探索基于配網(wǎng)自動(dòng)化的事故判斷失敗原因及其改進(jìn)措施

王子為

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

引言：針對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化而言，對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展是存在重要的意義，并且可以更好地去實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理。其中就健全網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化而言，正在不斷展開的重要工程隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸彌補(bǔ)此項(xiàng)缺陷。然而配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)（Distribution Automation Technology，簡(jiǎn)稱“DA 技術(shù)”）是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進(jìn)行集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市生活水平、科技水平的迅速提高，城市配網(wǎng)日益復(fù)雜，用戶對(duì)用電可靠性和用電質(zhì)量的要求也日益提高。近些年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、智能化等方面取得了顯著的成績(jī)。隨著我國(guó)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前在電力行業(yè)，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)開始在電力監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，并逐漸成為了電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。

一、分析配網(wǎng)自動(dòng)化的功能

對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化而言，主要是通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，將其配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息和離線信息以及用戶信息等進(jìn)行相應(yīng)的集成，從而構(gòu)建出完整的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，更好地實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行和事故下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制、配電管理等，也是配電自動(dòng)化和配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。

（一）分析自動(dòng)化的功能

對(duì)于自動(dòng)化的功能而言，主要包括以下幾個(gè)方面：一是配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）。對(duì)于配網(wǎng)SCADA 系統(tǒng)而言，主要是包括了數(shù)據(jù)采集和四遙（遙信、遙測(cè)、遙感以及遙調(diào)）、狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警和統(tǒng)計(jì)計(jì)算等等功能，也還需要支持無(wú)人機(jī)值班變電站的接口等等。二是配電網(wǎng)的電壓管理系統(tǒng)。主要是結(jié)合配電網(wǎng)的電壓和功率因數(shù)和電流等相關(guān)的參數(shù)，自動(dòng)控制無(wú)功補(bǔ)償電容器的投切以及變壓器有載分接開關(guān)接頭的檔位等方面的功能。三是配電網(wǎng)的故障很短和斷電管理系統(tǒng)。主要是通過(guò)結(jié)合了投訴的電話和通信信息，能夠更好地實(shí)現(xiàn)故障定位和爭(zhēng)端，并且也是可以實(shí)現(xiàn)故障的隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)移以及現(xiàn)場(chǎng)故障搶修等方面的功能。四是操作票專家系統(tǒng)（ES）。對(duì)于該系統(tǒng)而言，則包括以下兩點(diǎn)：首先變電所的自動(dòng)化。主要是實(shí)施數(shù)據(jù)的采集和控制以及監(jiān)視，并且是可以和控制中心以及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信。其次是配電所的自動(dòng)化。對(duì)于這個(gè)功能而言，主要是由安裝到配電所的RTU 對(duì)配電所實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視控制，同時(shí)也是可以和控制中心以及配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行相互的通信處理。

（二）分析FA

一是饋線控制以及數(shù)據(jù)檢測(cè)的系統(tǒng)。在正常的情況下，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)運(yùn)行電量的參數(shù)（其中包括了饋線上的設(shè)備各種電量）的遠(yuǎn)方測(cè)量以及監(jiān)視和設(shè)備的狀態(tài)遠(yuǎn)方進(jìn)行控制。二是饋線自動(dòng)隔離以及恢復(fù)系統(tǒng)。在饋線出現(xiàn)了相間短路的故障或者是單相接地故障的情況下，這時(shí)可以自動(dòng)判斷饋線故障段，并且可以對(duì)故障段進(jìn)行自動(dòng)隔離，及時(shí)恢復(fù)故障段的供電情況，通常情況下具有以下幾種方式進(jìn)行選擇：首先可以采用線路自動(dòng)重合器或者分段器；其次采用遠(yuǎn)方通信的信道，主要存在數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)方控制功能的饋線自動(dòng)化，該系統(tǒng)不僅包括了一次設(shè)備，與此同時(shí)也包括遠(yuǎn)方終端（FTU）以及通信信號(hào)和電流電壓傳感器等方面的內(nèi)容。

二、分析配網(wǎng)自動(dòng)化存在的安全問(wèn)題

對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化的系統(tǒng)而言，其數(shù)據(jù)傳輸模式通常情況下采用C/S 的結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)而言，主要包括以下方面：一是感知層；二是網(wǎng)絡(luò)層；三是應(yīng)用層。在這其中，應(yīng)用層主要是由系統(tǒng)的自動(dòng)化程序所構(gòu)成的，應(yīng)用層可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行及時(shí)收集，完成收集工作后，便可以對(duì)這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行合理的分析，通過(guò)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行有效監(jiān)控。感知層主要由電力配網(wǎng)系統(tǒng)的終端構(gòu)成，該層能收集遙測(cè)和遙信等相關(guān)的配電數(shù)據(jù)，并將配電數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)絡(luò)層并經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)層的加工，再將數(shù)據(jù)信息最終的處理結(jié)果傳送至應(yīng)用層，應(yīng)用層對(duì)結(jié)果進(jìn)行審核處理。目前數(shù)據(jù)信息最主要的數(shù)據(jù)傳輸方式有以下三種，分別是無(wú)線公網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸、無(wú)線專網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸及有線光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸。然而針對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層而言，主要選擇的通訊方式相對(duì)比較多，比如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊和光纖通訊以及載波通訊等等，雖然是在收集傳輸?shù)倪^(guò)程中，是可以選擇傳輸?shù)姆绞较鄬?duì)比較多，但是這也為電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用層方面留下了相對(duì)比較多的安全隱患問(wèn)題，如系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息容易被不法分子獲取；可以對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改降低了數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性。從上述兩個(gè)安全問(wèn)題可以看出，目前電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中雖然已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果，但存在著安全漏洞卻時(shí)刻威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如果依然是抱著僥幸的心理，那么一旦遇到突發(fā)情況下，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)較為嚴(yán)重的破壞問(wèn)題，從而無(wú)法在一定程度上保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、分析配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)判斷事故的邏輯和方法

在形式上，配網(wǎng)自動(dòng)化的系統(tǒng)主要是包括了變電站（SA）系統(tǒng)以及饋線自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。由于配電網(wǎng)事故以線路事故為主，因此主要依靠FA 系統(tǒng)。FA 系統(tǒng)是DA 系統(tǒng)的主要組成部分，主要目的是實(shí)現(xiàn)故障診斷和自愈。它由饋線控制及數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、饋線自動(dòng)隔離和恢復(fù)系統(tǒng)組成。其中，故障診斷系統(tǒng)處于承上啟下的核心地位。此外如果出現(xiàn)了事故的問(wèn)題，那么安裝在配電所的DTU 設(shè)備以及安裝到線路上的FTU 設(shè)備都會(huì)收到不同程度的影響，相關(guān)的電流互感器也會(huì)檢測(cè)到故障的電流，并且發(fā)出相應(yīng)的啟動(dòng)信號(hào)。在保護(hù)未投入跳閘的情況下，主要是根據(jù)遙信和遙測(cè)等方式通過(guò)光纖通信傳輸?shù)椒?wù)器之中，服務(wù)器根據(jù)電流走向?qū)⒆詈笠患?jí)有故障電流的區(qū)域至第一級(jí)無(wú)故障電流的區(qū)域之間判斷為故障區(qū)域，并提供給調(diào)度員。調(diào)度員根據(jù)故障區(qū)域，實(shí)行隔離，然后恢復(fù)故障點(diǎn)前段送電，并在負(fù)荷允許時(shí)通過(guò)其他線路向故障點(diǎn)后段送電。與此同時(shí)還要及時(shí)通知配電人員重點(diǎn)去檢查故障的區(qū)域，在此基礎(chǔ)上結(jié)合檢查結(jié)果作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

四、分析配網(wǎng)自動(dòng)化判斷事故的原因分析以及舉例

通過(guò)對(duì)上述分析能夠發(fā)現(xiàn)，采取上述措施可以及時(shí)地找到故障出現(xiàn)的區(qū)域，使其可以提高故障點(diǎn)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，縮短停電的時(shí)間，但是有的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)判斷不正確的情況下，其原因存在多種多樣的，以下便對(duì)其不同原因進(jìn)行舉例做出相應(yīng)的分析。

（一）分析自動(dòng)化改造不全面導(dǎo)致配網(wǎng)自動(dòng)化判斷失誤

線路所連接的配電所大多都進(jìn)行了配網(wǎng)自動(dòng)化改造，但依然存在一部分的配電所并沒有接入DTU，并且也不存在遙控的條件。配網(wǎng)自動(dòng)化處理的過(guò)程中，主要是將其沒有配置保護(hù)的配電所和相關(guān)線路等合成一條線路，從而對(duì)其故障問(wèn)題進(jìn)行定位，這樣會(huì)導(dǎo)致其配網(wǎng)自動(dòng)化判斷出的事故區(qū)域比較多。在實(shí)際應(yīng)用中此種情況最為常見，配網(wǎng)自動(dòng)化是基于線路范圍內(nèi)的各個(gè)配電所的保護(hù)信息判定出故障區(qū)域，因而配網(wǎng)自動(dòng)化有效工作的前提是區(qū)域內(nèi)配電所均經(jīng)過(guò)改造且保護(hù)等各類功能健全。區(qū)域內(nèi)配電所配網(wǎng)自動(dòng)化安裝不健全會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)將這些部分判定為一條線路，從而將會(huì)給出故障的范圍進(jìn)行擴(kuò)大，要想對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行合理的解決，那么最為主要的便是對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的配置工作進(jìn)行不斷地完善。

（二）分析通道或工況原因?qū)е屡渚W(wǎng)自動(dòng)化出現(xiàn)判斷失誤

例如FA 判定結(jié)果和實(shí)際的情況存在嚴(yán)重不一致的情況下，主要由于配電所的間隔過(guò)流保護(hù)信號(hào)所導(dǎo)致出現(xiàn)的，同時(shí)由于配電所內(nèi)的蓄電池質(zhì)量不合理導(dǎo)致其問(wèn)題出現(xiàn)。自動(dòng)化配電所的工況退出也是DA 判斷不準(zhǔn)確主要的原因之一，導(dǎo)致工況退出的原因很多，其中失去交流所用電后，蓄電池質(zhì)量不佳是最常見的原因，除此以外通信光纜故障也是比較常見的原因。目前，全國(guó)其他地區(qū)采用超級(jí)電容的方式替代蓄電池，其效果并沒有看到比較明確的報(bào)道，對(duì)蓄電池的質(zhì)量進(jìn)行改善，依然作為現(xiàn)如今急需要進(jìn)行解決的問(wèn)題。

總結(jié)：綜上所述，配網(wǎng)自動(dòng)化判斷失靈主要因自動(dòng)化系統(tǒng)不健全、自動(dòng)化配電所工況退出及短時(shí)間內(nèi)多重故障互相影響引起。健全自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、提高蓄電池質(zhì)量、升級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)是目前值得繼續(xù)發(fā)展和研究的主要方向。其中，配網(wǎng)管理系統(tǒng)又包括配電網(wǎng)電壓管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)故障診斷和斷電管理系統(tǒng)、操作票專家系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是我國(guó)最為重要的基礎(chǔ)性設(shè)施，其運(yùn)行的安全性直接關(guān)系到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的日常生產(chǎn)生活，為了進(jìn)一步鞏固系統(tǒng)的安全，還應(yīng)該在系統(tǒng)中引入多種安全防護(hù)技術(shù)，來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)整體的安全強(qiáng)度。本文將就配電網(wǎng)故障診斷和斷電管理系統(tǒng)展開討論，重點(diǎn)在于對(duì)判斷失敗的幾個(gè)實(shí)例及其失敗原因進(jìn)行分析和檢討。提高蓄電池質(zhì)量是目前比較值得關(guān)注的方向，也是難點(diǎn)，遺憾的是目前隨著超級(jí)電容的普遍應(yīng)用，并沒有看到提高蓄電池質(zhì)量的相關(guān)科研項(xiàng)目，蓄電池質(zhì)量未能得到明顯的改進(jìn)，超級(jí)電容也沒有顯示出意料中的優(yōu)越性。