配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在10 kV線路故障處理中的應(yīng)用

盧中春

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224000）

1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)涉及電力、配電等多個(gè)領(lǐng)域，因此在進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，須根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，制定最佳的布網(wǎng)自動(dòng)化方案，使其發(fā)揮其應(yīng)有的功能。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能有效地保障電壓品質(zhì)，合理地降低網(wǎng)損，也能最大限度地利用現(xiàn)有的資源，減輕以往調(diào)度、值班、維修等工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。通過(guò)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)、測(cè)量各時(shí)段的數(shù)據(jù)，利用各種開(kāi)關(guān)保護(hù)電網(wǎng)的基本工作狀況，以保證配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常工作。通過(guò)合理的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制[1-3]。此外，在線路發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修，以防止事故擴(kuò)大。同時(shí)，在正常運(yùn)行的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以采用閉環(huán)和開(kāi)環(huán)2種方式。若線路有接地故障，即接直線弧光接地，將會(huì)對(duì)線路的絕緣性能造成很大的影響，這時(shí)應(yīng)對(duì)故障線路進(jìn)行處理。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

2 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在10 kV配電線路故障維修中的重要性

隨著10 kV輸電線路的建設(shè)，隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，輸電線路的容量越來(lái)越大，同時(shí)城市居民對(duì)供電的需求越來(lái)越大，故障率也越來(lái)越高。然而，傳統(tǒng)的人工操作方式已不能適應(yīng)大規(guī)模的故障維修需求，因此有關(guān)部門(mén)須將配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)用于線路的故障檢修，使其充分發(fā)揮自動(dòng)化的作用。

2.1 自動(dòng)化程度高

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)就是自動(dòng)化程度較高。傳統(tǒng)的線路故障檢修環(huán)節(jié)，由于技術(shù)的限制，電力企業(yè)在進(jìn)行10 kV故障檢修時(shí)只能通過(guò)人力進(jìn)行檢修，效率較低難以滿足檢修的需要。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀況自動(dòng)化程度高，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力，同時(shí)減少員工的參與以及工作強(qiáng)度，避免出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的情況。

2.2 安全性較強(qiáng)

安全指的是維修和人員的安全2個(gè)方面。在故障診斷部分，采用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)建立的智能配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)傳感技術(shù)，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)存在的安全隱患進(jìn)行探測(cè)，并將故障的電網(wǎng)區(qū)域技術(shù)傳送至控制中心，以切斷故障網(wǎng)絡(luò)與其他線路的聯(lián)系。此外，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以利用各類(lèi)智能機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)的全過(guò)程監(jiān)控，最大限度地避免了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。從個(gè)人的角度來(lái)看，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以在出現(xiàn)故障的瞬間切斷這一地區(qū)的電力供應(yīng)，防止電力系統(tǒng)的故障波及無(wú)辜的行人。

2.3 主動(dòng)性很強(qiáng)，能夠起到預(yù)防效果

在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，電網(wǎng)線路的主要問(wèn)題是治理，而對(duì)防范環(huán)節(jié)的關(guān)注不夠，導(dǎo)致了電力企業(yè)的重大損失。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在設(shè)計(jì)階段設(shè)置了一個(gè)信息采集系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)際情況采集和分析配電裝置的運(yùn)行情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有關(guān)區(qū)域出現(xiàn)異常時(shí)，可以采取相應(yīng)的調(diào)整電流、電壓等方法來(lái)降低線路的負(fù)荷，從而防止故障出現(xiàn)。另外，感知異常的數(shù)據(jù)也會(huì)引起相關(guān)人員的警惕，從而進(jìn)行檢查，排除智能配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的安全隱患，延長(zhǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的使用壽命。另外，在發(fā)現(xiàn)故障后，可以從資料庫(kù)中選取合適的解決方案，以便于檢修。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化故障定位技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題

配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施，要求將通信、計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)以及其他的自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)能夠在線、離線、智能化的監(jiān)控和管理，并使整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的運(yùn)行更加可靠、安全，同時(shí)能夠在一定程度上提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，由于配電網(wǎng)線路負(fù)荷分布存在一定的不均勻性，部分城區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃也不夠科學(xué)合理，用電相的人也較為集中，總是存在線路緊張問(wèn)題，而部分區(qū)域的線路又基本上沒(méi)有什么用戶使用，在線路終端存在大量負(fù)荷，導(dǎo)致線路出現(xiàn)“頭重腳輕”現(xiàn)象和供電半徑比較大的問(wèn)題，從而導(dǎo)致配電線路出現(xiàn)了較大的損耗，經(jīng)過(guò)多次改造和延伸之后就很容易造成配電線路供電半徑過(guò)大問(wèn)題的發(fā)生。在這種條件下，如果導(dǎo)線截面較小，則會(huì)造成較大的負(fù)載工況，已無(wú)法很好地滿足持續(xù)不斷增長(zhǎng)的用電負(fù)荷實(shí)際需求，這就給實(shí)際用電過(guò)程埋下了一定的安全隱患。

4 10 kV配電線路故障處理中的電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析

在10 kV配線的故障診斷中，采用了網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制技術(shù)。當(dāng)前，饋線自動(dòng)控制和故障指示是2個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。因此，為更好地保證10 kV配電線路的運(yùn)行，提高設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)行的質(zhì)量，縮短故障處理的時(shí)間，電力企業(yè)和技術(shù)人員必須對(duì)其進(jìn)行深入的研究。

4.1 通過(guò)故障指示器快速進(jìn)行故障定位

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)中，故障指示儀是一種用于快速檢測(cè)線路故障的先進(jìn)技術(shù)裝置。在實(shí)際使用中，該故障指示裝置可以在10 kV的線路和架空線上、箱型變壓器和環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜上以及線路分支、用戶進(jìn)線等地方安裝。當(dāng)10 kV配電系統(tǒng)發(fā)生短路或接地故障時(shí)，故障指示儀會(huì)顯示出故障電流和它所處的區(qū)域。在此期間，故障指示燈會(huì)閃爍，將故障信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，并將故障信息發(fā)送至調(diào)度中心或控制臺(tái)，通過(guò)CDMA或GPRS的形式傳遞給緊急檢修班組或管理人員。從而大大節(jié)省了10 kV配電線路的故障定位時(shí)間，減少了故障處理中的斷電時(shí)間，增強(qiáng)10 kV配電線路的供電可靠性。近年來(lái)，隨著科技水平的提高，各種故障指標(biāo)的通信性能也得到了很好的提高。將此故障指示儀用于10 kV配線，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路的工作狀況，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障[4,5]。

4.2 采用科學(xué)的故障排除程序

為了有效地解決輸電線路的故障，需要建立一套科學(xué)、合理的故障診斷程序，以有效地解決這些問(wèn)題，增強(qiáng)電網(wǎng)的供電可靠性。通過(guò)對(duì)故障部位的精細(xì)檢測(cè)，對(duì)故障類(lèi)型、故障原因、故障排除等進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和總結(jié)，再結(jié)合故障附近的輸配電線路的狀況，進(jìn)行橫向擴(kuò)展，以進(jìn)一步減少故障發(fā)生的可能性。該方案由2個(gè)方面組成：第一，緊急處理，迅速修復(fù)和恢復(fù)供電；二是制定相應(yīng)的防范措施，使其理論和實(shí)際相結(jié)合，以確保其運(yùn)行后不會(huì)對(duì)周?chē)娋W(wǎng)的安全和穩(wěn)定產(chǎn)生任何影響。

4.3 通過(guò)饋線自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行故障處理

在常規(guī)10 kV輸電線路中，饋線斷路器采用常規(guī)柱上切換方式，而饋線切換中應(yīng)用最多的是負(fù)載切換。其中，故障電路可以切斷負(fù)載和短路電流，負(fù)載開(kāi)關(guān)只能切斷負(fù)載。在實(shí)際應(yīng)用中，不能采用斷路器或負(fù)載開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)10 kV線路的自動(dòng)切斷。從2種不同的饋線形式進(jìn)行比較，可以看出，與負(fù)載開(kāi)關(guān)相比，斷路器的絕緣成功率更高，而且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益也很好。然而，在實(shí)際使用中，斷路器也存在著一些缺陷，無(wú)論是在主干或分支上，還是永久或暫態(tài)的，一旦發(fā)生故障，變電站的出線開(kāi)關(guān)就會(huì)跳閘，而沒(méi)有故障的線路也會(huì)隨之?dāng)嚅_(kāi)。其次，饋線出線開(kāi)關(guān)在進(jìn)行故障隔離時(shí)，往往會(huì)進(jìn)行多次斷路，從而使未發(fā)生故障的地區(qū)連續(xù)斷電，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。最后，每次出現(xiàn)故障，維修人員都要對(duì)線路進(jìn)行徹底的檢查，而且還必須手工進(jìn)行分合閘，維修工作非常復(fù)雜，維修效率也很低。為了有效地解決這一問(wèn)題，電力企業(yè)應(yīng)充分運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的饋線自動(dòng)化技術(shù)，采用自動(dòng)切換實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的故障隔離和保護(hù)。

目前，10 kV輸電線路的饋線自動(dòng)化切換系統(tǒng)主要有以下幾種。一是智能柱式斷路器，根據(jù)饋線的實(shí)際作用，對(duì)10 kV饋線的主干、支路進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并在10 kV饋線的主干、支路上進(jìn)行斷開(kāi)，并帶有時(shí)間限制的過(guò)流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了較好的重合閘保護(hù)。二是智能柱上加載開(kāi)關(guān)，它是以傳統(tǒng)的負(fù)載開(kāi)關(guān)為基礎(chǔ)，通過(guò)安裝在10 kV輸電線路的主干和支路上，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)切斷零序和負(fù)載，并可將其配置成電壓型負(fù)載切換或電流負(fù)載切換。同時(shí)，本裝置具有很強(qiáng)的有壓延時(shí)合閘和不壓延時(shí)間關(guān)斷的能力，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)地將故障區(qū)隔離開(kāi)來(lái)。第三種是分界開(kāi)關(guān)，它能根據(jù)實(shí)際使用需要，合理調(diào)整保護(hù)定值，并將10 kV饋線上的出線斷路器與主干自動(dòng)斷路器相結(jié)合，能自動(dòng)切斷用戶端的單相接地，從而避免上層線路和設(shè)備跳閘，從而有效地減少了停電范圍。第四類(lèi)是饋線自動(dòng)控制器，它包括負(fù)載開(kāi)關(guān)、重合閘和連接斷路器，在具體的應(yīng)用中，各種控制參數(shù)要合理地設(shè)定，并通過(guò)各種通信方式通信。同時(shí)，該控制器可以設(shè)置多種保護(hù)功能，例如接地過(guò)斷和電流保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的自動(dòng)控制。

由于不同的饋線自動(dòng)化技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)方式、應(yīng)用范圍、應(yīng)用成本等都有很大的差別，在具體的10 kV輸電線路的故障處理中，要根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)際需要，合理地選用合適的技術(shù)設(shè)備，從而既能保證10 kV配電線路的故障處理效果，又能有效地節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。饋線自動(dòng)化構(gòu)建模型圖如圖2所示。

圖2 饋線自動(dòng)化構(gòu)建模型圖

4.4 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在配電運(yùn)行監(jiān)測(cè)與控制過(guò)程的應(yīng)用

隨著人口的不斷增長(zhǎng)，配網(wǎng)自動(dòng)化的負(fù)荷增長(zhǎng)率也越來(lái)越高，但是電力配套設(shè)施達(dá)不到用戶需求，電力設(shè)備老化，增加了配網(wǎng)自動(dòng)化事故發(fā)生概率。配網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在運(yùn)行中會(huì)受到自然、人為因素的干擾，從而造成電力系統(tǒng)失效。配電設(shè)備運(yùn)行管理人員若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)的故障，會(huì)對(duì)供電企業(yè)的供電安全構(gòu)成了極大的威脅。在配電運(yùn)維監(jiān)控、監(jiān)控中應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，利用監(jiān)控功能對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的某個(gè)部位或某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)就會(huì)自動(dòng)識(shí)別出故障的部位和原因，從而將故障區(qū)域隔離開(kāi)來(lái)，避免故障繼續(xù)蔓延。同時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化具有自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)檢修的功能，當(dāng)配網(wǎng)自動(dòng)化受到外力襲擊時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)及時(shí)進(jìn)行分析、屏蔽，避免被入侵，從而保證配電系統(tǒng)的安全。同時(shí)，該系統(tǒng)具備自愈功能，在配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)生干擾或故障時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)并隔離故障，故障排除后，自動(dòng)恢復(fù)電源。

4.5 應(yīng)用于配網(wǎng)信息管理

通過(guò)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的維護(hù)，可以有效地監(jiān)控配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的運(yùn)行狀況，有利于對(duì)其進(jìn)行有效的管理，保證其運(yùn)行的安全性。但是，配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的內(nèi)容比較復(fù)雜，涉及的電力線路和設(shè)備也比較多。為保證配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)運(yùn)行人員的人身安全，合理運(yùn)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以減少配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的安全隱患。通過(guò)采用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可以獲得更多的配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行資料。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，可以更加直觀、準(zhǔn)確地了解配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)的運(yùn)行狀況，為今后的配網(wǎng)自動(dòng)化絡(luò)運(yùn)維工作指明了一個(gè)清晰的方向，從而保證了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。另外，通過(guò)對(duì)設(shè)備的控制，可以極大地減少人工操作中的錯(cuò)誤，從而提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的質(zhì)量，減少系統(tǒng)的失效概率。

5 結(jié) 論

在10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化故障的處理中，采用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，能迅速發(fā)現(xiàn)并確定故障位置，從而提高了故障處理的效率，確保了供電線路的可靠性和穩(wěn)定性。在今后10 kV線路的故障處理中，應(yīng)加大對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。