配網(wǎng)運維中配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用研究

國網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司 謝永鑫 王逸彬

目前，在我國配網(wǎng)系統(tǒng)中分為三個模塊，分別為電力用戶、發(fā)電廠以及配電網(wǎng)，面對如此較大的規(guī)模要求，需要通過對自動化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)有效控制。配電網(wǎng)框架處于電網(wǎng)系統(tǒng)的末端位置，在連接著輸電網(wǎng)絡(luò)的同時，對各種電力用戶完成連接，實現(xiàn)對電能的供給，在整個電力系統(tǒng)中分布較廣、使用價值高，同時也是較為復(fù)雜的電力系統(tǒng)。因此，需要積極重視對配網(wǎng)系統(tǒng)的運行維護，結(jié)合系統(tǒng)自身特點進一步完善其體制，通過對多個線路設(shè)備的有效監(jiān)控，實現(xiàn)更加精準的遠程控制[1]。

從安全性角度來看，通過對配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用后，可加強對互聯(lián)網(wǎng)資源的挖掘，對互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行充分利用，對電氣設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的參數(shù)能夠詳細記錄，工程人員可以此為基礎(chǔ)，通過程序編寫以及操作指令輸入的方式實現(xiàn)遠程控制，展開有針對性的運維管理。高效率的運維管理模式可快速對系統(tǒng)產(chǎn)生的故障進行分析，盡早檢查出故障隱患，并做好及時處理；從開放性角度來看，由于對網(wǎng)絡(luò)資源進行了大量的應(yīng)用，因此該系統(tǒng)可實現(xiàn)與其他系統(tǒng)之間的有效連接，并通過與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系，達到信息共享的效果，最終逐漸提升配網(wǎng)系統(tǒng)的運行能力[2]。

1 某地配網(wǎng)運維中常見故障及常用配網(wǎng)自動化技術(shù)類型

1.1 閃絡(luò)

閃絡(luò)故障是配網(wǎng)運維中比較常見的故障類型，某電廠在電網(wǎng)建設(shè)的過程中，一些配網(wǎng)線路以及電力設(shè)備受到不可抗力的影響，長期暴露在自然環(huán)境中，導(dǎo)致經(jīng)過長時間影響線路設(shè)備表面出現(xiàn)破損現(xiàn)象，表現(xiàn)絕緣部分受到嚴重損害。

1.2 過電壓

過電壓也是配電系統(tǒng)中常見的故障類型之一，過電壓指的是電壓超過額定值的異?，F(xiàn)象。過電壓可能由多種原因引起，包括雷擊、電力系統(tǒng)事故、電動機起動和停止時的瞬態(tài)過電壓等。過電壓對配電系統(tǒng)的影響是嚴重。首先，過電壓會導(dǎo)致設(shè)備和元件的絕緣損壞，從而增加了設(shè)備故障的風(fēng)險。其次，過電壓還會造成電氣設(shè)備的損毀，使其提前老化甚至失效，給運維工作帶來一定困擾。此外，過電壓還可能引發(fā)系統(tǒng)的短路和火災(zāi)等危險情況，對人身安全和財產(chǎn)造成威脅。面對該故障現(xiàn)象，可通過對配網(wǎng)系統(tǒng)中的電流電壓量進行約束，具體約束過程如下述計算公式所示：Ii≤Iimax、Umin≤Ui≤Uimax，其中：Ii表示配網(wǎng)系統(tǒng)流過的電流，Iimax表示系統(tǒng)最大電流限制，Ui表示系統(tǒng)負荷點產(chǎn)生的實際電壓，Uimin表示電流最大值產(chǎn)生的限制。

1.3 人力資源配置管理

人力資源配置管理故障屬于外部產(chǎn)生的故障，受各種人為因素的影響，在進行資源配置的過程中，有時會出現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計不合理現(xiàn)象，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。另外，在維修過程中，部分工作人員有時會出現(xiàn)檢查失誤的現(xiàn)象，直接造成線路工作效率的下降，對電網(wǎng)整體建設(shè)產(chǎn)生極其不利的影響。為此，需要進一步增強人為意識，重視對人力資源的配置管理。

1.4 監(jiān)控技術(shù)

監(jiān)控技術(shù)是某電廠配網(wǎng)自動化常用技術(shù)類型，通過對該技術(shù)的應(yīng)用，可對系統(tǒng)自身存在的監(jiān)測功能進行改進，對故障頻率進行全面分析。在監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用下，某電廠通過對互聯(lián)網(wǎng)資源的有效利用，進一步實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集與分析，并且對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行合理傳輸，提高了系統(tǒng)整體的維護效果。另外，在監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用下，配網(wǎng)自動化技術(shù)可加強對系統(tǒng)終端數(shù)量的控制，實現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)有效傳遞，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換過程逐漸加快。

1.5 新型通信技術(shù)

新型通信技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，比如某電廠通過對新型通信技術(shù)的利用，實現(xiàn)了信息之間的快速傳遞，保障系統(tǒng)供電的效率，同時還具有良好的電能資源節(jié)省效果以及良好的性價比。在新型通信技術(shù)作用下，某電廠配網(wǎng)系統(tǒng)運行維護過程中產(chǎn)生的信息會進一步完成輸送，后續(xù)在運行維護過程中，通過對光纖通信技術(shù)應(yīng)用完成對設(shè)備的全面檢查，并加強對頻率的有效控制，最終對配網(wǎng)功能進行豐富拓展。例如，某電廠實施配網(wǎng)自動化技術(shù)的過程中，通過自動化系統(tǒng)配電范圍進一步擴大，包括建立多個開閉站、獨立小區(qū)配電、刀閘室和箱式變壓器，其中在信號功能設(shè)置方面進行優(yōu)化改良，具體內(nèi)容見表1。

表1 通信信號功能改良表

1.6 配電系統(tǒng)集中化技術(shù)

某電廠配電系統(tǒng)集中化技術(shù)主要應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，對于配電系統(tǒng)集中化建設(shè)產(chǎn)生重大作用。在配電系統(tǒng)集中化技術(shù)作用下，系統(tǒng)中的用戶信息以及服務(wù)系統(tǒng)之間連接會更加穩(wěn)定，系統(tǒng)維護效果更加突出，實現(xiàn)集中化的統(tǒng)一管理。在集中化技術(shù)作用的下，某電廠系統(tǒng)能源建設(shè)進行不斷改善，使主站與變電站之間的關(guān)系更加穩(wěn)定，最終實現(xiàn)統(tǒng)一的集中化管理，提高系統(tǒng)的正常運行。例如，某電廠在配電線路連接形式上，參數(shù)設(shè)置方面實施集中化處理，具體處理內(nèi)容見表2。

表2 配電線路連接形式集中化處理表

2 配電網(wǎng)自動化技術(shù)在配網(wǎng)運維中的應(yīng)用分析

在對某電廠配網(wǎng)系統(tǒng)進行管理和維護的過程中，通過借助配網(wǎng)自動化技術(shù)來對配網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況進行全面、細致地監(jiān)控，及時地發(fā)現(xiàn)并解決配網(wǎng)系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的故障。在對配網(wǎng)系統(tǒng)進行管理和維護的過程中，通過自動化技術(shù)來對配網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的各種故障進行快速、準確地檢測和定位，通過配電自動化設(shè)備來對故障情況進行詳細的記錄，同時還可以借助配網(wǎng)自動化設(shè)備來及時地將故障信息傳遞給相關(guān)的工作人員。在對配網(wǎng)系統(tǒng)進行管理和維護的過程中，某電廠利用配網(wǎng)自動化技術(shù)來實現(xiàn)配網(wǎng)運維狀態(tài)下的實時監(jiān)控，借助故障自動定位、自動隔離，以及自動恢復(fù)等功能，來對配網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的故障進行有效的處理，最終達到提高配網(wǎng)運維水平和質(zhì)量的目的。

2.1 故障檢測技術(shù)應(yīng)用分析

對于某電廠現(xiàn)有配電網(wǎng)所應(yīng)用的自動化技術(shù)，技術(shù)人員可以對故障監(jiān)測技術(shù)在配網(wǎng)運維中進行全面地應(yīng)用。借助故障檢測技術(shù)，工作人員可以對配網(wǎng)運維過程中的多種故障信息進行有效地采集與分析，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對故障分離方案的編制。同時，還可以自動下達命令，對工作人員進行故障報警提示。某電廠工作人員在對故障檢測技術(shù)進行應(yīng)用的過程中，還對異常故障檢測模塊、二次設(shè)備異常故障問題以及網(wǎng)絡(luò)安全分析等諸多模塊進行有效地設(shè)計應(yīng)用。值得注意的是，配電網(wǎng)自動化運維管理系統(tǒng)的構(gòu)建，需要根據(jù)供電所的實際需求來進行有效地設(shè)計，通過對永久性故障、瞬時故障以及負荷過濾故障進行有效的區(qū)分，借助配電網(wǎng)自動化終端；來對故障程序進行有效的控制。

例如，當(dāng)對話框中的某個節(jié)點中的對應(yīng)饋線運行狀態(tài)出現(xiàn)異常時，對應(yīng)信息欄中不會存在遙信報告的情況，但是故障數(shù)據(jù)欄中的設(shè)計接收值以及處理數(shù)值皆為0，并且會顯示出故障的成因，造成電流過流問題或斷路器閉鎖等問題[3]。

2.2 配電網(wǎng)故障恢復(fù)技術(shù)

針對某電廠配電網(wǎng)故障的恢復(fù)工作而言，須對網(wǎng)絡(luò)拓撲以及設(shè)備容量進行有效地約束，從而對配電網(wǎng)進行結(jié)構(gòu)重組，在最短時間內(nèi)，將非故障失電部位的負荷成功的轉(zhuǎn)移至正常運行的饋線設(shè)備上。為有效地對配網(wǎng)運維職工的故障問題進行恢復(fù)與處理，某電廠技術(shù)人員在借助配電網(wǎng)自動化恢復(fù)技術(shù)時，對以下事項給予關(guān)注與重視：第一技術(shù)人員甄選科學(xué)合理的恢復(fù)算法，以此來加快故障恢復(fù)速度，同時提高數(shù)據(jù)預(yù)處理效率；所甄選的故障恢復(fù)算法的運行效率要高，由于數(shù)據(jù)處理量的龐大，使得恢復(fù)算法的性能需要始終保證在平均水平之上；第二將用戶的用電需求作為首要任務(wù)，當(dāng)故障恢復(fù)后，需要優(yōu)先對等級高的負荷地區(qū)進行恢復(fù)供電。

同時，技術(shù)人員還對配電網(wǎng)的運行可靠性進行科學(xué)的評估，以此來規(guī)避故障負荷對剩余饋線的影響，保證用戶的正常用電，其可靠性損失計算公式為：，公式：Bl代表著配電線路的故障率，kl代表著配電線路的折損系統(tǒng)，kk代表著配電網(wǎng)線路中開關(guān)設(shè)備的折算系數(shù)，m代表著配電網(wǎng)系統(tǒng)中的開關(guān)數(shù)量，n代表著區(qū)段數(shù)量，Bl代表著開關(guān)設(shè)備的實際故障率。

此外，技術(shù)人員還需要對用戶停電損耗以及停電時長之間的關(guān)系進行分析，二者的關(guān)系公式為：，式中：n代表著用戶種類數(shù)量，ci代表著第i個用戶的用電量占比總用電量的數(shù)值比例，Li代表著第i個用戶的實際負荷比例，m代表著停電的實際次數(shù)，fc（t）代表著綜合停電損失系數(shù)。若借助其停電損失函數(shù)來對停電損失進行計算，其公式為：，式中：tj代表著第j次停電的時間，Pj代表著第j次停電的負荷損耗，m為總停電次數(shù)。

2.3 配網(wǎng)信息管理技術(shù)應(yīng)用

配網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜。在進行配網(wǎng)運維時，需要充分的借助好配網(wǎng)信息管理技術(shù)，來對配網(wǎng)信息進行有效的采集，降低技術(shù)人員的工作量，同時提供技術(shù)人員對于配網(wǎng)故障的判斷精準性，最大限度地提高運維效率及質(zhì)量。

為切實提升配網(wǎng)運維的穩(wěn)定性，提升配電自動化水平，某電廠技術(shù)人員將配電主站與當(dāng)前信息管理技術(shù)進行有機融合，從而對配電運維過程中所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)信息進行有效地提取，并對其進行分析處理。充分的配網(wǎng)信息管理技術(shù)，實現(xiàn)配網(wǎng)運維的自動化管理。同時，將二者進行統(tǒng)一化運維，有效降低配網(wǎng)運維的風(fēng)險性，對配電系統(tǒng)的拓撲的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。最大限度滿足當(dāng)前配網(wǎng)運維的基本需求，切實提升配電質(zhì)量，滿足用戶的基本用電需求?？偠灾?，隨著我國經(jīng)濟水平不斷提升，我國社會對于電力的需求也逐漸增多。因此，電力企業(yè)需要重視對配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用與推廣，從而提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性以及安全性[4]。

3 案例分析

為切實提高配網(wǎng)自動化技術(shù)在配網(wǎng)運維中的應(yīng)用質(zhì)量，筆者以自身的工作經(jīng)歷為例，對本文論點進行論證分析。2022年8月6日，電廠配電網(wǎng)運維線路出現(xiàn)單相接地故障，在故障發(fā)生初期，調(diào)度后臺僅存在故障配電站電壓越下限的信號，調(diào)度人員根據(jù)配電站的電壓變化情況，對其故障進行判定，認為該故障為母線接地故障，經(jīng)檢修發(fā)現(xiàn)，運行線路的B相接地，電廠調(diào)度人員斷開開關(guān)后，立即通知運維人員進行帶電巡線。檢修人員接到帶電巡線的時間為17:42分，檢修人員到達故障點的時間為19:53分，中間兩個多小時的時間內(nèi)，全線處理停電狀態(tài)，大量的時間都被浪費在故障點的檢索上，導(dǎo)致沿線用戶無法正常用電。

2023年7月6日，電廠該線路再次發(fā)生故障，在配網(wǎng)自動化技術(shù)的介入下，調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出開關(guān)跳閘信號，調(diào)度人員根據(jù)告警信號進行故障判斷，并對故障位置進行開關(guān)二次合閘，并對后段線路進行隔離。在配電自動化技術(shù)的介入下，對故障區(qū)域進行自動隔離，并對非故障區(qū)域進行供電恢復(fù)，整個過程的持續(xù)時間為2分30秒，有效地降低了對沿線用戶的影響，同時也幫助運維人員減少作業(yè)量，提升了工作效率。