配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在自動(dòng)化配電網(wǎng)中的應(yīng)用

劉絢琛

國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司蘭州供電公司西固供電分公司，甘肅 蘭州 730070

0 引言

在研究配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)自動(dòng)化配電網(wǎng)供電可靠性的影響時(shí)，電力企業(yè)與研究人員首先需要了解配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用的主要設(shè)備，同時(shí)應(yīng)明確自動(dòng)化配電網(wǎng)的主要組成，然后以此為依據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的配網(wǎng)運(yùn)行實(shí)例進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的可靠性分析[1]。這樣才可以明確配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在自動(dòng)化配電網(wǎng)穩(wěn)定供電中的積極影響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的技術(shù)問(wèn)題，并使其得到合理優(yōu)化。這對(duì)于自動(dòng)化配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到積極的促進(jìn)作用，充分滿足當(dāng)今社會(huì)的用電需求，以為電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與發(fā)展提供足夠的技術(shù)支撐。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)及其主要設(shè)備

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是以自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、GIS系統(tǒng)、電子信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)和系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)化配電網(wǎng)進(jìn)行合理布局，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)的一種技術(shù)[2]。通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的合理應(yīng)用，可讓配網(wǎng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程得到良好控制，從而最大限度地防止配網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，讓配網(wǎng)始終保持在可靠運(yùn)行狀態(tài)。這樣可為現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)、管理及其服務(wù)質(zhì)量的提升奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化配電網(wǎng)的自動(dòng)化與智能化發(fā)展[3]。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的主要設(shè)備

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備主要包括真空柱上的自動(dòng)化斷路器成套設(shè)備和自動(dòng)化配電網(wǎng)成套設(shè)備。自動(dòng)化斷路器成套設(shè)備需要在戶外的柱上安裝，其主要組成部分包括斷路器、測(cè)量設(shè)備、控制設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、連接線、支撐架構(gòu)、外殼等附件；自動(dòng)化配電網(wǎng)成套設(shè)備的主要組成部分包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、避雷器、自動(dòng)化終端和連接在其間的電纜等[4]。

2 自動(dòng)化配電網(wǎng)的組成

在建設(shè)現(xiàn)代自動(dòng)化配電網(wǎng)的過(guò)程中應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可以讓配電網(wǎng)自動(dòng)進(jìn)行供電運(yùn)行的控制與調(diào)節(jié)，從而顯著提升配電網(wǎng)運(yùn)行效率和質(zhì)量，并進(jìn)一步確保配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。目前，自動(dòng)化配電網(wǎng)的主要組成包括自動(dòng)化饋線系統(tǒng)、故障定位系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及一體化調(diào)配系統(tǒng)等[5]。

在具體應(yīng)用中，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)也可以應(yīng)用在自動(dòng)化配電網(wǎng)的分段器、重合器等各種重要設(shè)備中。在配電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中，分段器屬于負(fù)荷開(kāi)關(guān)功能部件，其主要作用是隔離斷口，主要組成部分包括控制器、隔離刀閘、可切除負(fù)荷的滅弧室等。分段器本身并不能斷開(kāi)短路電流，而是按照相應(yīng)的條件來(lái)開(kāi)合或關(guān)閉短路電路。在自動(dòng)化配電網(wǎng)中，重合器也是十分重要的組成部分，重合器通常在戶外線路上設(shè)置，其主要作用是在瞬時(shí)故障時(shí)快速恢復(fù)電路，從而達(dá)到故障的永久性隔離及重合閘自動(dòng)化效果[6]。在自動(dòng)化配電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，重合器會(huì)以設(shè)定好的電路分段及重合順序?yàn)橐罁?jù)，按照電路實(shí)際的運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷開(kāi)或重合操作，同時(shí)可以在自動(dòng)斷開(kāi)或重合之后再實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的復(fù)位和閉鎖。一般情況下，分段器需要和重合閘配合使用[7]。分段器與重合閘在配電線路中的配合使用如圖1所示。

圖1 分段器與重合閘在配電線路中的配合使用示意圖

如圖1所示，當(dāng)電流從分段器FD2及FD4中經(jīng)過(guò)時(shí)，分段器保護(hù)范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過(guò)流故障或永久性短路故障。在此過(guò)程中，可采用控制器記錄后備保護(hù)過(guò)程中的故障電流開(kāi)斷次數(shù)，再借助分段器對(duì)記憶次數(shù)進(jìn)行整定。在此之后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分閘閉鎖操作，從而讓故障斷流得到隔離保護(hù)。在分段器動(dòng)作之后，重合器中的CH1及CH2會(huì)和其他未發(fā)生故障的線路重合，從而保障配網(wǎng)線路的可靠運(yùn)行[8]。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)自動(dòng)化配電網(wǎng)供電可靠性的影響

3.1 案例分析

為了研究配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)自動(dòng)化配電網(wǎng)供電可靠性的影響，選擇某區(qū)域2020年和2021年（配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)覆蓋率不同）的自動(dòng)化配電網(wǎng)故障情況為研究對(duì)象。在研究的供電區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)化技術(shù)覆蓋率在2020年達(dá)到32.19%，在2021年達(dá)到51.42%。根據(jù)該區(qū)域電力企業(yè)的配網(wǎng)故障記錄可知，在2020年，該供電區(qū)域內(nèi)共出現(xiàn)42 999起中壓停電故障，其中，有14 350起架空線路故障、5 830起用戶設(shè)備故障、3 875起跌落式熔斷器故障、1 907起低壓配合設(shè)備故障維修停電、426起配變故障、246起開(kāi)關(guān)類故障、150起電纜線路故障、50起環(huán)網(wǎng)柜故障，以及16 165起其他故障。此外，該供電區(qū)域2021年和2020年的中壓故障發(fā)生率及對(duì)比如表1所示。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)覆蓋率增加之后，各個(gè)地區(qū)的中壓故障率都降低了。由此可知，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在配網(wǎng)供電可靠性方面具有積極作用。

表1 供電區(qū)域2020年、2021年的中壓故障發(fā)生率統(tǒng)計(jì)表

3.2 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)供電可靠性的影響

根據(jù)相關(guān)實(shí)踐與研究，對(duì)于自動(dòng)化配電網(wǎng)的供電可靠性，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的影響體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控、故障的自動(dòng)定位和隔離、饋線的全面自動(dòng)化和負(fù)荷的協(xié)調(diào)管理四個(gè)方面。

3.2.1 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控

在自動(dòng)化配電網(wǎng)的運(yùn)行中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和積累是其自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控中，通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以讓自動(dòng)化配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)得到全面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作與調(diào)節(jié)。以采集到的數(shù)據(jù)變化為依據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化配電網(wǎng)運(yùn)行中的故障隱患，從而大幅度降低各種設(shè)備設(shè)施的損壞率；同時(shí)，也可以減少人工形式的刀閘操作及現(xiàn)場(chǎng)巡查，讓自動(dòng)化配電網(wǎng)對(duì)于故障有更快的響應(yīng)速度，并進(jìn)一步提升故障處理效率。

3.2.2 故障的自動(dòng)定位和隔離

當(dāng)線路中發(fā)生永久故障時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)會(huì)以故障定位系統(tǒng)為依據(jù)，對(duì)線路中的故障點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)定位，使故障點(diǎn)兩側(cè)設(shè)置的分段開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，從而將故障區(qū)段隔離出去。之后，未發(fā)生故障的線路段中的分段開(kāi)關(guān)會(huì)迅速合上，非故障段繼續(xù)保持正常供電。在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的支持下，整個(gè)過(guò)程都可以自動(dòng)化完成，這樣不僅可及時(shí)隔離配網(wǎng)中的故障，確保供電可靠性，也可以大幅度節(jié)約人力與物力資源。

3.2.3 饋線的全面自動(dòng)化

將配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化配電網(wǎng)，可讓整個(gè)配電線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。通過(guò)遠(yuǎn)程操控的方式，可管理與控制配電網(wǎng)中所有電力設(shè)備，如電容器的遠(yuǎn)程投切控制及變壓器的遠(yuǎn)程控制等，讓電力系統(tǒng)中的負(fù)荷始終保持在平衡狀態(tài)。通過(guò)饋線的自動(dòng)化，配網(wǎng)線路中的瞬時(shí)故障開(kāi)關(guān)也具備了自動(dòng)合閘效果，從而顯著縮短故障停電時(shí)間。另外，應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可以讓備用電源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切換，從而為供電可靠性提供保障。

3.2.4 負(fù)荷的協(xié)調(diào)管理

在自動(dòng)化配電網(wǎng)中，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)可對(duì)其負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。在具體應(yīng)用中，通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可監(jiān)視用戶電力負(fù)荷狀況，并根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)可控負(fù)荷投切、降壓減負(fù)荷、拉路限電等自動(dòng)化控制方式實(shí)現(xiàn)用戶負(fù)荷的協(xié)調(diào)管理，讓配電及用電這兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)得以良好協(xié)調(diào)，從而確保穩(wěn)定供電。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的主要問(wèn)題及優(yōu)化措施

雖然配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為自動(dòng)化配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性帶來(lái)了很多的積極影響，但是就目前來(lái)看，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在具體應(yīng)用中依然存在一定程度的不足。其中最主要的問(wèn)題有3個(gè)：終端信息不能正確上傳；信號(hào)頻發(fā)；開(kāi)關(guān)柜拒動(dòng)。

4.1 終端信息不能正確上傳問(wèn)題及優(yōu)化措施

問(wèn)題主要包括漏傳信息及終端斷開(kāi)重聯(lián)后不能繼續(xù)將裝置信息傳遞到主站。針對(duì)以上問(wèn)題，在優(yōu)化中，需要更改終端軟件，使其充分滿足終端信息的實(shí)際上傳要求。通過(guò)相應(yīng)的系統(tǒng)編程來(lái)禁止終端信息的漏發(fā)、漏傳情況，并對(duì)終端掉線重聯(lián)后的消息補(bǔ)發(fā)功能進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。通過(guò)這樣的方式，可確保終端信息的正確上傳，從而為自動(dòng)化配電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性提供保障。

4.2 信號(hào)頻發(fā)問(wèn)題及優(yōu)化措施

信號(hào)頻發(fā)是指不停地將同一信號(hào)向主站上傳，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該問(wèn)題的主要原因是終端內(nèi)部出現(xiàn)接線松動(dòng)情況，或終端軟件出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于這些問(wèn)題，在優(yōu)化中，需要建立信息上報(bào)的科學(xué)機(jī)制。將同一信號(hào)在30 min內(nèi)的最多上傳次數(shù)設(shè)置為5次，在上傳超出限值之后，系統(tǒng)可將上傳通道自動(dòng)關(guān)閉，在2 h之后再將上傳通道恢復(fù)，這樣可有效解決信號(hào)頻發(fā)問(wèn)題。

4.2.1 開(kāi)關(guān)拒動(dòng)問(wèn)題及優(yōu)化措施

在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，如果出現(xiàn)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)問(wèn)題，很容易導(dǎo)致自動(dòng)化配電網(wǎng)中的故障無(wú)法及時(shí)切除，從而使其影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，停電區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，停電時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)。為了避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在優(yōu)化中，可將過(guò)流保護(hù)定值告警裝置投入終端，以此實(shí)現(xiàn)信號(hào)不動(dòng)作出口的及時(shí)告警，以準(zhǔn)確判斷故障位置。

例如，某自動(dòng)化配電網(wǎng)線路故障如圖2所示。在c段出現(xiàn)故障時(shí)，若2#分段開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，1#及3#分段開(kāi)關(guān)會(huì)動(dòng)作并閉鎖，在這樣的情況下，故障點(diǎn)在b段還是c段便難以判斷。如果將過(guò)流定值告警裝置投入各個(gè)終端，則1#和3#分段開(kāi)關(guān)終端會(huì)上傳過(guò)流告警信號(hào)，這樣便可準(zhǔn)確判斷得到故障點(diǎn)在c段線路。通過(guò)這樣的方式，可在開(kāi)關(guān)拒動(dòng)情況下及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)位置，待到故障解決之后，再對(duì)拒動(dòng)的分段開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢修，從而最大限度地確保自動(dòng)化配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。

圖2 某自動(dòng)化配電網(wǎng)線路故障示意圖

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在自動(dòng)化配電網(wǎng)的發(fā)展中，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮著不可或缺的作用。通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的合理應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，可對(duì)配網(wǎng)中的故障進(jìn)行自動(dòng)化定位與隔離，讓配網(wǎng)饋線實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)負(fù)荷的協(xié)調(diào)管理。由此可見(jiàn)，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于自動(dòng)化配電網(wǎng)供電的可靠性具有非常積極的作用。但是，在配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，依然存在一些有待優(yōu)化的問(wèn)題，在具體應(yīng)用中，電力企業(yè)與技術(shù)人員應(yīng)對(duì)其主要問(wèn)題進(jìn)行深入分析，然后結(jié)合配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)化配電網(wǎng)的實(shí)際情況，采取合理的措施進(jìn)行優(yōu)化，以此為自動(dòng)化配電網(wǎng)的供電可靠性提供保障。