配網自動化故障處理技術研究

李鑫　劉婧

摘 要：現如今，隨著社會經濟的快速發展和科學技術的日益進步，人們對電力資源的需求不斷增加。配網自動化故障處理技術直接決定供電安全和穩定，對于配電網的安全運行至關重要，電力系統發生故障時，對社會經濟發展造成的損失也是難以估量的，因此，如何高效解決配網故障問題，實施配網智能化管理，是現階段電力企業需要解決的重要問題，配網自動化系統的出現為提高配網運行和自愈性奠定了重要的基礎。電力企業要著力研究當前社會用電情況，完善并優化配網系統，探索配網系統自動化運行，第一時間分析、研究并處理故障，充分保障配網自動化系統的正常運行，為人們提供良好的供電服務，持續推動電力企業發展。

關鍵詞：配網自動化;故障處理技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.021

電力系統正朝著智能化、自動化發展，配電網絡也日趨復雜，出現線路故障的概率逐漸增加。配網自動化是實現智能電網的重要基礎之一，也是擴大供電能力、實現配電網高效經濟運行、提高供電可靠性和供電質量的重要手段。隨著新設備、新技術的應用，配網自動化故障處理技術逐漸發展成熟，在提高配網的質量和效率方面發揮著不可替代的重要作用。為滿足社會不斷提高的用電量、電力穩定性要求，要及時采取措施快速定位故障，提高配網工作效率。在配網自動化中出現不同的故障，需要結合實際情況，采取最為有效的處理措施。只有結合現場實際情況，才能保證故障處理模式的合理性，發揮各自優勢，為電力系統的安全穩定運行提供保障。

1 配電網故障自動排除技術的重要性

配電網自動化是利用計算機技術、自動控制技術、數據通信技術、信息管理技術、現代化設備及管理，實現配電網運行監控及管理的信息化、自動化。作為智能信息時代的產物，配電網故障自動處理技術可以利用自動化技術檢測配電網的故障，并分析研究故障，可以在發生嚴重故障時發出報警信號，初步限制故障，減小故障范圍，避免故障持續傳播。配電網故障自動處理技術可以為用戶提供可靠的供電服務，提高事故處理效率，充分保證配電網的穩定性，提高企業的經濟效益[1]。

2 配電網自動化系統

2.1 配電網自動化系統的特點

配電自動化系統利用計算機技術、網絡技術、通信技術等手段，完成配電網各種運行信息的采集，根據配電網運行狀況制定配電網運行策略，完成配電網的實時監控，保證配電網高效、安全、穩定運行。

2.2 影響配電網自動化系統穩定性的因素

配電自動化系統的穩定性直接決定了配電網能否穩定運行，尤其是故障位置能否準確、快速地確定。配電網各部分的匹配性和兼容性將影響自動化系統的運行效率。人員配備水平將決定配電網的使用效率。配電網通信設備是否暢通，終端系統是否穩定，將在一定程度上影響配電網的穩定性。

3 配電網自動化通信技術

3.1 光纖通信技術

傳輸速率高、抗干擾能力強等是光纖通信技術的主要特點，但是由于其投入成本高、工程量大，制約了光纖通信技術的發展。隨著我國光纖通信技術的快速發展，市場上的光纖價格急劇下降。目前，光纖通信技術得到了廣泛應用，將配電網自動化設備DTU應用于光纖通信技術中，選用光纖專用線信道作為主要通信技術。專用線信道選用光纖作為傳輸介質，而光纖設備一般與光纜相連，是傳輸光纖數據的主要設備。光端機主要通過EIA/RS—232/485接口連接數據終端設備。

光纖專用線信道的配置模式主要分為從機模式、環路通信對等模式和雙環路自愈網絡。光纖專用線信道的優點包括結構簡單、傳輸時延小、易于控制等，但是其不具有主動報告通信機制，無法反映高透光率的特性[2]。

3.2 公共網絡無線通信技術

公用網絡無線通信技術只應用配電網自動化設備的DTU和FTU。目前，公共網絡中有兩種無線通信技術，即碼分多址（CDMA）、全球移動通信系統（GSM）。GPRS主要應用于配電自動化系統中的GSM。

GPRS通信網絡可以傳輸實時交互數據，也可以傳輸連續業務數據。作為一種新型數據傳輸技術，GPRS具有許多優點。業務數據主機一般不超過1 024字節，數據包傳輸延時不超過1 500毫秒，GPRS通信網絡最高在線率可達95%以上[3]。

4 配網自動化故障處理措施

4.1 設計優化

為保證配網安全、穩定運行，在設置配網自動化開關時，要檢查開關參數、指標等，只有滿足安全要求和設計規范，才能投入使用。如果檢測過程中出現觸點不靈敏、規格不符合規定等問題，必須及時更換。如果有必要，可以在配網中增加饋線終端智能監測裝置，利用配網終端進行遠程監控，避免由于配網自動化開關發生故障導致的停電問題。

4.2 精細化故障定位

4.2.1 行波故障定位

行波振幅可以指示傳播方向呈指數變化。根據這一特點，可以通過改變行波振幅確定斷層位置。當行波通過失效點時，對其進行反射，然后根據行波衰減計算失效點距離。

在實際應用中，同一信號源形成的行波在線路檢測端注入配電網，行波發生故障后，傳播速度和傳輸時間都會發生變化，利用行波的特性計算出故障的準確位置。通常在模糊定位后定位行波故障，可以縮短故障定位時間，提高工作效率。

4.2.2 分布式故障定位

利用行波故障定位原理實現分布式故障定位。在定位過程中，將傳統的故障定位裝置從變電站二次側轉移到線路上，可以確定故障位置和斷面，縮短修復時間，提高供電可靠性，避免故障造成的經濟損失。

相較于傳統的故障定位和檢測方法，分布式故障定位在解決T型接線等復雜結構線路故障方面效果更好，電流行波采集更為逼真，從而保證定位精度。系統還可以根據雷電電流的行波分析時域，并根據雷電電流的極性和能譜分析結果識別雷電故障[4]。

4.2.3 小比例尺模糊定位

小比例尺模糊定位要求在線路的所有分支檢測點設置多個分支檢測裝置，對線路進行實時監測，該方法檢測相對簡單，測量結果更直接，但精度相對較低。該方法已應用于許多傳統的線路故障檢測工作，取得了良好的檢測效果。然而，在電網內部復雜度較高、能耗增加的情況下，該方法只能在較淺的層次上研究故障定位，明確故障傳輸位置的區域類別。然而，通常與其他故障定位方法結合使用，無法獲得準確的故障定位結果。

4.3 故障區自動隔離與恢復

在電力系統配網中，自動化開關主要分為負荷開關和斷路器開關，負荷開關用于輸電線路的分段、連接，斷路器開關則能夠連接饋線與變電站。加裝自動化開關元件后，在自動化設備運行的狀態下，電力系統能夠主動隔離故障區段，縮短查找故障的時間，同時，進一步提高供電效率，為快速恢復供電創造有利條件。故障區自動隔離與恢復需要判斷故障區段屬于過流短路故障、瞬時故障，還是屬于接地故障，通過重合閘功能，自動恢復供電。

4.4 規范操作

做好過壓、過流保護，做好閉鎖保護，減少區域斷電。例如，可以在接地側刀閘操作孔上安裝電磁鎖，為降低周圍磁場對自動化開關性能的影響，還可以利用新增裝置，增加其運行的靈敏度，提高配網的可靠性和安全性。

在此基礎上，要加強對配網運維和管理人員的技術培訓，通過專題講座、現場實踐等形式，確保運維和管理人員嚴格按照相關規范要求操作自動化開關，避免暴力閉合，因過流燒毀開關。同時，避免出現操作失誤的情況，導致相間短路，進而造成裝置擊穿等問題。

4.5 注意事項

在探索國內外先進技術的基礎上，對于線路故障快速定位裝置，要不斷提高其可靠性、有效性、準確性。

從系統升級角度分析，要定期拓展和維護快速定位系統，提高數據傳輸的準確度和數據采集精度，避免由于系統問題導致判斷失誤。

從系統優化角度分析，要優化和升級故障定位系統，按照智能診斷要求構建分層數據體系，不斷提高算法模型的有效性和科學性，借鑒配網線路故障處理工作經驗，確保快速實現故障處理和故障數據匹配。

在實際工作中，要快速定位系統中的關鍵內容，圍繞線路故障，深入推進配網智能化建設，并通過多種方式開展操作實訓和知識教育，尤其是在故障快速定位系統得到高效率、高質量的應用以后，必須提高操作人員的技能水平，加強對操作人員的培訓。

4.6 配網自動化設備DTU、FTU公網無線通信技術

造價成本低、網絡穩定性差、傳輸速率慢等是配網自動化設備DTU、FTU公網無線技術的突出特點。由于配電網內部結構的特點和形式，如果出現故障，可以通過公網無線通信技術單元向主站發出信號，通過配網自動化設備DTU、FTU開關的保護功能，切實做好故障隔離，判斷是否屬于瞬時故障、過流短路故障或接地故障等報送故障類型，并報送故障位置[5]。

4.7 運行維護

4.7.1 智能監測

通過上文的分析可知，可以通過嵌入方式，在配網自動化開關線路中安裝電壓、電流、行程等傳感器，并配合濕度傳感器、SF6傳感器、溫度傳感器等，確保狀態參數、環境參數等處于正常狀態。如果這些參數已經超過配網狀態監測系統中的安全閾值，IED模塊此時會向DTU模塊發出告警信息，在聲音告警和三維顯示的基礎上，顯示狀態數據、開關位置等，將這些數據信息作為運行維護的依據。

由于運行維護工作量較大，為構建基礎框架，可以增設IED狀態監測模塊，同時配合各項運行狀態數據，利用傳感器等有效分析其絕緣特性、機械特性、熱特性等，確保其處于正常運行狀態，在全面監測的基礎上，這一操作能夠減少人工投入。

4.7.2 重點維護

第一，配套運維。在運維過程中，不僅要開展輔助設施的防控，而且要做好開關保護。配網自動化開關運行過程中需要調控和保護電纜、傳感器等配套裝置，使其符合電力規范及運行標準。

在線纜運行與維護的過程中，要利用紅外感應裝置等測定護套是否存在異常，線纜的絕緣是否存在問題，測試線纜絕緣系數，杜絕由于電纜絕緣而引起的自動化開關拒動或誤動。在設置傳感器裝置的過程中，要盡量選擇靈敏度較高的傳感器以及配合保護裝置，科學確定安裝位置，降低由于傳感器損壞、運行異常等情況，影響自動化開關的正常運行。

第二，開關運維。初步檢查發現沒有問題以后，可以安全標準逐步測試，判斷自動化開關是否存在安全隱患。檢查配網自動化運行狀態、開關質量等，確定其中的關鍵部件是否已經破損、老化。如果維修后其可靠性仍然不能達到標準要求，可以根據具體決定是否作出報廢處理。如果的確存在問題，則要先通過相應的傳感器，測定自動化開關中各部分的性能情況，確定故障點，進而查找故障因素，逐一拆檢，維修或更換故障零件。

5 結語

配網自動化系統是控制和監測配電網運行情況的自動化系統，具備配網、故障處理、分析應用及與相關應用系統互連等功能。作為現代電子計算機、通信和網絡技術相結合的產物，配網自動化系統通過處理配電網在線、離線數據，綜合地理位置信息、配網網絡結構等，組成一個完善的自動化系統。隨著社會經濟的快速發展和科學技術的日益進步，電力用戶對電力系統運行可靠性和供電質量的要求逐步提高。

配網自動化故障處理技術直接決定供電安全和穩定，對于配電網的安全運行至關重要，電力系統發生故障時，對社會經濟發展造成的損失也是難以估量的，因此，如何高效解決配網故障問題，實施配網智能化管理，是現階段電力企業需要解決的重要問題，配網自動化系統的出現為提高配網運行和自愈性奠定了重要的基礎。因此，電力企業要不斷研究和分析電力系統配網自動化故障處理技術，為電力用戶提供良好的供電服務，進一步提高電力企業供電質量，推動電力行業可持續發展。

參考文獻

[1] 賈寧和.配網自動化關鍵技術風險分析及控制措施研究[J].通信電源技術，2020（6）：129-130.

[2] 陳宇浩.配網自動化的關鍵技術分析及運行維護[J].電子技術與軟件工程，2020（12）：109-110.

[3] 李斌.某縣供電公司配網自動化系統的設計與實現[D].太原：中北大學，2021.

[4] 劉旭慧.基于工業以太網技術的配網自動化通信系統[D].廣州：廣東工業大學，2020.

[5] 陸瑩.配網自動化終端在農網的配置方案應用與研究[D].南寧：廣西大學，2020.