如何在配電網(wǎng)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化

張?zhí)鞁?周良濤

1.國(guó)網(wǎng)西安供電公司 陜西 西安 710032；

2.國(guó)網(wǎng)西安市鄠邑區(qū)供電公司 陜西 西安 710300

引言

配電系統(tǒng)及其設(shè)備分布十分寬泛，配電自動(dòng)化必將成為電力行業(yè)的主流方向。要實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，需要考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平和配網(wǎng)情況，在經(jīng)濟(jì)能力許可的情況下規(guī)劃運(yùn)作，有計(jì)劃實(shí)施城網(wǎng)改造，分階段進(jìn)入配電自動(dòng)化建設(shè)，從而逐步建立一套配電自動(dòng)化大系統(tǒng)。

1 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)介

配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化，指的是饋電線路利用故障檢測(cè)、有效隔離，使配網(wǎng)盡快恢復(fù)正常的供電秩序。自動(dòng)化處理，涵蓋了兩個(gè)部分[1]：①自動(dòng)化開(kāi)閉；②線路恢復(fù)。饋線自動(dòng)化主站系統(tǒng)支持多種不同的通信技術(shù)，如無(wú)限、光纖、以太網(wǎng)等，以網(wǎng)絡(luò)為載體。這些方式與我國(guó)國(guó)情較為符合，對(duì)供電網(wǎng)今后的發(fā)展十分有益。如今，光纖以太網(wǎng)成為社會(huì)上使用頻次最高、最為高效的通信方式。主站系統(tǒng)需以太網(wǎng)絡(luò)為依托，建立三網(wǎng)合一系統(tǒng)，確保長(zhǎng)距離、安全通信。

對(duì)饋線自動(dòng)化主站系統(tǒng)而言，不論主、子站層又或是站端層，都要完全地獨(dú)立。即便有某些意外情況，供電系統(tǒng)很少會(huì)有過(guò)多的變化。子站層：面向站端設(shè)備來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，同時(shí)對(duì)非故障區(qū)予以自動(dòng)診斷、自動(dòng)恢復(fù)。假設(shè)主站不小心癱瘓，則子站層此時(shí)也會(huì)繼續(xù)工作，完成后續(xù)的通信任務(wù)。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。主站系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)建立專門(mén)的以太網(wǎng)分層體系，確保路由器、IP層路由二者可以分享數(shù)據(jù)。應(yīng)用層上，根據(jù)交換功能對(duì)其他子站進(jìn)行連接。

2 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的要求

2.1 故障檢測(cè)的精準(zhǔn)性

饋線自動(dòng)化的建設(shè)與實(shí)施，有助于精準(zhǔn)檢測(cè)和定位配網(wǎng)系統(tǒng)隱藏的故障。究其根源，配電終端支持自動(dòng)、智能檢測(cè)，以結(jié)果為導(dǎo)向來(lái)識(shí)別故障類型、程度。這就說(shuō)明，檢測(cè)信號(hào)究竟是否科學(xué)，實(shí)質(zhì)上也會(huì)對(duì)饋線自動(dòng)化建設(shè)任務(wù)和實(shí)施方案產(chǎn)生影響。我們編制自動(dòng)化方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置專門(mén)的配電終端，保證檢測(cè)信號(hào)的精準(zhǔn)性。要確保故障檢測(cè)、保護(hù)動(dòng)作完全匹配，配電終端才能實(shí)時(shí)地捕獲各時(shí)段的故障信號(hào)，并先于饋線開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作前?？梢?jiàn)，判斷故障電流的具體幅值，檢測(cè)持續(xù)時(shí)間都是十分重要的事情。

2.2 故障隔離的快速性

一般來(lái)說(shuō)，主、子配電站均可以接收配電終端傳遞出來(lái)的故障信息。利用各項(xiàng)措施，精準(zhǔn)定位故障的各個(gè)區(qū)段，下達(dá)指令。根據(jù)遙控指令，對(duì)這些故障進(jìn)行自動(dòng)隔離。為完成上述動(dòng)作，我們對(duì)配網(wǎng)饋線進(jìn)行設(shè)置時(shí)，也要在底層預(yù)先留出隔離空間如果底層最終隔離失敗，則逐層往上。這樣的話，故障隔離才能更加精準(zhǔn)、快速。

2.3 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的慎重性

饋線自動(dòng)化的科學(xué)、安全性，關(guān)系到整個(gè)配電系統(tǒng)后期的運(yùn)行質(zhì)量。因此，對(duì)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化建設(shè)時(shí)，需要慎重地考慮網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。換言之，要仔細(xì)地檢查故障情況，確保隔離到位。同時(shí)，提供充足的備用電源。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)，不允許超出備用電源最大的容量；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，需要盡量減小和控制系統(tǒng)的線損，力求最小化。

3 饋線自動(dòng)化在配網(wǎng)管理中的作用

3.1 有利于減少系統(tǒng)的損害

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建，有助于提高供電質(zhì)量，動(dòng)態(tài)監(jiān)督電網(wǎng)線路上引起的電壓變化。通常，自動(dòng)化技術(shù)能夠和無(wú)功補(bǔ)償電容器進(jìn)行組合，促進(jìn)分段投切。同時(shí)，對(duì)輸出電壓進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié)，以評(píng)估對(duì)變壓器帶來(lái)的影響。饋線自動(dòng)化有較高的調(diào)節(jié)功能，能夠確認(rèn)電壓合格率，滿足用戶群體的電壓需求，使服務(wù)水平得到大幅度提升。配網(wǎng)管理時(shí)，饋線自動(dòng)化技術(shù)可以很好地對(duì)配網(wǎng)管理方面的問(wèn)題進(jìn)行解決，減小對(duì)網(wǎng)絡(luò)的損害。利用切入處理，達(dá)到管控之目的，保證管理效果。

3.2 有助于狀態(tài)檢修

配電網(wǎng)系統(tǒng)中，維護(hù)成本的支出比相對(duì)偏高，無(wú)法保證成本水平。依托饋線自動(dòng)化技術(shù)，能夠全面地監(jiān)督配電系統(tǒng)、設(shè)備在不同時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)，編制科學(xué)的檢修方案，防止盲目。該過(guò)程中，需結(jié)合監(jiān)督數(shù)據(jù)，進(jìn)行針對(duì)性檢修。在保證工作效果的同時(shí)，幫助企業(yè)節(jié)省管理成本。另外在狀態(tài)維修期間，人工操作量也會(huì)相應(yīng)地減少。

3.3 減少停電時(shí)間

配網(wǎng)管理中，饋線自動(dòng)化技術(shù)本身支持自動(dòng)隔離、智能化管理。在故障檢修中，有助于縮短停電范圍。在無(wú)故障區(qū)域，以盡快速度恢復(fù)供電，解決用電服務(wù)方面的問(wèn)題。當(dāng)配網(wǎng)出現(xiàn)故障后，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)立即對(duì)故障進(jìn)行定位，采取針對(duì)性的隔離方案進(jìn)行檢修。檢修結(jié)束后立即供電，根據(jù)眼前情形來(lái)對(duì)供電管理模式、內(nèi)容做出創(chuàng)新，優(yōu)化用電管理系統(tǒng)，促進(jìn)科學(xué)管控。

4 實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 饋線自動(dòng)化測(cè)控終端技術(shù)

測(cè)控終端，可以對(duì)配電主站本身的壓力予以分擔(dān)，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行很有益處。該技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)：不論溫度是高還是低，基本都不會(huì)出現(xiàn)故障，能夠很好地應(yīng)對(duì)外部環(huán)境。另外，測(cè)控終端技術(shù)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別、隔離故障信息，建立恢復(fù)方案，提升配網(wǎng)運(yùn)行整體的自動(dòng)化水平。

4.2 系統(tǒng)主站及通信技術(shù)

一直以來(lái)，通信技術(shù)均是阻礙配電自動(dòng)化的必備要素?，F(xiàn)如今，市面上有多種不同類型的光線設(shè)備，其價(jià)格持續(xù)在縮水。而光線通信，迅速成為配電自動(dòng)化典型的應(yīng)用。若是某個(gè)站點(diǎn)無(wú)法提供充足的電源，導(dǎo)致該環(huán)路上剩下的其他站點(diǎn)也無(wú)法安全地通信，則有必要使用太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)是以光線傳輸為載體，利用無(wú)源光纖、點(diǎn)－點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。針對(duì)因敷設(shè)原因?qū)е鹿饩€覆蓋不到的地方，需要聯(lián)合使用通信載波技術(shù)。盡管這項(xiàng)技術(shù)存在偶然掉線的情況，但安裝步驟簡(jiǎn)單，受外力的干擾小。因此，能夠適應(yīng)配電自動(dòng)化應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，是理想的現(xiàn)代通信方式。

4.3 DMS技術(shù)

配電管理系統(tǒng)，有兩個(gè)核心的構(gòu)成要件，一是開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)，二是多個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用子系統(tǒng)。DMS具備豐富、齊全的功能，調(diào)度員利用該技術(shù)可以對(duì)配電網(wǎng)實(shí)施規(guī)范化管理，提高配網(wǎng)運(yùn)行水平。如：SCADA、控制室管理、高級(jí)應(yīng)用軟件。除上述外，DMS技術(shù)也可以智能地診斷系統(tǒng)在運(yùn)行階段的某些故障，促進(jìn)全面隔離，提高供電水平、質(zhì)量。一個(gè)科學(xué)的配電管理系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)匯集多種不同的應(yīng)用軟件和子系統(tǒng)，以發(fā)揮最佳的效益。

5 配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的優(yōu)化對(duì)策

5.1 優(yōu)化饋線自動(dòng)化調(diào)試模式

投運(yùn)前，要對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)做好調(diào)試。這是由于，集中型饋線自動(dòng)化是一種連接高、局部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的綜合系統(tǒng)，對(duì)對(duì)時(shí)、通訊均有嚴(yán)格的要求，能夠智能地完成調(diào)試，編制合理的方案。同時(shí)，人員、設(shè)備均需達(dá)到很高的水準(zhǔn)。系統(tǒng)測(cè)試需耗費(fèi)很久的時(shí)間，測(cè)試效率不高，這就對(duì)饋線自動(dòng)化投入造成不利的影響。調(diào)試有如如下目標(biāo)：一是查看配網(wǎng)終端功能，判斷故障感應(yīng)、報(bào)送是否合理，報(bào)送，同時(shí)對(duì)遙控操作命令做出必要的響應(yīng)，檢查終端、主站二者的通訊連接是否安全，主站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠懿荒軡M足現(xiàn)場(chǎng)需求?，F(xiàn)有模式下，建議將調(diào)試拆解為若干分支任務(wù)，并選擇針對(duì)性的調(diào)試方法[2]：①利用廠內(nèi)調(diào)試，對(duì)設(shè)備功能進(jìn)行檢查。②現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)，對(duì)通訊信道能否安全進(jìn)行檢查；③上述步驟均是在正常操作下挖出，使配網(wǎng)主站邁入仿真模式，對(duì)配網(wǎng)主站進(jìn)行綜合地測(cè)試。根據(jù)上述方法、策略，保證系統(tǒng)投運(yùn)前進(jìn)行測(cè)試，減少人力投入。

5.2 加強(qiáng)集中型饋線自動(dòng)化與繼電保護(hù)的配合

和繼電保護(hù)一樣，饋線自動(dòng)化有著同樣的保護(hù)功能。集中型饋線自動(dòng)化，適合配網(wǎng)主線、干線，但線路存在若干不同的分支，其分布毫無(wú)規(guī)律率。想要全面覆蓋，對(duì)系統(tǒng)配置也會(huì)有較大的難度。但是，運(yùn)維任務(wù)量同樣也會(huì)增長(zhǎng)，擴(kuò)大企業(yè)的成本。因此，有必要強(qiáng)化繼電保護(hù)配合，提高配網(wǎng)系統(tǒng)的安全系數(shù)。集中型饋線自動(dòng)化，通常會(huì)考慮如下不同的優(yōu)化策略：一是用于干線、主線，能夠?qū)⒇?fù)荷開(kāi)關(guān)投放于干線路徑上；二是斷路器投入到分界開(kāi)關(guān)，能夠增加過(guò)流保護(hù)，且相比出線開(kāi)關(guān)延時(shí)更少。假如分支線路存在故障，此時(shí)分支斷路器馬上會(huì)跳閘，不會(huì)影響主線、干線。如果主線、干線均存在故障，出線開(kāi)關(guān)則必然會(huì)跳閘，以自動(dòng)化方式對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行隔離。

6 饋線自動(dòng)化需解決的問(wèn)題

6.1 無(wú)電源端斷故障判別

為在短期內(nèi)盡快對(duì)故障線路進(jìn)行供電恢復(fù)，有必要將雙端位置的斷路器予以提前斷開(kāi)。假設(shè)饋線不能安全供電，其上游系統(tǒng)也會(huì)將電源補(bǔ)給和傳輸?shù)焦收蠀^(qū)域。但是下游在供電方面沒(méi)有保障。假如上游斷路器提前動(dòng)作，則下游電源也會(huì)立即被切斷?？梢?jiàn)，無(wú)電源端故障判別很有必要，也是饋線自動(dòng)化的關(guān)鍵。

為保護(hù)整個(gè)饋線通道，比較理想的舉措是引入電壓量。結(jié)合電流原理，優(yōu)先保護(hù)故障點(diǎn)上游，而下游保護(hù)套用的是低電壓原理。遇到故障后，有電源端也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的故障電壓[3]。相反，無(wú)電源故障端此時(shí)會(huì)減少原來(lái)的電壓。系統(tǒng)在具體運(yùn)行階段，受電動(dòng)機(jī)還有電壓負(fù)荷的干擾，個(gè)別斷路器會(huì)順勢(shì)跳閘。該情況下，在下游系統(tǒng)位置，非故障電壓也會(huì)意外地逆向上升，而不是降低。對(duì)于上述現(xiàn)象，有必要利用饋線到戶，也可以是拒動(dòng)保護(hù)，來(lái)消除潛在的故障，適應(yīng)配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的變化需求。

6.2 三相故障加速

配網(wǎng)饋線自動(dòng)化中，三相故障加速相對(duì)常見(jiàn)。如：在故障點(diǎn)下游，幾乎看不見(jiàn)非故障相。對(duì)區(qū)段電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，有時(shí)電壓、電流都不會(huì)有過(guò)多的變化。遇到三相故障后，當(dāng)前通道也會(huì)完全實(shí)效，不再有任何保護(hù)效用，而三相斷路器動(dòng)作，此時(shí)也做不到同步。饋線自動(dòng)化時(shí)，三相故障加速也是要妥善處理的問(wèn)題。

6.3 線路空載加速

線路空載加速，同樣也是配網(wǎng)饋線自動(dòng)化中十分典型的故障。一旦饋線不對(duì)稱，無(wú)電源端也會(huì)縮短對(duì)低電壓的保護(hù)時(shí)間。相反，有電源端會(huì)根據(jù)健全相的現(xiàn)實(shí)情形，加強(qiáng)自我保護(hù)，盡快將故障予以切除。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，某些情況下故障可能沒(méi)有辦法徹底切除，這是導(dǎo)致線路空載加速的直接原因。對(duì)此，需待過(guò)流保護(hù)結(jié)束后適當(dāng)?shù)匮訒r(shí)跳閘。配網(wǎng)饋線自動(dòng)化中，我們要盡量避免這種情況。

6.4 保護(hù)裝置的供電

配電網(wǎng)饋線運(yùn)行時(shí)，其保護(hù)裝置多數(shù)情況下是自饋線電源處完成取電。假如饋線失電，則該保護(hù)裝置同樣也得不到電源保護(hù)，斷路器不能自動(dòng)跳開(kāi)。正因?yàn)榇?，如何?duì)保護(hù)裝置進(jìn)行安全供電，這是饋線自動(dòng)化建設(shè)中極為重要的事情。如今，國(guó)內(nèi)已有多種不同的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，利用分段器或是重合器動(dòng)作，對(duì)饋線故障進(jìn)行識(shí)別、切斷或是隔離，以確保非故障區(qū)繼續(xù)獲得供電。但該過(guò)程中，一旦斷路器動(dòng)作太過(guò)頻繁，饋線也將承受巨大的短路沖擊，從而延長(zhǎng)線路供電整體的恢復(fù)時(shí)間。針對(duì)基于通信網(wǎng)絡(luò)建立的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，可能會(huì)有諸多不適應(yīng)。為此，我們有必要采取針對(duì)性的解決措施，為保護(hù)裝置提供安全、持續(xù)的供電，促進(jìn)配網(wǎng)饋線自動(dòng)化。

7 結(jié)束語(yǔ)

伴隨電力技術(shù)的創(chuàng)新，未來(lái)配網(wǎng)饋線自動(dòng)化也會(huì)邁入規(guī)范、智能化方向。尤其當(dāng)人類研發(fā)出一次切除故障，非故障區(qū)段不停電這種新型的饋線自動(dòng)化模式后，配網(wǎng)系統(tǒng)必將達(dá)到更高的運(yùn)行水平。不過(guò)，配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化仍有各種波動(dòng)性因素，企業(yè)要注重電力技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，推動(dòng)電力行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。