配電網自動化在電網建設運行中的應用問題分析及對策

靳一林

(廣東電網有限責任公司電力科學研究院，廣州 510080)

1 配電網自動化存在的問題

配電網網架結構及自動化選點不合理。在城區配電網網架建設中，盲目增加聯絡點以提高供電可靠性，使得網架結構過于復雜;而在農村或城郊結合部等區域由于地形、投資金額等因素，配電網典型接線率較低，難以建立有效聯絡點;在自動化分段點的選取時，缺乏對用戶行為的分析和線路轉供能力的評估，分段不合理，以上原因都導致發生故障時，難于進行轉電操作，無法有效轉移線路負荷并大幅縮短用戶平均停電時間。

配電網自動化智能化水平相對落后。配電網自動化技術快速迭代，早期設備與后續設備建設不匹配，新舊設備無法有效聯動。主站系統無法充分利用自動化設備上送的信息，亟待開發高級應用功能。此外，設備模塊本身存在質量問題出現拒動、誤動現象，導致故障排查費時費力。

配電網運行環境惡劣。多變的自然環境，在沿海地區臺風災害頻發易受鹽霧侵蝕，在內陸地區溫差大易受冰凍災害，在山林地區樹林茂密易發生山火，在農村地區空曠易受雷擊，電網和設備的穩定性和可靠性受到了嚴峻考驗。不穩定的通信環境也極大影響設備正常運行，大部分自動化設備使用無線公網通信，偏遠地區通信信號不穩定，數據傳送延遲現象嚴重，后臺監控無法獲得及時有效數據，容易錯誤評估設備狀態。

2 設備布點

配電網的網架規劃是自動化設備合理布點的基礎，從規劃的源頭提高規劃質量，資源統籌力度，網架規劃應根據規劃區域的負荷發展水平，電網基本情況、供電可靠性要求因地制宜地確定區域的配電網發展建設目標、規模等，依據線路網架結構中的環網點確定饋線組，系統性的對線路、主站、通信進行規劃，最終確定自動化設備布點思路，如圖1所示。

圖1 動化設備布點思路

從現狀數據、發展預測、預期目標3個方面確定配電網的遠期發展目標。根據主站功能目標、網架結構目標、通信方式目標，劃分配電網的饋線組，并確定網架結構遠期接線方式和每組饋線的優化目標。為了避免過度超前電網建設造成資金的浪費，根據饋線組遠期發展目標制定近期過渡接線方式。近期改造方案涉及主站設計方案、網架優化方案、通信設計方案，注重統一規劃，明確在規劃過程的3種方案的協同性。網架優化方案要根據現有的電源、網架、開關設備情況進行優化設計，做到分層分區。在綜合考慮主站建設、通信建設的基礎上，確定饋線組的轉供電，明確線路的環網點，充分開展前期現場調研，合理安排聯絡點，最大程度實現線路轉供，減少用戶平均停電時間，最終制定自動化設備布點方案。

在配電網自動化設備的選點時要分別針對電纜、架空線路及電纜與架空線混合線路，確定不同類型配電線路的關鍵性節點和非關鍵性節點，在關鍵性節點設置分段開關。主干線長度一般為2 000～3 000 m處，中壓用戶10～20戶處，低壓用戶1 500～2 500戶處進行自動化設備布點。在綜合考慮經濟性和可靠性要求，通常主干線選擇2～5個關鍵節點配置自動化設備。分段點設置時，不可機械的對照線路長度、中低壓用戶數量等數值要求，對線路上的重要用戶、密集用戶、小電源，如小水電、風電等分布式電源，結合便于檢修等實際要求，靈活設置關鍵節點進行自動化布點，保證線路的安全可靠運行。結合線路故障頻率，合理設置分界開關以減少用戶故障出門頻次。

3 模式選擇

配電網自動化基本模式分為監測型和控制型兩類。

監測型有就地型故障指示、帶信息上送的故障指示。就地型故障指示是指一種可以直接安裝在配電線路上的指示裝置，通過檢測線路電流、電壓，進行線路的故障判別和故障狀態指示。帶信息上送的故障指示是指在就地型故障指示的基礎上，增加通信功能，將狀態信號送到主站或后臺監控系統。

控制型有集中型和就地控制型。集中型通過終端與主站的雙向通信，根據實時采集的配電網和配電設備運行信息及故障信號，由主站自動計算或輔以人工方式遠程控制開關設備投切，實現配電網運行方式的優化和故障的快速隔離與供電恢復。按實現方式分為半自動和全自動兩種。就地控制型通過終端相互通信，配合繼電保護或邏輯功能，實現隔離故障區域，恢復非故障區域供電，同時上報主站處理過程及結果。按實現方式又可細分為就地重合式，級差保護式和智能分布式3種。

根據地區的網架線路建設情況及主站建設情況，選擇配電網自動化模式，確定自動化設備的邏輯和保護功能，不一味的追求自動化分段的設置。

對于新建線路，為避免重復改造建設，按照遠期建設目標進行設備的安裝和功能的配置。

對于沒有自動化設備的線路改造線路時，根據實際線路條件配置自動化設備，可采取近期的過渡方案，例如在線路優化完成前，減少自動化布點或采用簡便的自動化模式的方式。

對于已有老式自動化設備的線路改造時，綜合考慮實用性和經濟性，達到更換年限的可整體更換，未達到更換年限的設備要充分的改造利用，例如，具有電操機構的可在原設備的基礎上升級改造，不具備升級改造條件的設備可通過參數的合理設置，與新設備配合使用，避免資源的浪費。

為提高故障檢測及定位效率，可選擇一個或多個斷路器、負荷開關或環網柜，可配合使用故障指示器和自動化開關，也可試點應用智能化或模塊化配電網自動化設備，縮小故障處理時間。

線路自動化模式的確認后，在設備驗收各個環節中確認選擇模式的可行性，驗收流程如圖2所示。部分現場單位忽視對樣機的功能性測試，造成供貨后調試時間過長，工程進度緩慢，現場運行不穩定等問題。

圖2 配電網自動化設備驗收流程

在確定供貨廠家后，應重點針對自動化功能、邏輯功能開展開展樣機測試，合格后開展出廠驗收工作，期間發現任何不符合標準的事項，需嚴格執行返廠處理程序。出廠驗收合格后，開展關于設備、材料及資料的到貨驗收，將該批次的設備送到第三方檢測機構開展到貨抽檢。合格后生產單位開展倉庫調試，包括開關本體、終端功能、PT功能設備測試，以及成套設備的聯調，保證安裝到現場的設備可用。

針對改造的饋線組的全部自動化設備開展自動化功能的聯調，以確保整條饋線組設備可準確切除線路故障，及時恢復非故障區域供電，不會擴大停電范圍。組織施工隊到現場安裝調試，驗收送電成功后工程方結束。

4 運維管理

按照配電網線路的重要度和健康度兩個指標來差異化制定運維管控策略。開展常態化一、二次設備的綜合巡視，對線路的關鍵信息開展專業巡視，對惡劣天氣、保供電、外力破壞等特殊情況開展特別巡視。發揮主站的監控作用，主站設備進行巡視及日常維護保障主站的正常運轉，確保數據正常交互，通過主站實時監測配電自動化終端、通信通道運行異常現象，縮短故障的排查時間。在各類巡視中，最重要的工作任務是及時發現設備異常狀態并消缺，以保障配電網的安全穩定運行。設備異常狀態主要分為異常信號和設備拒動誤動兩種，處理流程如圖3所示。

圖3 異常狀態處理流程

在設備故障處理時，要及時開展一故障一分析，尤其對設備拒動誤動。首先查看參數配置，由于參數配置涉及人為因素較多，應首先予以排除，隨后依次檢查二次回路、設備模塊、一次設備是否存在故障。

針對異常信號，要分為有無信號上送主站2種，無信號上送主站時，要依次排查主站端規約、參數等設置、通信信道、終端設備是否存在問題;有信號上送主站時，但是發生信號抖動、信號丟失、誤報等，一般是從終端設備開始檢查，按照設備模塊、二次回路、參數配置的順序進行檢查，可快速查找到問題。

速排查處理設備異常狀態，做好各類故障、缺陷登記及整理工作，需要重點針對批次性、家族性、多發性設備故障、缺陷，進行原因分析及對應措施的制定工作，完善日常運維方案，增加設備相應的定檢內容，降低設備故障頻次，保障電網安全穩定運行。

5 結束語

配電網自動化可以縮短配電網停電時間，提高供電可靠性，保障配電網安全可靠運行。設備布點、模式選擇到運維管理三方面都可以有效提高配電網自動化應用效果，人才隊伍的培養是對配電網建設運維的有力保障，對日后及時發現配電網自動化在配電網建設運維中的問題并剖析解決至關重要。