10kV 配電網自愈系統的應用分析

王鍵

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510800）

0 引言

10kV 是配電線路中的核心關鍵，但在實際運行過程中經常會出現不同的故障，影響到供電質量，威脅供電安全。新時期，加強對10kV 配電網自愈系統的應用分析，明確故障診斷、線路重構的具體落實方式，可以讓10kV 配電網的運行質量得到提高，也從根本上解決了傳統自愈系統在運行過程中存在的問題。

1 10kV 配電網自愈系統的發展概述

在配電網項目不斷擴大的同時，電氣自動化系統在其中的作用也逐漸凸顯出來，作為工程運行的關鍵，保證系統性能是每個工作人員都面臨的問題。從過往的經驗來看，一些細微的參數數值變動都可能導致系統出現問題，因此技術人員需要對系統的運行參數和設備工作狀態進行實時性記錄，保證配電網項目得到控制，穩定運行。10kV 配電網是國家電網中最為關鍵的存在，但目前的自動化水平還需要得到進一步提高，在實際調查過程中就地型模式和集中型模式較為常見，但這兩種模式在實際應用過程中產生的效果各不相同，前者雖然成本較低且組網簡單，但對系統沖擊較大，需要多次分合后才能找到故障點，后者雖然能夠全面地檢測電網信息，但對通信網絡依賴性較強，成本較高，很難在邊遠地區實施。饋線自動化全面落實的今天，還需要不斷完善智能化、自動化效果，以此更好地解決故障，避免饋線跳閘問題。根據不完全統計，10kV配電線路中最為主要也是最為常見的故障為接地故障，饋線自動化技術的落實現了線路的智能化故障處理，在智能化、集中化、數字化的發展大環境下，需根據具體的故障類型，完善自動化功能，以此讓故障隔離、故障定位等工作得到落實，讓故障修復時間大范圍縮短，實現智能自動處理故障。自愈系統在10kV 配電網中應用效果突出，自愈系統可以讓配電系統及時地檢測出故障問題，對危險狀態進行預警，最大程度保證用戶正常用電，將故障帶來的影響降至最低[1]。

圖1 就地型自動化系統

圖2 協同自愈系統

2 10kV 配電網自愈系統的技術分析

饋線自動化在10kV 配電線路的運行過程中得到了廣泛應用，自愈系統作為其中的重要組成部分，借助人工智能技術、大數據技術等軟硬件設備實現了動態監控、監測，能夠結合故障實際情況在第一時間展開處理，將故障控制在最小范圍內。不僅如此，還可以對故障進行預判分析，及時糾正潛在的故障問題，減少經濟損失，高效修復故障，最大程度保證10kV 配電線路可以自動運行，避免出現用戶斷電問題。自愈系統能夠根據10kV 配電線路的實際情況落實不同的處理手段，核心宗旨在于幫助10kV 配電線路正常穩定運行，最大程度控制因為故障帶來的經濟損失、電力損失。在使用自愈系統這一功能的過程中需要綜合考慮到線路的實際需求，實現系統的監測控制，科學合理地選擇技術水平，配合故障分段隔離手段，有效降低故障處理中產生的問題。根據自愈系統的過往運行情況來看，不僅需要具備良好的在線監控技術，還需要對先進的技術、設備進行處理，不斷提高自愈系統本身的功能性。想要提高自愈系統水平，必須要引進最新的技術設備，包括但不限于分支用戶分界斷路器、智能負荷開關、智能控制器、智能斷路器。另外，超導技術、電力電子技術、新儲能技術等方面的落實，在切斷電流上效果突出，如：負荷電流、零序電流，完成對故障區域的隔離，最大程度保護10kV 配電線路的正常運行[2]。

圖3 配電網絡的快速自愈系統

3 10kV 配電網自愈系統的應用方面

配電網改造工作逐漸推廣落實的背景下，配網自動化程度不斷提高，同時也對配網的運行安全性、穩定性提出了全新的要求。作為當前主要的供電技術，加強10kV 配電網自愈系統的應用，可以更好處理故障，降低故障帶來的負面影響。

3.1 自愈系統的故障判斷

根據自愈系統的運行原理來看，其是一種自我修復技術，在實際應用過程中不僅可以在發現故障的第一時間確定故障的類型和位置，還能夠實現基礎的自我修復，將其應用在10kV 配電網內，可以更好地幫助工作人員展開故障診斷，同時也為后續的重構工作提供一定的輔助性作用，盡可能減少網絡丟失和負載。從故障診斷角度來看，自愈系統借助了深度學習技術、人工智能技術等手段學習過往的饋線運行狀態參數，并且建立形成數據集，以此完成對饋線故障問題的了解和掌握。在此基礎上如果發生故障，能夠根據預先建立好的故障集，判斷分析故障問題，根據故障分析處理程序采集得到的線路參數進一步確定故障區域，并且將故障數據傳輸到主站，通過主站打開、關閉信號，重建電路。故障診斷工作由自愈系統中的全局控制和局部控制兩個環節點實現，一旦自愈系統發現了故障信號，兩個環節點就會立刻進行分析、處理，并且發送出相應的保護指令。需要注意的是，局部控制環節點、全局控制環節點是一種協同配合關系，不能獨立存在但也不是從屬關系。故障診斷由系統層完成，作為10kV 配電網自愈系統的基礎層，本身較為復雜，主要任務在于測量、監測、控制10kV 配電網的運行情況，對不同的信號、指標進行檢測，一旦發現異常信號，則會從系統層傳遞到過程層。可以說，自愈系統讓10kV 配電網的運行智能程度得到了進一步提高。過程層會率先接收到系統層傳遞過來的信息，并且展開快速仿真、故障診斷，實現對異常信號的有效分析，進一步提高控制效率，讓控制層能夠在最短時間內完成處理方案。從實際應用效果來看，自愈系統應用在10kV 配電網中，借助數據采集器完成網絡信號、輸出信號的采集，采集速率可達30M，不會出現傳輸延遲問題，也為后續的快速檢測、處理工作奠定基礎。最為關鍵的是，自愈系統內具備應急處理功能，在處理一些小的故障上效果突出，自愈效果較優，故障判斷也比較準確[3]。

3.2 自愈系統的重構分析

在完成故障判斷的基礎上，還需要對10kV 配電網的線路進行重構，以此保證供電系統的正常運行。基于自愈系統展開的配電網重構可以在短時間內重新配置、恢復電源，盡可能地減少網絡丟失和負載。自動恢復供電系統由重合器和分段器構成，但從實際應用效果來看，這種自動恢復供電方式在實際應用過程中還存在一定的缺陷，為了最大程度確保重構工作的順利進行，在自愈系統中加入了自投技術，配合光纖差動保護技術，可以更好地完成重構系統。以某10kV 配電網系統為例，在自愈系統檢測到了故障后，自愈保護裝置觸發了保護動作，斷路器開關跳閘，將線路故障100ms內隔，在自投技術的輔助下，部分用戶的符合分值由另一側電源恢復供電，整個重構過程控制在150ms 內，用戶無法察覺，實現零停電的重構。簡言之，在自投技術落實后，一旦發現故障會快速就地隔離，并且迅速恢復非故障區供電。從實際應用效果來看，自愈系統可以實現多功能應急處理，不僅節約了自愈時間，也提高了自愈效果。在自愈系統重構工作中，系統內的控制層發揮了重要作用，讓自愈系統的防御能力得到提高，一旦接收到異常信號后，控制層會給出相應的控制方案，并且給予實施控制方案。但需要注意的是，自愈系統重構功能建立在約束條件下，自愈過程中需要全面考慮潮流約束、線路容量限制、電流限制、總線電壓約束、網絡拓撲約束等方面內容，同時還要確定交換機的操作次數，展開綜合性的判斷，以此減少網絡損失。在重構功能中，自愈系統首先實現了自主就地隔離，在光纖差動技術保護下，電路的安全性得到了保護，同時借助自投技術來實現負載分支，讓非故障區域的電源可以快速恢復供電，饋線分支也可以實現高效的現場保護隔離，不會影響到插座本身的運行情況[4]。

3.3 自愈系統的實際應用

在10kV 配電網中落實自愈系統，需要結合地區的實際情況，在不同的供電區域內落實針對性的自愈系統，中心城區的10kV 配電網一般為智能分布式饋線自動化運行，因此在建立自愈系統中，需要配置成套開關，以此實現自動化、速斷、零序電流、重合閘、三遙功能等，其他不同區域根據具體的情況落實相對應的自愈系統，構建符合10kV 配電網發展需要的智能化系統功能。傳統的自愈系統在實際應用過程中還存在不同程度的問題，引入全新的技術原理，可以最大程度解決傳統自愈系統中出現的問題，從目前來看，國內采用的是集中型10kV 配電網自愈方案，借助重合閘斷路器和FTU 完成自愈控制，但在處理單相接地故障時存在明顯延時，無法在故障的第一時間發出凍結命令，配電網絡保護性能過于依賴監控主機，需要主站程序具備較高的實時性和響應能力。這種自愈系統對通訊光纖網絡提出了較高的要求，一旦通信過程出現問題，那么自愈系統的相關功能也會受到負面影響。傳統的自愈系統不僅對故障診斷具有一定的影響，能夠采用的重構功能也相對固定，并不利于10kV 配電網的正常運行。新時期，借助自投技術、光纖差動保護技術，融入緊湊型的智能斷路器開關布局，可以實現短路電流分斷，也能夠支持遠程無線通訊，還能夠提供遙信遙測數據，確保在發生故障后可以第一時間隔離故障，并且不需要人為干預。根據實際應用效果來看，在發生短路故障、單相接地故障、饋線短路故障等情況時，可以實現接地隔離，瞬時動作在100ms 內。不僅如此，如果出現饋線過負荷也會展開相應的處理，實現就地隔離。在人工智能技術、電子技術、通信技術等行業的發展背景下，光纖設備的應用可以有效降低成本，但在實際應用自愈系統的過程中，需要綜合考慮配電網的實際需求，必要時也要選擇靈敏度更高、動作速度更快的保護技術。根據配電網自動化運行情況，實現高質量、高效率的智能化管理，為后續的發展奠定良好基礎[5]。

圖4 應用效果

4 結語

綜上所述，10kV 配電線路在國內供電系統中應用范圍較廣，受到不同地區環境的影響，路徑結構較為復雜，自愈系統作為饋線自動化的關鍵性存在，防范故障、處理故障等方面效果突出。不僅如此，10kV 配電線路的特殊性需要對饋線自動化自愈系統展開進一步的優化，以此最大程度保證配電線路的穩定性和安全性。