基于配網(wǎng)自動化的故障處理技術(shù)的應(yīng)用研究

王 軍

（國網(wǎng)晉中供電公司，山西 晉中 030600）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的日益壯大和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，各行各業(yè)都迎來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。電力行業(yè)作為國家重點(diǎn)支持行業(yè)之一，在當(dāng)前社會中占據(jù)著重要地位，因此必須重視電力智能化建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，然而僅僅依靠人工監(jiān)管已經(jīng)無法跟上電網(wǎng)的發(fā)展步伐，需要進(jìn)行大規(guī)模的電網(wǎng)鋪設(shè)。為了滿足這一需求，應(yīng)利用現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)對電力資源的有效整合與合理分配。配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，也是供電服務(wù)過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。對于分銷網(wǎng)絡(luò)和所收集到的信息進(jìn)行深入分析和精細(xì)加工處理，以達(dá)到最佳效果。為確保電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，必須將計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融合，實現(xiàn)系統(tǒng)化、科學(xué)化的管理。

1 配電網(wǎng)的自動化

在整個電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)扮演著至關(guān)重要的角色，通過輸電線路將電力輸送至各個能源用戶，為整個電網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的能源支持。在10 kV 中壓系統(tǒng)中，配電網(wǎng)自動化技術(shù)通常被安裝在主變低壓側(cè)和電網(wǎng)系統(tǒng)低壓母線側(cè)，以便將電能輸送至用戶。通過實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，能夠?qū)崿F(xiàn)對全線設(shè)備的全面監(jiān)控，同時結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境和地理情況進(jìn)行系統(tǒng)化的控制和管理。

2 對配電網(wǎng)進(jìn)行自動化故障處理模式的分析

當(dāng)前我國的饋線自動化（Feeder Automation，F(xiàn)A）模式繁多，但隨著終端智能化的發(fā)展趨勢，可歸納為2 種不同的模式：一種是本地FA 模式，其運(yùn)行不依賴于主站系統(tǒng)和分站系統(tǒng)；另一種是集中式FA 模式，需要主站、分站系統(tǒng)和相關(guān)支撐設(shè)備的協(xié)同作用，以形成一個自動化終端。為適應(yīng)當(dāng)前形勢，國內(nèi)能源企業(yè)積極推進(jìn)配網(wǎng)自動化的發(fā)展。通過引入分布式電源，可以有效解決傳統(tǒng)配網(wǎng)供電可靠性低、電壓合格率低等問題，進(jìn)而降低線損，改善用戶電能質(zhì)量，以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。然而，電網(wǎng)自動化在10 kV 及以下電網(wǎng)中仍未得到實現(xiàn)。因此，實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化的關(guān)鍵在于實現(xiàn)10 kV 及以下電網(wǎng)的智能化建設(shè)。

2.1 饋線自動化故障處理模式

配電網(wǎng)的饋線自動化系統(tǒng)通常涵蓋了局部饋線自動化、故障定位系統(tǒng)和饋線集中自動化等多個方面，以實現(xiàn)更為高效的電力傳輸和維護(hù)。對于就地方式的運(yùn)行，無須依賴于主站系統(tǒng)和分站系統(tǒng)的支持。在當(dāng)前的配電網(wǎng)自動化改造中，自動控制操作可在現(xiàn)場現(xiàn)有通信系統(tǒng)的運(yùn)行條件下實現(xiàn)，從而有效降低改造成本。

2.1.1 系統(tǒng)故障的定位

故障定位系統(tǒng)會對故障電流路徑進(jìn)行深入分析，然后根據(jù)一次設(shè)備上安裝的故障尋址器精確定位故障的具體位置。當(dāng)線路發(fā)生故障時，電流會流向源側(cè)的故障尋址器，從而提示故障的發(fā)生，而負(fù)荷側(cè)的故障尋址器則不會響應(yīng)，有助于快速定位故障點(diǎn)和運(yùn)行情況。

2.1.2 集中式饋線自動化

通過故障定位系統(tǒng)，集中式饋線自動化實現(xiàn)了斷線故障信息的采集，并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至配電主站系統(tǒng)，對故障情況進(jìn)行分析評估，下達(dá)了解決方案和操作指令。在應(yīng)用集中式網(wǎng)點(diǎn)自動化技術(shù)時，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的硬件設(shè)備將被充分利用，從而實現(xiàn)故障查找功能的高效發(fā)揮，進(jìn)而提高故障定位評估的準(zhǔn)確性。此外，結(jié)合人工評估和計算機(jī)自動化技術(shù)，恢復(fù)故障區(qū)域的電力，能夠有效避免斷路器的重復(fù)重合閘，同時降低電源故障對一次設(shè)備的影響。

2.1.3 就地型饋線自動化

饋線自動化采用基于分段器和重合器的開關(guān)方式，并結(jié)合開關(guān)自身的功能，實現(xiàn)了就地型自動控制。

2.2 就地型饋線自動化故障排除

通過利用線路自動化設(shè)備，結(jié)合配電網(wǎng)和終端層實現(xiàn)現(xiàn)場出線的自動化，包括數(shù)據(jù)交換、故障點(diǎn)查找、故障定位隔離以及部分區(qū)域供電的恢復(fù)。智能配電和重合閘方式是2種主要的電力傳輸方式，各具特點(diǎn)和優(yōu)勢。針對不同地區(qū)的具體情況，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，以便在實際應(yīng)用中做出最佳的選擇。

2.2.1 處理電壓和時間方面的故障

該方法的操作原理在于利用無壓時分閘的開關(guān)機(jī)制，恢復(fù)供電后延時合閘的動作特性，并與出站開關(guān)的二次合閘相協(xié)調(diào)，以處理故障。當(dāng)上級重合器發(fā)生故障導(dǎo)致其跳閘時，該負(fù)荷側(cè)的分段器也會隨之跳閘，接著沿著電路方向逐一合閘，直至合位在配網(wǎng)故障點(diǎn)時，重合器再次跳閘，以隔離該故障點(diǎn)。一旦重合器進(jìn)行了二次重合，能夠恢復(fù)非故障區(qū)域的電力供應(yīng)。

2.2.2 重合閘配合型故障處理方案

采用具備短路電流分?jǐn)嗵匦缘闹睾掀魈娲鷤鹘y(tǒng)的分?jǐn)嚅_關(guān)。在出現(xiàn)故障電流的情況下，可以通過指定的電流時間軸（即I-T 曲線）對故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。若配電網(wǎng)發(fā)生故障，且其電流超過重合器的整定值，則重合器將按照預(yù)設(shè)的順序進(jìn)行多次分合閘操作。在關(guān)閉重合閘的情況下，執(zhí)行上述操作并恢復(fù)原始價值。在未關(guān)閉重合器的情況下，該裝置會自動進(jìn)入鎖定狀態(tài)，只有通過手動復(fù)位才能使其關(guān)閉。

3 配網(wǎng)自動化的故障處理技術(shù)的應(yīng)用

配電網(wǎng)自動化是一種基于各種設(shè)備的自動化技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過實時監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備和線路狀態(tài)信息，快速準(zhǔn)確定位故障信息和故障點(diǎn)的過程[1]。

通過應(yīng)用饋線自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對區(qū)域配電網(wǎng)的實時監(jiān)測和控制。在配電網(wǎng)出現(xiàn)區(qū)域性故障的情況下，配電饋線自動化系統(tǒng)能夠快速而精準(zhǔn)地定位和隔離故障區(qū)域，從而快速恢復(fù)無故障區(qū)域的供電，有效提升配電網(wǎng)的安全性，同時避免人為因素的干擾。

3.1 配電網(wǎng)自動化對電網(wǎng)故障解決的應(yīng)用

通過實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化構(gòu)建，可以顯著提升配電網(wǎng)的可靠性水平，從而有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在配電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)中，衡量配電系統(tǒng)故障處理效率即電壓合格率至關(guān)重要。因此，為了保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須重視10 kV 配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量控制。通過自動化建設(shè)和運(yùn)行配電網(wǎng)，有效降低10 kV電力線路的故障率，同時確保配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3.2 配電網(wǎng)自動化管理模式

盡管一些單位在試點(diǎn)過程中已經(jīng)取得了一定成績，如上海電力公司已建成覆蓋全市范圍的配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System，DMS），實現(xiàn)了全電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行，但其運(yùn)行效果不盡如人意，主要原因在于對配電網(wǎng)自動化模式的理解尚不夠深刻，缺乏戰(zhàn)略管理理念。在實際應(yīng)用中，實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化建設(shè)的關(guān)鍵在于對運(yùn)維管理的精細(xì)化管理[2]。

3.2.1 建立完整的配電臺區(qū)停電信息分析系統(tǒng)

首先，利用可視化工具來展現(xiàn)故障錄波器所采集的數(shù)據(jù)，可以直觀地了解配電臺區(qū)出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象，包括變壓器、斷路器等電力設(shè)備是否出現(xiàn)異常狀況以及產(chǎn)生原因等。

其次，根據(jù)行程開關(guān)背面的隱患記錄和斷線問題記錄，提供了一份故障排除優(yōu)先級表，并將其傳輸至運(yùn)維部門。

最后，核對過載信號的類型，確認(rèn)過載明細(xì)，再利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）中的雷擊位置信息提取需要排除的線段和設(shè)備。

3.2.2 加強(qiáng)對配網(wǎng)自動化設(shè)備的精細(xì)化管理

首先，配網(wǎng)自動化設(shè)備對周遭環(huán)境的要求極為苛刻，特別是在防潮方面的要求更是苛刻。長期處于高濕度環(huán)境中的配網(wǎng)自動化設(shè)備容易遭受死機(jī)和故障的困擾。為提高配網(wǎng)自動化設(shè)備的使用壽命，降低故障率，必須做好日常維護(hù)工作。通過定期巡檢和人工巡視相結(jié)合的方法發(fā)現(xiàn)問題，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

其次，按時啟動遙控器，以確保其正常運(yùn)行。開發(fā)一款交通控制軟件，利用線路拓?fù)渲悄苌煽汕袚Q的交通票，并實現(xiàn)調(diào)度員在低功耗時段的實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)自動化操作。

最后，在當(dāng)前電力配送網(wǎng)絡(luò)的自動化建設(shè)和改造過程中，所收集的主要信息是設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括功率、電流、電壓等。然而，目前大部分企業(yè)都沒有安裝相應(yīng)的在線監(jiān)測裝置，且這些在線監(jiān)測裝置很容易受外界因素影響造成誤報或漏報現(xiàn)象，嚴(yán)重時會導(dǎo)致事故發(fā)生甚至引發(fā)電網(wǎng)大面積停電。因此，可以配置相關(guān)的自動化設(shè)備，如變壓器油溫計、電纜頭溫度計、水位傳感器以及開關(guān)站傳感器等，以實現(xiàn)對設(shè)備異常運(yùn)行狀況的及時、有效感知，從而降低故障發(fā)生的概率[4]。

3.2.3 配電網(wǎng)中各類設(shè)備命名與維護(hù)方法

隨著我國配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其實用性不斷提升，同時不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息交互變得越來越頻繁，因此需要制定一套統(tǒng)一的命名和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DMS）。對設(shè)備命名流程進(jìn)行優(yōu)化和完善，同時實施閉環(huán)設(shè)備命名管理，有助于實現(xiàn)信息的統(tǒng)一管理和系統(tǒng)的開放性提升。在經(jīng)過工作人員上報擬命名方案并經(jīng)過設(shè)施和調(diào)度負(fù)責(zé)人的仔細(xì)核對無誤之后，才能正式發(fā)布設(shè)施命名文件。一旦設(shè)備投入使用，現(xiàn)場工作人員就會對其標(biāo)簽進(jìn)行拍照并上傳，隨后系統(tǒng)會對上傳信息進(jìn)行嚴(yán)格的校驗，以實現(xiàn)對設(shè)備命名的閉環(huán)管控[5]。

3.3 智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)通信系統(tǒng)與故障指示器應(yīng)用

當(dāng)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)線路出現(xiàn)故障時，傳統(tǒng)的排查方式是通過對線路進(jìn)行全面巡檢，以確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。檢查線路后進(jìn)行處理，不僅需要大量人力勞動且效率低下，還容易發(fā)生誤操作事故。為了實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化故障點(diǎn)監(jiān)控，可以在相關(guān)配電系統(tǒng)上安裝故障指示器。故障指示器是一種將信息采集、信號處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芗傻揭黄鸬难b置。它一般由2 個部分構(gòu)成：一部分為信號采集器，另一部分為控制器。故障指示器的作用在于利用設(shè)備本身的電力探測故障線路中電流的變化，并利用自身的照明效果進(jìn)行檢測。一旦信息傳輸至主站，維護(hù)人員可以憑借傳輸數(shù)據(jù)中的信息精準(zhǔn)地定位故障位置，并根據(jù)檢測電流的變化推斷故障類型。協(xié)助人員在一定程度上縮短了定位故障部位和判斷故障類型所需的時間損失，從而提高了維修人員的工作效率，能夠快速修復(fù)故障部位，使線路快速恢復(fù)正常[6]。

4 結(jié) 論

配電網(wǎng)是我國重要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之一，作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分，承擔(dān)著為廣大人民群眾提供可靠電能的重任。配電網(wǎng)的安全直接影響人們的生活質(zhì)量，因此必須確保其安全可靠。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對于居民的日常生活和企業(yè)的正常生產(chǎn)具有至關(guān)重要的意義，是現(xiàn)代社會中不可或缺的重要組成部分。通過采用配網(wǎng)自動化技術(shù)，可以顯著提升人員排除故障的效率，同時有效減少不必要的時間浪費(fèi)。在日常的運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測整個電網(wǎng)線路的運(yùn)行狀況，以確保其高效穩(wěn)定運(yùn)行。此外，隨著自動化和智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，電源線的穩(wěn)定性和可靠性將得到進(jìn)一步提升，從而為消費(fèi)者帶來更加優(yōu)質(zhì)的用電體驗。