中,線路外破占比最多,分析其原因在于:現(xiàn)階段配網(wǎng)建設(shè)規(guī)模持續(xù)增大,電纜線路的數(shù)量與日俱增,加上市政建設(shè)等施工情況的影響,導(dǎo)致電纜線路被破壞的故障頻發(fā)?？梢酝ㄟ^強(qiáng)化電纜線路標(biāo)識(shí)、協(xié)調(diào)市政建設(shè)、通信等部門對(duì)電纜線路進(jìn)行合理規(guī)劃,強(qiáng)化媒體宣傳等方式增強(qiáng)相關(guān)單位及人員對(duì)電力設(shè)施的保護(hù)意識(shí)。與此同時(shí),還需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)維管理工作,進(jìn)行定期的檢查,對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行及時(shí)的記錄與處理[6]。

3 配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)總體框架

所構(gòu)建的配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)前置接入采用雙通道接入,前置服務(wù)器為雙機(jī)冗余配置,網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)模式。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器則采用三臺(tái)集群方式,借助集群技術(shù)的均衡負(fù)載實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢和統(tǒng)計(jì)等功能,系統(tǒng)的電源模塊為熱插拔配置。配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中配調(diào)工作站與系統(tǒng)主網(wǎng)直接接入,而配調(diào)子站則以遠(yuǎn)程工作站的形式與系統(tǒng)主網(wǎng)相連,相互之間采用4 M的專用通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。用戶能夠借助系統(tǒng)的Web現(xiàn)實(shí)對(duì)配網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的實(shí)際情況有所了解。

3.2 硬件配置

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件配置為:PC服務(wù)器與工作站采用IBM主流廠商生產(chǎn),相關(guān)硬件配置均是當(dāng)前同等規(guī)模系統(tǒng)的主流配置,可滿足5～8年內(nèi)配網(wǎng)的發(fā)展需求。同時(shí),硬件配置的生產(chǎn)廠商能夠在系統(tǒng)壽命之內(nèi)提供可靠的備品支持與維修養(yǎng)護(hù)服務(wù)。

3.3 軟件平臺(tái)

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)支持混合平臺(tái),主服務(wù)器卡采用Windows、Linux等多種操作系統(tǒng),配調(diào)工作站采用Windows系統(tǒng)。在軟件設(shè)計(jì)中,應(yīng)保證系統(tǒng)支持符合CIM/XML標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件的傳輸,具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用程序接口,并且系統(tǒng)的軟件需要具有較強(qiáng)的可拓展性和開放性。

3.4 系統(tǒng)建設(shè)方案

對(duì)于配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)而言,其主站可以建設(shè)在調(diào)度中心的自動(dòng)化機(jī)房之中,具備圖庫一體化功能,可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理與維護(hù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式采用混合數(shù)據(jù)模式,可依照數(shù)據(jù)來源不同實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共存。此外,系統(tǒng)應(yīng)具有遙信、遙測(cè)、遙控功能。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中對(duì)于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取,采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的模式,在現(xiàn)有RMR系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、節(jié)能管理系統(tǒng)等基礎(chǔ)上獲取到所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí),在現(xiàn)有系統(tǒng)中增設(shè)配網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)站,建立轉(zhuǎn)發(fā)順序表,借助101或102規(guī)約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的自行轉(zhuǎn)發(fā)。此外,待配網(wǎng)饋線終端與變壓器監(jiān)測(cè)終端數(shù)量充足之后,可增設(shè)前置單元直接采集相關(guān)的配網(wǎng)數(shù)據(jù)。考慮到數(shù)據(jù)的安全性問題,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中主要采用串口方式進(jìn)行傳輸,從而避免不同系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連情況對(duì)數(shù)據(jù)安全傳輸帶來的影響。

3.5 系統(tǒng)主要功能及應(yīng)用

(1)故障檢測(cè)

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)承載著配網(wǎng)系統(tǒng)中的大量功能,其中最為重要的功能之一就是確保配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,也就是故障檢測(cè)功能,這是自動(dòng)化系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)比下最大的優(yōu)勢(shì)。配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的故障檢測(cè)一方面可以根據(jù)配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)出的預(yù)警信息,如保護(hù)信號(hào)或檢測(cè)信號(hào),配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在接收到這些信號(hào)時(shí),即可向變電站和配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出故障預(yù)警及自動(dòng)化指令,以此避免出現(xiàn)進(jìn)一步的損失。另一方面,配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠依照預(yù)警信號(hào)對(duì)故障問題進(jìn)行性質(zhì)判斷,大致判斷出故障情況,屬于永久性故障或是短期性故障,從而通過判斷結(jié)果為故障處理人員提供直觀的指引,便于故障處理人員在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查找,及時(shí)處理,顯著提高故障處理時(shí)效。

(2)故障定位

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)還具有精準(zhǔn)的故障定位功能,借助饋線終端發(fā)出的預(yù)警信號(hào),綜合配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷,進(jìn)而準(zhǔn)確定位故障發(fā)生的區(qū)域,便于故障處理人員的及時(shí)檢修,從而提供更穩(wěn)定的供電服務(wù)保障。

(3)支持多類型通道,實(shí)現(xiàn)靈活通信

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用過程中,需要支持不同介質(zhì)的通信通道,如光纖、微波、以太網(wǎng)、CDMA/GPRS/SCD等;同時(shí)還需要支持不同類型的通信規(guī)約,并支持不同的信號(hào)傳輸速率。此外,該系統(tǒng)的通信功能還需具有友好的人機(jī)交互界面,支持軟件在線設(shè)置各終端的參數(shù)選擇。

(4)支持規(guī)約自定義

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用需要構(gòu)建豐富的規(guī)約庫,包括IEC104、IEC102、DL476-92、CDT82、SCI1801等規(guī)約,且具有相應(yīng)的擴(kuò)充能力。同時(shí),配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)需具備規(guī)約自定義功能,用戶可依照自身所使用的規(guī)約情況進(jìn)行自定義,大幅縮短系統(tǒng)應(yīng)用的調(diào)試時(shí)間。

(5)豐富的計(jì)算功能

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)支持多種計(jì)算公式,如指數(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、絕對(duì)值運(yùn)算、四則運(yùn)算等,同時(shí)系統(tǒng)也支持邏輯和條件判斷運(yùn)算。系統(tǒng)不僅具有常用計(jì)算公式庫,用戶也可以根據(jù)需求情況對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行自定義,并將其加入計(jì)算公式庫之中。由此,借助此系統(tǒng)能夠完成電力系統(tǒng)中的通用計(jì)算,如總加計(jì)算、限值計(jì)算、平衡計(jì)算、線損計(jì)算、統(tǒng)計(jì)計(jì)算等。用戶在實(shí)際應(yīng)用過程中,可以對(duì)計(jì)算程序的啟動(dòng)方式進(jìn)行靈活的自定義,可選擇周期觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā)或隨機(jī)觸發(fā)的方式。此外,系統(tǒng)具有較強(qiáng)的判斷能力與派生量計(jì)算能力,對(duì)于計(jì)算判斷而言,在線路檢修時(shí)采用旁路進(jìn)行替代的情況下,系統(tǒng)可以記錄旁路的相關(guān)數(shù)值替代線路數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,又如在通信節(jié)點(diǎn)發(fā)生抖動(dòng)導(dǎo)致遙信出現(xiàn)誤動(dòng)狀況時(shí),系統(tǒng)可以借助慢遙信處理對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行辨別和屏蔽。而對(duì)于派生量計(jì)算而言,此系統(tǒng)能夠針對(duì)所采集到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算,并派生出新的狀態(tài)量或模擬量。派生量能夠與采集量進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、處理與計(jì)算。

(6)可視化功能

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有分布式全圖形的人機(jī)交互界面,便于操作員的使用,且界面顏色協(xié)調(diào)、畫面不抖動(dòng)。在人機(jī)交互界面中還具有統(tǒng)一完整的圖形規(guī)范,所有界面操作及系統(tǒng)風(fēng)格完全統(tǒng)一。在Web方式下系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)任意漫游,具有輔助導(dǎo)航圖的功能,能夠完整顯示出整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的一次接線圖形,漫游過程平滑自然,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)。在系統(tǒng)中,圖形默認(rèn)為Svg格式,并支持Cdr、Fh、Dwg等矢量圖形的導(dǎo)入。同時(shí),圖形支持多層顯示,既有全景、又含細(xì)節(jié)。操作員可以依照不同的比例因子對(duì)合適的圖形層次進(jìn)行選擇,例如可以從電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖轉(zhuǎn)到廠站級(jí)網(wǎng)絡(luò)圖,再轉(zhuǎn)到饋電線網(wǎng)絡(luò)圖,能夠在圖像放大或縮小的過程中自動(dòng)選擇合適的圖形層次。各層均具有圖形符號(hào)自定義功能,可將圖形符號(hào)定義為元件,也可反向?qū)⒃x為平面圖,并賦予相應(yīng)的級(jí)別。此外,系統(tǒng)可以對(duì)任何平面圖進(jìn)行隨意調(diào)用,既可獨(dú)立顯示,也可疊加顯示,平面圖內(nèi)可依照條件篩選顯示相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

(7)報(bào)表管理

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的報(bào)表管理功能,可自動(dòng)生成各種報(bào)表,其操作完全與Excel軟件兼容,可實(shí)現(xiàn)二者間的隨意轉(zhuǎn)換。同時(shí),報(bào)表管理支持Web系統(tǒng)的xls格式文件下載。

4 優(yōu)化配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的策略

4.1 健全信息共享機(jī)制

對(duì)于配網(wǎng)調(diào)度管理而言,傳統(tǒng)配網(wǎng)調(diào)度管理相對(duì)封閉,但隨著自動(dòng)化體系的持續(xù)完善,已經(jīng)打破現(xiàn)有發(fā)展困境,不同管理部門或多個(gè)供電企業(yè)之間已經(jīng)成功構(gòu)建信息共享機(jī)制,但在健全程度上卻有所不足,尤其是面向故障類信息的共享。由此,在應(yīng)用配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,需要集成電力行業(yè)現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)信息資源,針對(duì)配網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中的故障信息建設(shè)更為高效、科學(xué)的信息共享機(jī)制,從而充分發(fā)揮出故障信息的應(yīng)用價(jià)值,進(jìn)一步提升配網(wǎng)調(diào)度的故障處理能力。

4.2 優(yōu)化豐富系統(tǒng)功能

配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用功能應(yīng)引起相關(guān)人員的關(guān)注,考慮配網(wǎng)建設(shè)智能化、信息化水平的提升,以及配網(wǎng)運(yùn)維、持續(xù)供電、故障檢測(cè)等方面提出的高要求,有必要采用更為合理的規(guī)劃方案對(duì)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)有功能模式進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化?？梢约哟笤谙到y(tǒng)故障檢測(cè)及巡檢方面的投入力度,強(qiáng)化系統(tǒng)故障檢測(cè)與處理方面的功能模塊及作用。由此,才能更有效地排除不良因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的干擾,避免故障問題的發(fā)生,進(jìn)而提升系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)功能。此外,還需要結(jié)合實(shí)際需求情況,對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)模式進(jìn)行創(chuàng)新,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的針對(duì)性和預(yù)防性處理[7]。

5 結(jié)語

綜上所述,針對(duì)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行而言,必須加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障及故障成因的深入了解。供電企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用的重視,不斷強(qiáng)化配網(wǎng)的智能化建設(shè)水平,進(jìn)而確保配網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。同時(shí),配網(wǎng)調(diào)度管理人員和故障處理人員也應(yīng)保持積極、正確的工作態(tài)度,持續(xù)完善配網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化管理流程,借助合理的技術(shù)手段和科技方法排除故障及隱患,強(qiáng)化對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量與效率的兼顧,進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。