配電網(wǎng)自愈成功率提升方法研究

摘要：目前，大部分10 kV配電線路已滿足一個(gè)分段開關(guān)和一個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)布點(diǎn)，通過上述兩個(gè)開關(guān)能實(shí)現(xiàn)基本的自愈功能，但仍存在自愈成功率較低的問題。鑒于此，總結(jié)日常工作中遇到的困難，提出配網(wǎng)自愈實(shí)現(xiàn)過程中存在的問題，以實(shí)現(xiàn)有效自愈為目標(biāo)，即在滿足基本自愈的前提下，通過研究現(xiàn)有的自愈模式，分析影響自愈成功率的主要因素，提出完善與優(yōu)化10 kV配電線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（如解決線路大分支、線路重過載導(dǎo)致不可轉(zhuǎn)供等問題）、合理設(shè)計(jì)與分布分段開關(guān)、提升設(shè)備日常運(yùn)維質(zhì)量等提升自愈成功率的方法，優(yōu)化現(xiàn)有自愈系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，以達(dá)到提升自愈成功率，提高供電可靠性的目的，促進(jìn)配網(wǎng)自愈的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化；自愈成功率；有效自愈；影響因素

中圖分類號(hào)：TM76" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2023）08-0001-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.08.001

0" " 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提升，社會(huì)用電負(fù)荷的急劇攀升，對(duì)配網(wǎng)供電可靠性提出了更高的要求，且隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的興起，配網(wǎng)自愈控制技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，提高配網(wǎng)自愈成功率，成為提高配網(wǎng)供電可靠性尤為重要的突破口。與傳統(tǒng)的配網(wǎng)故障搶修處理相比，配網(wǎng)自愈控制技術(shù)具有自動(dòng)感知故障、自動(dòng)隔離故障、自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)域用電的特點(diǎn)，不僅減少了供電所搶修的人力，還大大縮短了非故障區(qū)域的復(fù)電時(shí)間。

目前，佛山地區(qū)已實(shí)現(xiàn)基本自愈，但由于線路網(wǎng)架仍未完善以及對(duì)配電自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)維仍處于一個(gè)探索和提升的階段，配網(wǎng)自愈成功率并不高，配網(wǎng)自愈控制技術(shù)未能充分體現(xiàn)其在提高配網(wǎng)供電可靠性上的價(jià)值?，F(xiàn)已具備配網(wǎng)自愈功能的線路，并不能保證在故障發(fā)生時(shí)成功實(shí)現(xiàn)自愈，同時(shí)也有可能因?yàn)樽杂`動(dòng)作擴(kuò)大了事故停電范圍。因此，配網(wǎng)自愈控制技術(shù)對(duì)于供電所基層工作人員來說仍然是一把雙刃劍。如何利用好配網(wǎng)自愈控制技術(shù)，如何提高配網(wǎng)自愈成功率，本文將從完善10 kV配網(wǎng)網(wǎng)架和提高配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維水平這兩個(gè)角度展開分析。

1" " 配網(wǎng)自愈的原理

配網(wǎng)自愈[1-4]是指配電系統(tǒng)能夠快速檢測(cè)出10 kV配電線路故障區(qū)段，自動(dòng)隔離故障并自動(dòng)恢復(fù)供電，使其不影響用戶或?qū)⒂绊懡抵磷畹?。目前，配網(wǎng)自愈模式具體分為以下幾種：級(jí)差和電壓時(shí)間/電流混合型協(xié)同型、級(jí)差保護(hù)協(xié)同型、電壓時(shí)間/電流協(xié)同型、智能分布式協(xié)同型、主站集中型、電壓型、智能分布式、主站就地協(xié)同型。目前沿用較多的模式是級(jí)差保護(hù)協(xié)同型和智能分布式，以下通過案例詳細(xì)闡述這兩個(gè)模式的原理。配網(wǎng)饋線自動(dòng)化開關(guān)接線如圖1所示。

1.1" " 級(jí)差保護(hù)協(xié)同型基本原理

級(jí)差保護(hù)協(xié)同型基本原理為：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)向主站上送故障告警信息，主站系統(tǒng)通過對(duì)自動(dòng)化開關(guān)告警信號(hào)、動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行綜合判斷，啟動(dòng)故障處理程序，確定故障類型和故障區(qū)域，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域隔離和非故障區(qū)域復(fù)電。

當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在FB8至FB9之間時(shí)：

（1）切除故障：故障點(diǎn)前的自動(dòng)化開關(guān)均感受到故障電流，F(xiàn)B1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8發(fā)告警信號(hào)，F(xiàn)B5出口動(dòng)作。

（2）隔離故障：主站系統(tǒng)判定故障點(diǎn)在FB8與FB9之間，主站發(fā)送命令遙控?cái)嚅_FB8與FB9。

（3）復(fù)電：主站發(fā)送命令遙控合上FB5和LB，恢復(fù)非故障區(qū)域用電。

當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在CB1至FB1之間時(shí)：

（1）切除故障：故障點(diǎn)前的CB1感受到故障電流，故障點(diǎn)后FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均未感受到故障，CB1出口動(dòng)作。

（2）隔離故障：主站系統(tǒng)判定故障點(diǎn)在CB1與FB1之間，主站發(fā)送命令遙控?cái)嚅_FB1。

（3）復(fù)電：主站發(fā)送命令遙控合上LB，恢復(fù)非故障區(qū)域用電。

1.2" " 智能分布式基本原理

智能分布式基本原理為：兩個(gè)相鄰配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)之間互相交換電壓電流、開關(guān)分合閘狀態(tài)等信號(hào)，故障點(diǎn)電源側(cè)的自動(dòng)化開關(guān)可以檢測(cè)到故障信號(hào)，故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)的自動(dòng)化開關(guān)檢測(cè)不到故障信號(hào)，通過這種對(duì)等通信的方法判定故障區(qū)域，實(shí)現(xiàn)就地隔離故障和非故障區(qū)域復(fù)電。

當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在FB8至FB9之間時(shí)：

（1）隔離故障：故障點(diǎn)電源側(cè)FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8自動(dòng)化開關(guān)均檢測(cè)到故障電流，故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)FB9、FB10、FB11均檢測(cè)不到故障電流，通過兩兩相鄰開關(guān)之間的對(duì)等通信，判定故障區(qū)域在FB8和FB9之間，F(xiàn)B1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7閉鎖分閘，F(xiàn)B8、FB9分閘，隔離故障區(qū)域。

（2）復(fù)電：FB10與FB11之間感受不到故障，LB感受到單側(cè)失壓，LB合閘，非故障區(qū)域復(fù)電。

當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在CB1至FB1之間時(shí)：

（1）隔離故障：故障點(diǎn)電源側(cè)CB1開關(guān)檢測(cè)到故障，故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均檢測(cè)不到故障電流，通過兩兩相鄰開關(guān)之間的對(duì)等通信，判定故障區(qū)域在CB1和FB1之間，CB1、FB1分閘，隔離故障區(qū)域。

（2）復(fù)電：FB1與FB11之間感受不到故障，LB感受到單側(cè)失壓，LB合閘，非故障區(qū)域復(fù)電。

1.3" " 不同自愈原理的主要區(qū)別

根據(jù)上述案例分析，級(jí)差保護(hù)協(xié)同型與智能分布式之間最主要的區(qū)別是，級(jí)差保護(hù)協(xié)同型模式下故障隔離和非故障區(qū)域復(fù)電都有主站的參與，而智能分布式模式是通過相鄰開關(guān)之間的對(duì)等通信，實(shí)現(xiàn)就地隔離故障和復(fù)電。

級(jí)差保護(hù)協(xié)同型模式，由于自動(dòng)化開關(guān)級(jí)差的配合，線路上僅有某幾個(gè)自動(dòng)化開關(guān)可以出口跳閘，其他自動(dòng)化開關(guān)僅上送告警信號(hào)，不出口跳閘，因此在自愈過程中開關(guān)動(dòng)作的次數(shù)較智能分布式要多。而智能分布式對(duì)自動(dòng)化開關(guān)的通信功能要求更高，線路上所有自動(dòng)化開關(guān)均采用光纖通信的方式，目前光纖設(shè)備建設(shè)和光纖運(yùn)維水平仍未達(dá)到支撐智能分布式模式的水平，導(dǎo)致智能分布式模式未能得到推廣，相比之下，級(jí)差保護(hù)協(xié)同型更容易實(shí)現(xiàn)，并得到推廣。

2" " 自愈成功率提升方法

現(xiàn)有情況下，影響自愈成功率的因素較多，主要可以歸納為以下幾類：配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、配電終端及開關(guān)的設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量等。而目前能夠由電網(wǎng)運(yùn)維單位有效控制和優(yōu)化的主要在完善配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和提升配網(wǎng)設(shè)備的日常運(yùn)維質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。針對(duì)上述兩個(gè)方面進(jìn)行深入研究與分析，提出具體提升方法如下。

2.1" " 配網(wǎng)網(wǎng)架的完善

10 kV配電線路繁多復(fù)雜、用電負(fù)荷分散，這在C類和D類農(nóng)村供電區(qū)域尤為突出，導(dǎo)致10 kV配電線路不能完全模仿主網(wǎng)的形式，且早期配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)并未提及“配網(wǎng)自愈”的概念。要實(shí)現(xiàn)較高的配網(wǎng)自愈水平[5-7]，需進(jìn)一步完善配電線路網(wǎng)架，增設(shè)自動(dòng)化布點(diǎn)，在基建項(xiàng)目方面投入大量資金。

以下簡(jiǎn)單介紹兩個(gè)接線方式：（1）N分段N聯(lián)絡(luò)接線方式下，線路中任一段線路發(fā)生故障，都可實(shí)現(xiàn)故障隔離，如圖2所示。（2）手拉手接線方式下，如圖3所示，線路2沒有分段開關(guān)，無法實(shí)現(xiàn)故障隔離，因此當(dāng)線路2發(fā)生故障時(shí)無法實(shí)現(xiàn)自愈功能。

2.2" " 設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量的提升

從設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量方面做好提升與優(yōu)化工作，具體如下。

2.2.1" " 提高自動(dòng)化開關(guān)定值執(zhí)行的正確性

定值執(zhí)行不正確會(huì)導(dǎo)致跳閘開關(guān)拒動(dòng)和越級(jí)跳閘，擴(kuò)大事故停電范圍，告警開關(guān)沒有按要求投入告警功能會(huì)導(dǎo)致主站無法正常判斷故障區(qū)域，從而無法隔離故障，因此正確執(zhí)行自動(dòng)化開關(guān)定值是自愈啟動(dòng)的前提。

2.2.2" " 提高自動(dòng)化開關(guān)的在線率

主站通過自動(dòng)化開關(guān)上報(bào)的告警信息判斷故障區(qū)域，確認(rèn)故障區(qū)域后，主站下發(fā)遙控命令隔離故障和恢復(fù)非故障區(qū)域用電，因此需要保持主站和自動(dòng)化開關(guān)之間正常通信，提高自動(dòng)化開關(guān)的在線率。目前，自動(dòng)化開關(guān)主要采用無線公網(wǎng)通信和光纖專網(wǎng)通信，下面將這兩種通信方式作簡(jiǎn)要分析和比較。

（1）無線公網(wǎng)通信：無線公網(wǎng)通信主要是利用通信運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信）的基站發(fā)射信號(hào)，早期自動(dòng)化開關(guān)多采用2G電話卡通信，現(xiàn)2G基站已逐漸拆除，目前正大批量將2G電話卡更換為4G電話卡，若日后運(yùn)營(yíng)商普及5G信號(hào)，還得大批量將4G電話卡更換為5G電話卡，因此，無線通信方式受通信運(yùn)營(yíng)商的影響較大。

早期部分自動(dòng)化選點(diǎn)由于條件限制，將電房設(shè)在地下或信號(hào)較差的偏遠(yuǎn)地方，導(dǎo)致自動(dòng)化開關(guān)在線率偏低，只能通過增設(shè)信號(hào)放大器或使用增強(qiáng)型天線增強(qiáng)信號(hào)，但使用效果仍然不及正常選點(diǎn)理想。因此，在自動(dòng)化規(guī)劃選點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量避免將電房設(shè)置在地下和信號(hào)差的偏遠(yuǎn)地方。

（2）光纖專網(wǎng)通信：光纖專網(wǎng)通信與無線公網(wǎng)通信相比，通信更穩(wěn)定，不受地理位置影響。但目前配網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)并不完善，采用單輻射的形式，通信鏈路層中只要有一點(diǎn)斷開，斷點(diǎn)后段都會(huì)失去通信，導(dǎo)致現(xiàn)階段光纖專網(wǎng)通信比無線公網(wǎng)通信的可靠性低，應(yīng)在光纖網(wǎng)絡(luò)完善后再采用光纖專網(wǎng)通信。

2.2.3" " 提高自動(dòng)化開關(guān)的遙控成功率

主站通過遙控開關(guān)來隔離故障和恢復(fù)供電，因此提高自動(dòng)化開關(guān)的遙控成功率尤為重要，目前配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)的遙控成功率也被作為各地市局考核指標(biāo)之一。配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)遙控失敗分為遙控拒動(dòng)和遙控返校超時(shí)，下面分析出現(xiàn)遙控返校超時(shí)和遙控拒動(dòng)的具體原因。

（1）遙控返校超時(shí)：配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)遙控返校超時(shí)是指主站到配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)之間沒有正常通信，配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)沒有接收到主站下發(fā)的命令。遙控返校超時(shí)通常是由于開關(guān)的在線率低、開關(guān)頻繁上線掉線、開關(guān)CK把手打到“就地”位置、檢修壓板投入等原因。

（2）遙控拒動(dòng)：配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)遙控拒動(dòng)是指開關(guān)可以正常接收到主站下發(fā)的命令，并正確回復(fù)主站可以執(zhí)行遙控操作，但是開關(guān)本體沒有出口動(dòng)作。遙控拒動(dòng)通常是由控制器面板的遙控硬壓板沒有投入、開關(guān)未儲(chǔ)能、二次回路中有脫線、開關(guān)本體機(jī)構(gòu)缺陷、聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于冷備用狀態(tài)等問題導(dǎo)致。

2.2.4" " 提高自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)維水平

提高主站自愈的成功率，需確保自動(dòng)化開關(guān)在良好的水平下運(yùn)行，運(yùn)維人員需提高自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)維水平，對(duì)存在缺陷的自動(dòng)化開關(guān)建立缺陷庫，定期監(jiān)控所有配網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)，并做好閉環(huán)管理。

配網(wǎng)保護(hù)的補(bǔ)充檢驗(yàn)是對(duì)保護(hù)功能邏輯及二次回路開展的全面檢驗(yàn)，通常在保護(hù)或開關(guān)發(fā)生不正確動(dòng)作、二次設(shè)備及回路缺陷消除后開展。

針對(duì)配網(wǎng)線路故障時(shí)出現(xiàn)了不正確動(dòng)作，導(dǎo)致越級(jí)跳上級(jí)開關(guān)的，分析不正確動(dòng)作表象，判斷出現(xiàn)異常的原因；再根據(jù)需要對(duì)線路申請(qǐng)停電，并進(jìn)行保護(hù)裝置、二次回路以及一次開關(guān)機(jī)構(gòu)等一連串設(shè)備的全面檢驗(yàn)。若檢驗(yàn)結(jié)果正常，則補(bǔ)充檢驗(yàn)工作結(jié)束；若檢驗(yàn)結(jié)果不正常，則需根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，重新排查問題所在，直至將問題排查出來并解決。

3" " 結(jié)語

基于級(jí)差保護(hù)協(xié)同型模式，結(jié)合日常運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提高10 kV配電線路自愈成功率可從完善10 kV線路網(wǎng)架和提高自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量這兩個(gè)方面著手。完善10 kV線路網(wǎng)架包括解決線路大分支、線路重過載導(dǎo)致不可轉(zhuǎn)供等問題，增設(shè)自動(dòng)化布點(diǎn)；提高自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量包括提高自動(dòng)化開關(guān)定值執(zhí)行準(zhǔn)確性，提高自動(dòng)化開關(guān)的在線率、遙控成功率，及時(shí)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行消缺，確保自動(dòng)化設(shè)備不在缺陷狀態(tài)下運(yùn)行。在今后的運(yùn)維工作中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過提高配網(wǎng)自愈成功率，提高10 kV配網(wǎng)供電可靠性，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的用電體驗(yàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 呂立平，馬光耀，張翃帆，等.全斷路器配網(wǎng)自愈控制策略研究[J].電氣應(yīng)用，2015，34（S1）：67-69.

[2] 吳樹鴻，唐鶴.就地與主站協(xié)同場(chǎng)景下配網(wǎng)故障自愈安全防誤技術(shù)探討[J].機(jī)電信息，2019（33）：102-103.

[3] 黃爽.一種就地-集中融合式配網(wǎng)自愈技術(shù)研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2021，11（6）：137-139.

[4] 許達(dá)，吳照裕，凌毓暢，等.開關(guān)分合位置不正確對(duì)集中式配網(wǎng)自愈的影響分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2021，50（10）：253-256.

[5] 李瑩平，王爍罡，劉昌新，等.基于遍歷算法的配網(wǎng)故障自愈技術(shù)研究與應(yīng)用[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2021，40（10）：34-37.

[6] 許達(dá)，秦綺蒨，顧大德.考慮設(shè)備故障概率的配網(wǎng)自愈故障隔離優(yōu)化策略[J].電工技術(shù)，2022（4）：83-85.

[7] 秦紅霞，譚志海，葛亮，等.智能配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（22）：134-139.

收稿日期：2023-01-09

作者簡(jiǎn)介：馮淑婷（1994—），女，廣東佛山人，助理工程師，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化。