10kV高壓配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修方法

蘇毅

（福建新奧能源發(fā)展有限公司，福建 泉州 362500）

在配電自動(dòng)化規(guī)模逐漸擴(kuò)大的發(fā)展背景下，配電自動(dòng)化終端數(shù)量的數(shù)量越來越多，配電系統(tǒng)的運(yùn)維環(huán)境的復(fù)雜程度也越來越高。這不僅在一定程度上增加了相關(guān)運(yùn)檢工作的執(zhí)行難度，同時(shí)對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展起到了不同程度的限制。在精益化配電網(wǎng)管理機(jī)制的要求下，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的有效檢修成為備受關(guān)注的問題之一。在此基礎(chǔ)上，對(duì)具體的配電系統(tǒng)檢修工作執(zhí)行情況進(jìn)行分析，首先，要確保檢修工作具有較高的針對(duì)性，最大限度減少無效檢修；其次，要確保檢修工作具有較高的有效性，最大限度提高檢修措施的實(shí)施效果；最后，要確保檢修工作具有較高的經(jīng)濟(jì)性，以最小的成本保障配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。不僅如此，結(jié)合現(xiàn)階段電力能源在實(shí)際生產(chǎn)生活中的作用，在配電系統(tǒng)劣化設(shè)備發(fā)生故障前及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決也是保障供電安全的重要基礎(chǔ)。

對(duì)此，本文以10kV高壓配電房的二次系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種狀態(tài)檢修方法，并以實(shí)際環(huán)境為基礎(chǔ)，采用對(duì)比測(cè)試的方式對(duì)設(shè)計(jì)檢修方法的應(yīng)用效果展開了分析討論。借助本文設(shè)計(jì)的配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修方法，也希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)配電安全管理工作的開展提供有價(jià)值的幫助。

1 配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修方法設(shè)計(jì)

1.1 配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)

在開展配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)工作的過程中，本文結(jié)合配電系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，充分考慮了不同異常狀態(tài)下具體運(yùn)行參數(shù)的變化情況，并將時(shí)頻變化作為狀態(tài)阿檢測(cè)的指標(biāo)參量，利用小波變換的方式對(duì)配電房二次系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻變換處理。在具體的小波變換處理過程中，利用平方可積函數(shù)分析配電房二次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)在時(shí)域上的局部特征，利用小波函數(shù)分析配電房二次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)在頻域上的局部特征，其可以表示為

其中，Wf(a,b)表示小波變換處理后的配電房二次系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，a和b分別表示伸縮因子和平移因子，x(t)表示原始的配電房二次系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，與ψab互為共軛關(guān)系，按照這樣的處理方式，即可將原始的配電房二次系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)投影到時(shí)頻-二維平面中，得到對(duì)應(yīng)的連續(xù)小波變換系數(shù)矩陣。以此為基礎(chǔ)，本文對(duì)于配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)的檢測(cè)是根據(jù)x(t)和ψ(t)之間的相似性實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統(tǒng)輸出信號(hào)的時(shí)頻能量強(qiáng)度存在擬合關(guān)系時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統(tǒng)輸出信號(hào)的時(shí)頻能量強(qiáng)度不存在擬合關(guān)系時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)處于異常運(yùn)行狀態(tài)，需要采取相應(yīng)的維修措施。

按照上述所示的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)的檢測(cè)。

1.2 配電房二次系統(tǒng)異常維修

根據(jù)1.1部分對(duì)配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果，本文對(duì)其存在異常的維修也是根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行的。

（1）當(dāng)x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統(tǒng)輸出信號(hào)的時(shí)頻能量強(qiáng)度過擬合時(shí)，初步判定其異常類型為三相負(fù)荷不平衡。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)了三種處理方法。第一就是對(duì)二次系統(tǒng)的布線設(shè)置進(jìn)行充分規(guī)劃，以實(shí)際供電階段的量能分配為基礎(chǔ)，差異化不同區(qū)間的布線規(guī)模和型號(hào)，通過這樣的方式提高布線的合理性，保障配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。第二就是以配電房覆蓋區(qū)域的用電需求，重新對(duì)電荷進(jìn)行調(diào)度分析。一般情況下，在調(diào)度規(guī)模相同的條件下，以距離為優(yōu)先原則。第三就是根據(jù)配電房供電區(qū)域發(fā)展的實(shí)際需求，合理增設(shè)電源。

（2）當(dāng)x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統(tǒng)輸出信號(hào)的時(shí)頻能量強(qiáng)度未擬合時(shí)，初步判斷異常類型為配電房內(nèi)變壓器發(fā)生故障。對(duì)此，結(jié)合不同的情況，本文也設(shè)計(jì)了差異化的處理方法。當(dāng)狀態(tài)異常類型為變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，對(duì)安裝變壓器時(shí)階段熔絲的選擇要避免銅線及鋁線材料，通過按照負(fù)荷數(shù)據(jù)對(duì)變壓器荷載進(jìn)行充分分配，使得變壓器的單向及三項(xiàng)電壓處于平衡狀態(tài)。除此以外，調(diào)整處于電場(chǎng)之中的夾件與鐵芯等金屬處于一點(diǎn)接地的狀態(tài)，使得其與地面之間產(chǎn)生電容。

2 測(cè)試與分析

2.1 測(cè)試環(huán)境

在測(cè)試階段，本文以某實(shí)際的10kV高壓配電房的二次系統(tǒng)為基礎(chǔ)開展對(duì)比測(cè)試，其中，對(duì)照組分別為文獻(xiàn)[3]提出的以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)的配電故障檢修方法，文獻(xiàn)[4]提出的在線配電故障檢修方法。對(duì)測(cè)試環(huán)境的基本情況進(jìn)行分析，其為典型饋線自動(dòng)化（feeder automation，F(xiàn)A）環(huán)網(wǎng)自動(dòng)化配電二次系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 測(cè)試自動(dòng)化配電二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在圖1中，包括聯(lián)絡(luò)開關(guān)（A6、A9）以及分段開關(guān)（A1-A5，A7-A8，A10-A12），上述開關(guān)均為柱上開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)（B1-B15）。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，具體的故障如下：（1）位置為分段開關(guān)A5處的FTU(feeder terminal unit，饋線終端裝置)，故障類型為遙信回路故障，停止過流信號(hào)的上送。（2）負(fù)荷5和負(fù)荷6的故障類型為線路故障，且故障隔離和故障恢復(fù)失效，宏觀表現(xiàn)為失電損失。（3）位置為聯(lián)絡(luò)開關(guān)A6處FTU，故障類型為遙信回路故障，停止過流等故障信號(hào)的上送。（4）負(fù)荷7、負(fù)荷8和負(fù)荷9無法得到供電，宏觀表現(xiàn)為負(fù)荷5～6及7～9出現(xiàn)失電損失。

在上述設(shè)置的基礎(chǔ)上，具體的運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

表1 測(cè)試環(huán)境運(yùn)行參數(shù)信息統(tǒng)計(jì)表

其中，負(fù)荷1～3的用電類型為居民用電，負(fù)荷5～9的用電類型為工業(yè)用電，負(fù)荷10～12的用電類型為政府機(jī)關(guān)用電，負(fù)荷10～12的用電類型為政府機(jī)關(guān)用電，負(fù)荷13～15的用電類型為商戶用電。以此為基礎(chǔ)，分別采用三種方法實(shí)施對(duì)測(cè)試配電二次系統(tǒng)進(jìn)行檢修。

2.2 測(cè)試結(jié)果

在上述基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計(jì)了不同檢修方法下對(duì)應(yīng)的檢修效果，由于體現(xiàn)檢修效果的指標(biāo)較多，包括時(shí)間開銷、人力開銷、有效檢修效率等，為了能夠全面分析不同檢修方法的應(yīng)用效果，本文將綜合成本投入作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中包括檢修階段造成的配網(wǎng)運(yùn)行損失、設(shè)備損失、負(fù)荷損失。最終得到的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 不同檢修方法下配電網(wǎng)損失統(tǒng)計(jì)表/萬元

結(jié)合表2中的測(cè)試結(jié)果，對(duì)三種不同檢修方法的應(yīng)用效果進(jìn)行分析。其中，數(shù)字孿生配電檢修方法對(duì)于故障（1）和故障（3）的檢修效果相對(duì)較好，但是對(duì)于故障（2）和故障（4）的檢修效果相對(duì)較差，在配網(wǎng)損失上的表現(xiàn)即為故障（1）和故障（3）檢修階段的損失相對(duì)較低，故障（2）和故障（4）檢修階段的損失相對(duì)較高。在在線配電檢修方法的測(cè)試結(jié)果中，表現(xiàn)出了與數(shù)字孿生配電檢修方法相反的特點(diǎn)，特別是對(duì)于故障（3）而言，其檢修階段的損失得到了1.226萬元。相比之下，在本文設(shè)計(jì)配電檢修方法的測(cè)試結(jié)果中，對(duì)于不同故障的檢修效果均有良好表現(xiàn)。故障（1）和故障（3）檢修階段的損失分別低于數(shù)字孿生配電檢修方法900元和80元，故障（1）和故障（3）檢修階段的損失分別低于在線配電檢修方法530元和32元。綜合上述測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論，本文設(shè)計(jì)的10kV高壓配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修方法可以有效降低配電系統(tǒng)異常狀態(tài)帶來的損失，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

為了最大限度地降低由于配電系統(tǒng)劣化設(shè)備故障引發(fā)的配電安全問題，本文提出10kV高壓配電房二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修方法研究，根據(jù)高壓配電房二次系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行判斷，結(jié)合判斷結(jié)果實(shí)施了針對(duì)性的維修措施。在極大程度上保障了配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)于實(shí)際的電力安全管理工作而言，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。