淺析配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障及其應(yīng)用

李志紅

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，當(dāng)前社會(huì)最為重要的建設(shè)項(xiàng)目之一便是城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，這期間必然要用到用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，其中包括饋線自動(dòng)化技術(shù)以及配電管理系統(tǒng)兩方面。配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好，自動(dòng)化水平高，管理功能強(qiáng)之特點(diǎn)，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量，提高對(duì)用戶的服務(wù)效率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性和良好的社會(huì)綜合效益，因此，我們需要根據(jù)城區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際情況，充分運(yùn)用當(dāng)代科技手段，提高配電網(wǎng)的管理水平。本文詳細(xì)分析了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的典型模式以及饋線網(wǎng)的保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀，指出了饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)方向。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng);線路故障;應(yīng)用

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的典型模式及組成

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是由SCADA系統(tǒng)和配電自動(dòng)化的GIS系統(tǒng)組成，當(dāng)前配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為無(wú)主站饋線自動(dòng)化系統(tǒng)、基于主站的配電自動(dòng)化系統(tǒng)以及配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等，首先是無(wú)主站的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，這種模式不需要主站，利用自動(dòng)化開(kāi)關(guān)便可以完成全面保護(hù)措施，且當(dāng)配電線路發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，也可以對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)隔離，并全面恢復(fù)正常的運(yùn)行模式。其次是基于主站的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，它主要依靠安裝數(shù)據(jù)采集端以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在依靠通訊方法的前提下確保配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2 饋線自動(dòng)化功能

首先是可以監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，其又可以被細(xì)分為正常狀態(tài)以及事故狀態(tài)兩方面，電壓幅值、電流、有功及無(wú)功功率、開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)以及電量等均屬于正常狀態(tài)。且這種監(jiān)測(cè)模式下會(huì)得出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在具備數(shù)據(jù)傳送設(shè)備時(shí)，這些數(shù)據(jù)可以達(dá)到SCADA系統(tǒng)，而在缺少傳輸設(shè)備時(shí)，則可以在監(jiān)測(cè)后進(jìn)行保存。

其次是可以控制功能，其又可以被分為遠(yuǎn)方控制以及就地控制。遠(yuǎn)方控制分為分散式以及集中式，集中式是根據(jù)所獲信息進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷進(jìn)行針對(duì)性的控制。而分散式控制則是向饋線開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)出信息，且在綜合判斷之后對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。除了以上控制方法外，在設(shè)備正常運(yùn)行模式下，還可以實(shí)行優(yōu)化控制方法，比如選擇較小的運(yùn)行方式以及在設(shè)備檢修情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等[1]。

再次是隔離故障區(qū)域，且可以及時(shí)恢復(fù)正常供電。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生永久性故障時(shí)，可利用開(kāi)關(guān)設(shè)備的順序進(jìn)行故障區(qū)域的隔離，并在環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，從而及時(shí)恢復(fù)正常供電。在發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，還可利用開(kāi)關(guān)自動(dòng)重合進(jìn)行恢復(fù)。

最后是無(wú)功補(bǔ)償以及調(diào)節(jié)電壓，配電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償裝備主要安裝在用戶端以及變電站中，變電站中可以通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，而用戶端則依靠就地控制方法。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障原因

3.1 用戶設(shè)備方面

線路故障的主要原因便是用戶設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題，比如部分用戶設(shè)備沒(méi)有得到及時(shí)的維護(hù)，以致出現(xiàn)老化以及絕緣性能降低等問(wèn)題，增大了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率，進(jìn)而影響了整個(gè)配電線路的正常運(yùn)行，甚至還會(huì)發(fā)生跳閘等問(wèn)題。

3.2 線路設(shè)備自身方面

一方面是電纜頭的質(zhì)量較低，使用劣質(zhì)的電纜頭，以致密封性能較差，經(jīng)常出現(xiàn)接地不良問(wèn)題，降低了自動(dòng)化系統(tǒng)的使用性能。另一方面是配電線路沒(méi)有得到及時(shí)改造，以致出現(xiàn)線路過(guò)長(zhǎng)、老化問(wèn)題，且零值以及防雷性能差等現(xiàn)象也會(huì)增大故障的發(fā)生幾率。

3.3 外力破壞方面

夏季植物生長(zhǎng)速度較快，以致線路與樹(shù)木之間的距離小于安全范圍，而大風(fēng)天氣會(huì)很容易折斷樹(shù)枝，這也增大了樹(shù)枝觸碰線路的幾率，以致出現(xiàn)跳閘問(wèn)題。同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，鳥(niǎo)類數(shù)量也逐漸增多，而其在線路上棲息停留也成為線路跳閘的主要原因。除此之外，不規(guī)范的線路架設(shè)也會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)跳閘問(wèn)題[2]。

3.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置方面

首先是電線桿塔的穩(wěn)定性較差，電線桿容易出現(xiàn)傾斜問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)線路故障。其次是施工質(zhì)量水平較低，線夾與設(shè)備沒(méi)有充分連接，以致線路運(yùn)行期間出現(xiàn)接頭燒毀問(wèn)題。再次，保護(hù)定值數(shù)不符合實(shí)際負(fù)荷要求也會(huì)導(dǎo)致線路跳閘。最后是使用了質(zhì)量不合格的熔斷器，且沒(méi)有做好相應(yīng)的維護(hù)與更換工作，導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障問(wèn)題。

3.5 季節(jié)方面

一方面，春季經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，容易引起線路短路問(wèn)題，甚至還會(huì)出現(xiàn)刮倒廣告牌等外立設(shè)施，以致觸碰線路出現(xiàn)跳閘問(wèn)題。另一方面，在雷雨頻繁的天氣，線路會(huì)因雷電的襲擊而出現(xiàn)斷線甚至變壓器燒毀等問(wèn)題。同時(shí)接地設(shè)施老化、絕緣子質(zhì)量問(wèn)題以及人們對(duì)避雷器缺乏認(rèn)識(shí)等均屬于線路易受雷電襲擊的原因。

4 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障的解決措施

4.1 采用配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)也不斷的提升，其中最為關(guān)鍵的便是配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)。但目前我國(guó)饋線保護(hù)技術(shù)仍然處于發(fā)展階段，須待進(jìn)一步完善，下面是幾種保護(hù)技術(shù)的詳細(xì)分析。

首先是過(guò)電流保護(hù)，這種保護(hù)方式較為傳統(tǒng)，屬于繼電流保護(hù)方法，受經(jīng)濟(jì)因素的影響，傳統(tǒng)配電網(wǎng)饋線主要利用電流保護(hù)方法，這種方式下采用的配電線路較短，且穩(wěn)定性較差，為了提升此保護(hù)行為的可選擇性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理配合時(shí)間，從而對(duì)全線路進(jìn)行全面保護(hù)。期間主要采用反時(shí)限電流保護(hù)以及三段電流保護(hù)方法，反時(shí)限電流保護(hù)可以根據(jù)時(shí)間配合的特點(diǎn)分為不同程度的時(shí)限電流;而三段電流保護(hù)的靈活性較大，且運(yùn)行成本費(fèi)用較低，但這種電流保護(hù)主要將饋線看做一個(gè)整體，一旦饋線出現(xiàn)問(wèn)題需要切斷整個(gè)供電線路，降低了供電的可靠性。同時(shí)這種方法選擇保護(hù)目標(biāo)時(shí)間較長(zhǎng)，不但延長(zhǎng)了故障的檢修時(shí)間，還影響了供電設(shè)備的使用壽命。

其次是重合器方式保護(hù)，這種保護(hù)方式主要在傳統(tǒng)保護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，利用重合器將饋線故障限制在一定區(qū)域范圍內(nèi)，提升了供電的可靠性，這種方法在我國(guó)的城鄉(xiāng)電網(wǎng)中使用較為頻繁。但故障出現(xiàn)后需要較長(zhǎng)的隔離時(shí)間，且重合器多次重合下也會(huì)增大電壓負(fù)荷[3]。

最后是饋線保護(hù)，饋線自動(dòng)化保護(hù)屬于效果最好的配電網(wǎng)饋線保護(hù)方法，它可以實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，利用通訊功能獲得采集信息，從而在判斷控制后對(duì)饋線實(shí)行全方位保護(hù)。同時(shí)，它還具備配電管理系統(tǒng)，利用科學(xué)的管理方法充分結(jié)合限級(jí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了饋線的自動(dòng)化管理，這種保護(hù)方法結(jié)合了傳統(tǒng)電流保護(hù)以及重合器保護(hù)的優(yōu)勢(shì)，操作更為靈活方便，還提升了故障的解決效率，降低了供電時(shí)間，值得在此后的配電網(wǎng)系統(tǒng)中得到廣泛使用。

4.2 變電站主斷路器與饋線斷路器相結(jié)合

將饋線開(kāi)關(guān)與保護(hù)開(kāi)關(guān)相互結(jié)合，其各自的電源結(jié)合后會(huì)形成環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)此結(jié)構(gòu)可以滿足供電線需求。而線路開(kāi)關(guān)也具備自動(dòng)操作以及遙控操作等功能，微機(jī)可以有效監(jiān)控事故信息及遠(yuǎn)程裝置，主站則用于監(jiān)測(cè)配電線路及相關(guān)設(shè)備的故障問(wèn)題，在明確故障位置及規(guī)模后，通過(guò)相關(guān)信號(hào)技術(shù)斷開(kāi)此位置的開(kāi)關(guān)。

4.3 優(yōu)化饋線自動(dòng)化

當(dāng)前的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用調(diào)配一體的主站系統(tǒng)模式，且采用三層結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)，為此，只有在主站以及配電終端的雙向配合下，饋線自動(dòng)化才可以發(fā)揮自身功能。

饋線自動(dòng)化主要利用分段操作將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的配電線路分割成不同的供電區(qū)域，當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障問(wèn)題后，及時(shí)跳開(kāi)分隔區(qū)域的開(kāi)關(guān)，之后快速恢復(fù)未發(fā)生故障問(wèn)題區(qū)域的供電，以防因線路出現(xiàn)故障問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)線路發(fā)生斷電現(xiàn)象，縮短了停電范圍，也提升了供電的可靠性。

當(dāng)饋線自動(dòng)化技術(shù)處理供電故障問(wèn)題時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)基本的原則，且采用故障集中控制處理方法，配電網(wǎng)故障自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為故障檢測(cè)、定位以及隔離恢復(fù)等三方面，使用饋線自動(dòng)化技術(shù)時(shí)應(yīng)將配電終端作為基礎(chǔ)的故障檢測(cè)部位，將配電子站作為核心的控制區(qū)域，由主站對(duì)全層的供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)行全局控制。

饋線終端故障處理以及主站故障處理屬于饋線自動(dòng)化故障處理的兩個(gè)方法，饋線終端故障處理主要采用DSP技術(shù)，以便在滿足故障檢測(cè)需求前提下，對(duì)電壓與電流進(jìn)行實(shí)時(shí)分樣，從而確定故障性質(zhì)，從而執(zhí)行主站及子站的故障處理命令[4]。

4.4 加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)模較大、覆蓋面較廣，具備較大的數(shù)據(jù)量，因而線路的維護(hù)管理工作較為艱巨。在實(shí)際的配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，應(yīng)由以下幾個(gè)方面做好線路的維護(hù)與保養(yǎng)工作。首先，應(yīng)指派具有豐富經(jīng)驗(yàn)且熟悉配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)人員，從事線路的維護(hù)與保養(yǎng)工作，確保配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其次，應(yīng)加強(qiáng)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路運(yùn)營(yíng)、維護(hù)以及管理人員的培訓(xùn)工作，確保相關(guān)人員掌握最新的技術(shù)方法，建立一支專業(yè)素質(zhì)較高的員工隊(duì)伍，使其可以完全勝任配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障的處理工作。最后，應(yīng)制定完善可行的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)管理制度，促使配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，全面提升自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)也在逐步面向智能化方向發(fā)展，且各種線路故障得到了有效解決。配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好，自動(dòng)化水平高，管理功能強(qiáng)之特點(diǎn)，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量，提高對(duì)用戶的服務(wù)效率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性和良好的社會(huì)綜合效益，根據(jù)城區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際情況，充分運(yùn)用當(dāng)代科技手段，提高配電網(wǎng)的管理水平。本文分析了配電網(wǎng)饋線保護(hù)的基本原理，指出了故障的保護(hù)方法，并提出了具體的方案設(shè)計(jì)，為我國(guó)供電系統(tǒng)的順利發(fā)展提供了理論保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧日潮.淺談配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障自動(dòng)隔離功能[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（23）：130.

[2]張鐵良.淺析配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障及其應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2012（22）：323.

[3]王合勇.淺談電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019（18）：101.

[4]李好文.電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及解析[J].科技風(fēng)，2019（03）：62.