配網自動化開關對供電可靠性的影響研究

摘要：從配網自動化開關的結構與功能出發，分析了配網自動化開關對供電可靠性的影響，結合配網自動化開關誤動、拒動等問題，提出提升配網自動化開關穩定性的關鍵措施，為配網自動化建設提供參考。

關鍵詞：自動化開關;供電可靠性;穩定性;優化措施

1 配網自動化開關的結構與功能

自動化開關是配電自動化的重要組成部分，有利于提高配網供電的安全性和可靠性，使配網能夠高質量、高效率地完成輸配電任務。目前我國自動化開關主要包括智能柱上斷路器、智能柱上負荷開關等，可有效地實現與主站的通信和自動化饋線控制。

（1）智能柱上斷路器主要負責配網運行過程中的自動化保護，通過控制單元斷路器和保護單元斷路器有效切斷超負荷電流、零序電流等，避免出現過流導致的燒毀、熔斷等問題。

（2）智能柱上負荷開關主要負責配網運行過程中的負荷調控，通過系統中的負荷開關和線路中的真空斷路器有效切斷相間短路電流、零序電流等，控制開關的分合。此外，配套控制器具有完善的無線通信功能，用戶可遠程查詢開關狀態。

2 配網自動化開關對供電可靠性的影響

配網自動化開關能夠避免配網供電過程中過負荷造成的線路燒毀、裝置擊穿等問題，在負荷開關、斷路器等基礎上實現故障的快速隔斷和設備保護功能。與此同時，在自動化開關運行過程中還能夠通過分段控制、實時攔截等手段有效避免單一點、線故障對區域供電的影響，降低用戶平均故障停電時間，切實提高配網供電的可靠性。

以某區域10 kV中壓線路為例，在配網建設過程中按照區域要求共設置425臺自動化開關，分別對主干線、關鍵支路的重點設備進行保護。僅2019年該區域自動化開關共實現有效分合閘32次，保護效果顯著。其中，32次動作中有效攔截線路后段故障26次，饋線動作保護并重合成功6次，大大減少了區域停電時間，具體統計數據如表1所示。

從表1可以看出，配網自動化開關將平均故障停電時間控制在1 h左右，遠低于2018年同期水平。此外，故障隔離時間減少到30 min左右，將區域配網供電可靠率提升到99.92%以上，大大改善了該區域10 kV配網的性能。

3 提升配網自動化開關穩定性的關鍵措施

配網自動化開關性能直接影響著供電可靠性。我國配網自動化系統建設中按照功能需求形成了不同的自動控制單元，通過自動化開關實現裝置、線路等實時調控，開關保護設計滿足供電可靠性要求。但受環境、設備等因素影響，自動化開關往往會因零部件老化造成開關動作異常，如開關拒動、開關誤動等。尤其是在超負荷運行狀態下，易出現由電流、電壓過高引起開關損壞的現象。上述問題直接影響了配網自動化開關的控制效果，需針對具體問題開展對應處理和防控。

（1）環境因素。惡劣氣候會導致自動化開關性能降低或失效，嚴重影響開關的使用壽命和使用效果。因此，在日常管理過程中需按照區域自然環境狀況和天氣情況做好巡檢和維護。常規巡檢應包括巡檢任務、巡檢事項、安全標準、操作規范等，確定巡檢的關鍵項及重點難點，如設備參數檢查、運行狀態檢查、故障區域檢查等。檢查過程中應注重關鍵設備性能測試，如斷路器點檢、柱上開關點檢等，形成科學的點檢標準和方案，按照檢查測試結果制定點檢關鍵項，形成完整的點檢流程，從而保證配網自動化開關全面滿足各項控制要求。

（2）設備因素。隨著運行環境和運行需求的改變，配網自動化開關性能也需要進行相應的調整。就目前供電可靠性需求而言，選擇配網自動化開關時應盡量以具有FTU的智能系統（圖1）為主，通過FTU單元快速遙控，在系統發生故障后，FTU裝置將開關量信息、運行狀態數據等傳輸到配電中心，快速定位故障點，下發控制指令，由FTU裝置第一時間切斷線路，實現隔斷保護。

基于FTU的配網自動化開關系統能夠通過失壓分閘、有壓合閘、Y閉鎖、殘壓閉鎖等邏輯指令快速判斷故障情況，在斷路器和柱上開關基礎上進行對應分合閘動作，第一時間完成配電系統保護，有效地提升了配網供電的可靠性。

在提升供電穩定性方面，配網自動化開關在使用過程中可通過智能控制器實時監測開關運行狀況，結合智能監測數據快速確定自動化開關參數、狀態等，避免出現由開關異常造成的拒動和誤動，配網自動化開關狀態監測架構如圖2所示。

該系統運行過程中為有效采集和監測自動化裝置的性能參數和運行狀態，可在自動化開關設置區域進行數據采樣和試驗，全面掌握自動化開關的機械特性、熱特性、絕緣特性等，通過狀態監測模塊將數據傳輸到系統中，實現數據的整合和快速分析，判斷是否存在配網自動化開關異常現象。對出現故障的設備可在GOOSE傳輸基礎上整合系統信息，通過DTU單元進行實時調控，以全面提升配網自動化裝置運行的穩定性，避免出現由開關異常引起的配網供電問題。

4 結語

配網自動化開關使用過程中應全面把握供電可靠性指標，按照各項要求做好開關系統的設計，選擇對應裝置安裝在指定位置，做好斷路器、負荷開關等的參數配置和狀態設置，使其能夠在配網運行過程中高效完成各項保護動作。在智能化、高效化、實時化監管的基礎上有效提升自動化開關的穩定性和可靠性，降低自動化開關運行過程中的各項風險，對于促進我國電網的發展具有至關重要的意義。

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收稿日期：2020-07-16

作者簡介：曾兆星（1994—），男，廣東人，助理工程師，從事配網運行維護工作。