配電網(wǎng)故障處理及控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究

摘 要：在新型電力系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)是關(guān)鍵角色，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行控制提供了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范和要求，能夠有效推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平提升和技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步。本文針對(duì)新型電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和需求，分析了配電網(wǎng)在運(yùn)行控制和故障處理等方面的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)和流程，并建立了配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，有助于指導(dǎo)配電網(wǎng)領(lǐng)域的科技研發(fā)和精確規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為新型電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：故障處理，運(yùn)行控制，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，新型電力系統(tǒng)

0 前 言

配電系統(tǒng)，作為新型電力系統(tǒng)的核心組成部分，通過(guò)整合分布式能源、新型負(fù)載、儲(chǔ)能技術(shù)以及先進(jìn)的傳感和通信技術(shù)，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。制定和更新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于推動(dòng)技術(shù)革新、促進(jìn)協(xié)作、減少資源浪費(fèi)以及提升產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平具有顯著影響。隨著技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)涌現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)也需同步進(jìn)化，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。在2022年10月9日，國(guó)家能源局發(fā)布的《能源碳達(dá)峰、碳中和標(biāo)準(zhǔn)化提升行動(dòng)計(jì)劃》提出，要加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，以支持新型電力系統(tǒng)的建設(shè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障處理和運(yùn)行控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系需要更新，以適應(yīng)國(guó)家和行業(yè)的新要求，并推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的升級(jí)[1-4]。

為滿(mǎn)足配電網(wǎng)在故障處理和運(yùn)行控制方面的業(yè)務(wù)需求和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，必須規(guī)劃技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展路徑，并搭建標(biāo)準(zhǔn)體系的總體架構(gòu)。此舉將為電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支撐，推動(dòng)電力系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與升級(jí)。

1 配電網(wǎng)故障處理及控制技術(shù)的業(yè)務(wù)需求

在新型電力系統(tǒng)的環(huán)境下，增強(qiáng)配電網(wǎng)的故障處理和運(yùn)行控制能力，主要涉及以下3個(gè)業(yè)務(wù)需求領(lǐng)域：配電網(wǎng)的故障診斷與定位技術(shù)、配電網(wǎng)的帶電作業(yè)技術(shù)，以及分布式電源的接入保護(hù)與控制技術(shù)。

1.1 配電網(wǎng)故障診斷與定位技術(shù)

隨著分布式電源的大量并網(wǎng)，配電網(wǎng)的傳統(tǒng)架構(gòu)正在轉(zhuǎn)變，可能會(huì)對(duì)故障信號(hào)帶來(lái)干擾。因此，分析分布式電源對(duì)配電網(wǎng)故障檢測(cè)和定位的影響變得至關(guān)重要。這促使我們需要研制新的故障診斷和定位技術(shù)，為其故障處理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1.2 配電網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的最前沿，直接服務(wù)于用戶(hù)，既是電力供應(yīng)的支撐平臺(tái)，也是電力服務(wù)的展示窗口。在用戶(hù)對(duì)電力可靠性要求日益提高的背景下，“不停電”已成為配電網(wǎng)運(yùn)行管理的基本要求和最高服務(wù)目標(biāo)。因此，隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，提升配電網(wǎng)的帶電作業(yè)技術(shù)顯得尤為重要，這有助于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)持續(xù)、穩(wěn)定供電的目標(biāo)。

1.3 分布式電源接入保護(hù)與控制技術(shù)

隨著分布式電源接入配電網(wǎng)，這種接入模式改變了故障電流的流向，并對(duì)現(xiàn)有的電流保護(hù)及控制策略帶來(lái)影響，可能觸發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)作、重合閘無(wú)法成功或備自投裝置失效等情況。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)與分布式電源接入相適應(yīng)的保護(hù)與控制技術(shù)，確保配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)營(yíng)。

2 配電網(wǎng)故障處理及控制技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 配電網(wǎng)發(fā)展遲緩

部分地區(qū)的配電網(wǎng)面臨著設(shè)備老化和技術(shù)創(chuàng)新滯后的問(wèn)題，這些因素削弱了電力供應(yīng)的可靠性。為了克服這些難題，必須迅速推進(jìn)配電網(wǎng)的現(xiàn)代化改造，以增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)固性和可靠性。

2.2 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱

配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)通常較為脆弱，這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)固性和可靠性提出了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，必須增強(qiáng)配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工，提升設(shè)備的保養(yǎng)和現(xiàn)代化水平，并強(qiáng)化應(yīng)急準(zhǔn)備計(jì)劃的制定與執(zhí)行。

2.3 配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)差

配電網(wǎng)的操控一般會(huì)經(jīng)過(guò)不同的部門(mén)，這就導(dǎo)致其基本數(shù)據(jù)往往在不同的系統(tǒng)中，且并沒(méi)有形成一致的標(biāo)準(zhǔn)和操控機(jī)制，這就導(dǎo)致不能高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分享和聯(lián)合工作。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，應(yīng)該設(shè)計(jì)一套完整的數(shù)據(jù)整理和管理系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)研究和開(kāi)發(fā)的技術(shù)水平，增強(qiáng)服務(wù)水平。

2.4 分布式電源的接入帶來(lái)的不確定性

伴隨分布式電源并網(wǎng)日益增多，導(dǎo)致更加復(fù)雜的配電網(wǎng)運(yùn)作，同時(shí)增加了不確定因素，同時(shí)也對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行控制提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。所以，要有合適的接入準(zhǔn)則，并同時(shí)提升與分布式電源業(yè)主的溝通能力，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行。

2.5 技術(shù)與系統(tǒng)的集成

為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，需要將電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)等進(jìn)行綜合應(yīng)用，并與現(xiàn)有電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效集成，以提高協(xié)作效率。這要求加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，建立和完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，促進(jìn)不同技術(shù)之間的融合與協(xié)同工作，以及系統(tǒng)間的兼容性和信息共享。

2.6 政策與法規(guī)的影響

在電力領(lǐng)域，政策和法規(guī)的嚴(yán)格監(jiān)管對(duì)配電網(wǎng)的投建與運(yùn)營(yíng)有著深遠(yuǎn)的影響。要敏銳地捕捉政策走向及其潛在效應(yīng)，與政府相關(guān)部門(mén)保持密切的溝通與協(xié)作，以確保電力行業(yè)的持續(xù)健康成長(zhǎng)。

2.7 安全與隱私保護(hù)

在在管理眾多用戶(hù)信息和敏感數(shù)據(jù)的過(guò)程中，必須設(shè)立規(guī)范嚴(yán)格的管理和保護(hù)措施，以減少遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能和發(fā)生數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

2.8 配電網(wǎng)電力電子化的影響

擁有復(fù)雜的控制系統(tǒng)和算法的電力電子設(shè)備一旦發(fā)生故障，會(huì)牽連到眾多對(duì)應(yīng)的參數(shù)和組件，大大增加了故障診斷的難度。因此，需要運(yùn)維團(tuán)隊(duì)需要具備更專(zhuān)業(yè)的知識(shí)與技能并要有多方面的合作，以便快速準(zhǔn)確地定位和解決問(wèn)題。

2.9 電能質(zhì)量要求逐步提高

電能質(zhì)量關(guān)乎電壓和電流的穩(wěn)定，因此配電網(wǎng)需要精確調(diào)控電壓和電流，盡可能減少停電的發(fā)生及其時(shí)間。所以，要不斷更新配電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)緊急情況的反應(yīng)和管理能力，包括迅速定位和獨(dú)立故障的能力，并且提升恢復(fù)非故障區(qū)域的電力供應(yīng)的速度。

2.10 諧波問(wèn)題

由于分布式電源的大量并網(wǎng)和大規(guī)模使用電力電子設(shè)備，導(dǎo)致了復(fù)雜的諧波問(wèn)題，對(duì)于諧波檢測(cè)和識(shí)別需要有更高的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)要對(duì)設(shè)備類(lèi)型、參數(shù)和運(yùn)行條件進(jìn)行考慮是否受到諧波影響，選擇合適的治理諧波技術(shù)并且優(yōu)化性能是重中之重。

3 配電網(wǎng)故障處理及控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

為滿(mǎn)足配電網(wǎng)故障處理以及運(yùn)行控制技術(shù)的需求和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系迫在眉睫，以推動(dòng)這些技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

依據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)范性、系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性和可擴(kuò)展性的原則，采用從頂層設(shè)計(jì)與基層實(shí)施相結(jié)合的方法，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)體系框架。這樣的框架旨在確保標(biāo)準(zhǔn)的全面性和實(shí)用性，同時(shí)保持對(duì)新技術(shù)和新需求的適應(yīng)能力。

從頂層設(shè)計(jì)到基層實(shí)施的方法是基于故障處理和控制技術(shù)的總體發(fā)展目標(biāo)，每一步都細(xì)化，明確不同的實(shí)踐背景，對(duì)需求進(jìn)行細(xì)化分析，據(jù)此提出標(biāo)準(zhǔn)；而基層實(shí)施到頂層設(shè)計(jì)的方法則是從實(shí)踐背景出發(fā)，評(píng)估所有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，比較需求和標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，據(jù)此確定需求。如果已經(jīng)存在相對(duì)應(yīng)的體系，只需要分析適應(yīng)性并進(jìn)行修訂升級(jí)。

最終，形成了配電網(wǎng)故障處理和運(yùn)行控制的標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)分為運(yùn)行控制和故障處理兩個(gè)模塊，并按照3個(gè)層級(jí)進(jìn)行編排。

按照DL/T 485-2018標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)部分的構(gòu)建基于技術(shù)專(zhuān)業(yè)和生產(chǎn)流程的分類(lèi)方法，并且通過(guò)對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橫向比較，有助于發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體系中的空白區(qū)域。運(yùn)行控制部分包括：配網(wǎng)架構(gòu)與供電能力、有無(wú)功控制、二次設(shè)備及自動(dòng)化、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)治理技術(shù)、電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)巡視監(jiān)測(cè)技術(shù)六大部分，每個(gè)部分能夠細(xì)分為多個(gè)子部分。配電網(wǎng)故障處理主要包括：自動(dòng)化故障應(yīng)對(duì)、單相接地和斷線故障處理、自愈控制技術(shù)、分布式電源接入故障管理以及故障處理效能的評(píng)估5種類(lèi)型。

有無(wú)功控制涵蓋了以下幾個(gè)方面：無(wú)功功率和電壓調(diào)節(jié)、需求側(cè)響應(yīng)、短路電流控制、輸電線路損耗降低。

二次設(shè)備和自動(dòng)化涉及以下幾個(gè)關(guān)鍵組成部分：自動(dòng)化系統(tǒng)總體架構(gòu)、自動(dòng)化主站系統(tǒng)、自動(dòng)化終端設(shè)備、自動(dòng)化通信及安全防護(hù)措施、配網(wǎng)保護(hù)裝置及技術(shù)。

源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：分布式電源及微電網(wǎng)集成和管理技術(shù)、多元化負(fù)荷的控制策略、負(fù)荷調(diào)節(jié)和運(yùn)行控制技術(shù)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化故障處理涵蓋以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：饋線自動(dòng)化技術(shù)、集中式智能故障處理系統(tǒng)、智能分布式饋線自動(dòng)化、就地型饋線自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)、級(jí)差保護(hù)策略。

4 總結(jié)和建議

建立配電網(wǎng)故障處理與控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，有利于識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)制定中的不足，進(jìn)而有效利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)導(dǎo)作用，這將促進(jìn)相關(guān)科技領(lǐng)域的創(chuàng)新和科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的精確制定，借助標(biāo)準(zhǔn)化手段加速科技創(chuàng)新及其成果的實(shí)施，為電網(wǎng)的改造和新型電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)發(fā)展提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)，為確保其長(zhǎng)期有效性，建議如下。定期審視和更新標(biāo)準(zhǔn)體系，確保其反映最新的技術(shù)進(jìn)展和實(shí)踐需求。將標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用于實(shí)際工作中，并根據(jù)實(shí)施情況提供反饋，以便于進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)修訂的需求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定一年至兩年的標(biāo)準(zhǔn)修訂實(shí)施計(jì)劃，并確定標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)需要，申報(bào)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行深入的差異性分析，以便更好地理解和解決標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的差異和問(wèn)題。

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