配電網自動化開關的故障與運行維護

曾正雷，李 虎

（國網湖北省電力有限公司十堰供電公司，湖北 十堰 442000）

隨著科技水平的進一步發展，智能配電網自動化開關在電網系統中應用較多，相比于傳統的開關控件，自動化開關無論是自動化水平還是可控性效果都很明顯，并且其節能性也是不可小覷的，既不會對線路造成任何破壞，同時還在很大程度上提升了電源的可靠性，在提升設備使用效率上發揮了關鍵性作用。在配電網自動化開關的應用中，很多影響因素都會導致其出現故障，如設計、環境及操作等方面。因此，對于配電網的工作人員而言，將配電網自動化開關的實際情況以及功能特點相結合，日常維修及處理配電網自動化開關工作正常運行，有助于提升其實際應用的水平。

1 配電網自動化概述

1.1 構成

配電網自動化主要由配電主站、子站、遠方終端以及通信網絡等4 部分構成。配網自動化系統構成如圖1 所示。配電網主站存在于調度中心內部，主要作用是和不同的子站之間保持聯系與溝通。配電網子站則主要存在于變電站內部，主要作用是和終端與主站保持通信和溝通，配電網終端是對轄區內的變壓器開閉所等設備展開監控，一旦出現問題能夠立即將情況報備給配電網負責人。通信網絡主要存在于設備和主站之間，通信網絡接收到配電終端所發出的命令之后，對其進行傳遞，而后將終端設備中所產生的數據信息進行收集并儲存[1]。當前，配電網常用兩種通信方式，分別是無線通信和光纖通信，這兩種方式各有優勢和劣勢，主要根據不同區域的經濟能力所調整。

圖1 配電網自動化系統構成圖

1.2 功能

配電自動化主要包括以下功能：

一是電壓管理系統。該系統可以根據配網系統的實際電壓電流自動控制無功補償電容器的投切。

二是自動采集監控系統。該功能可以對城市配電網的運行狀態進行實時監控和數據采集，并對采集到的數據進行分類分析。當檢測到異常時，系統會啟動自動報警功能。

三是電能計費系統。該功能可以自動抄表并生成發票，不僅節省了大量人工抄表時間，而且大大提高了抄表精度。

四是客戶信息管理系統。該系統的主要功能是存儲高級用戶信息，并根據員工的需要快速檢索用戶信息。

五是配網故障診斷系統。系統根據標準參數對配電網的運行狀態進行分析判斷，當檢測到異常情況時，系統立即切斷本地電源并保存錯誤信息。維護人員可參考錯誤信息記錄，加快錯誤處理，有效保證配網運行質量[2]。

因此，開放性、可靠性以及實用性是當前城市配網自動化系統的主要特點。

2 智能配電網自動化開關配置要求

配網自動化開關主要是由不同類型的傳感器開關、配電保護設備等相關構件組合而成，其中涉及自動化負荷開關、斷路器等諸多零部件，并且任意自動化開關都可以在單獨情況下與配電主站聯系。在眾多自動化開關當中，10kV 饋線自動開關使用較多，尤其是在使用電壓-電流型10kV 饋線自動化開關過程中可以在開關兩側出現失壓或者欠壓故障之后自動進行分閘，待開關一側有壓之后應該適當延長合閘時間，10kV 饋線自動化開關有著顯著的遮斷電流保護作用[3]。

為了能夠滿足智能開關的精益化管理要求，進一步提升配電網自動化水平，下面針對智能開關管理系統進行需求分析：

1.智能開關設備臺賬管理功能。智能開關數量較多，且存在若干型號種類，需要針對每一臺智能開關建立完整的臺賬，包括智能開關的ID 號（全網唯一）、調度雙重化名稱、安裝位置、生產日期、安裝日期、最近試驗日期、保護動作次數等。臺賬管理功能還包括幾個子功能，如軟件識圖功能，從拍下的智能開關照片中自動識別出其名稱、安裝位置等，再待確認后更新相關臺賬、拓撲結構圖[4]。

2.繼電保護相關功能。每臺智能開關均可以設置繼電保護定值，要求具備定值管理功能，同時具備各級智能開關之間、智能開關與10kV 主線開關之間的定值校核功能，以及該智能開關的保護動作次數統計、定值遠方修改、故障電壓與電流記錄等。

3.智能開關拓撲建模功能。10kV 配電線路往往具有多分支的特點，此外有部分線路還具有與其他線路聯絡的功能，聯絡開關往往也采用智能開關，一條10kV 線路上所有的智能開關能在線路拓撲結構中顯示其相對位置。

4.通訊功能。管理系統與智能開關之間的通信功能，可實現定值、動作次數、電壓、電流等數據的傳輸；智能開關管理系統與其他應用系統之間的通信功能，可從其他系統調取相關數據，或者輸送相關數據給其他系統，如短路電流、保護動作時間等。

5.狀態評估與故障診斷功能。結合智能開關的自檢測功能，將自檢測相關數據傳輸給管理系統，供系統評估智能開關的運行狀態，以及診斷智能開關的故障，并根據評估與診斷結果及時發出提醒或告警[5]。

6.智能開關預期壽命管理功能。智能開關的管理貫穿其整個壽命周期，還應包括智能開關的預期壽命管理功能。

此外，系統還應具備其他一些輔助功能，比如系統自身更新、升級、維護功能，數據匯總、篩選、查找、導出功能等。

3 智能配電網自動化開關故障因素

智能配電網自動化開關是指集成了一次設備的開斷、隔離功能，二次設備的保護、測控、遙信功能，同時具有自檢測、數據處理、遠程控制、通訊功能的一體化開關設備。隨著配網中應用的智能開關數量不斷增加，及其使用年限的增長，對智能開關的運行、維護、檢修、更換工作量也日益加大，由此導致智能配電網自動化開關的管理難度不斷加大。

1.設計問題。配電自動化開關在設計之初，若相關人員具體設計細節不準確，如數量與參數不匹配等情況，都會導致最終設計成品達不到標準要求。并且，在安裝配電網自動化開關過程中，需要進行大量工作才能構成完整的配電網絡系統。但是，設計的具體細節以及施工環節都會因為不同因素出現問題，一般在設計中出現的問題很難在后期被改善。

2.環境問題。配電網線路大多都裸露在室外，經常會因為不可抗拒的自然環境原因造成設備損害。一般經常出現的原因有風力原因、降水原因、閃電原因等。其中，由于夏季氣候特殊，經常出現雷電情況，若設備遭受雷擊，必然會導致設備損壞以及絕緣網絡的情況。雷擊故障一般有兩種形式，直擊雷和感應雷。直擊雷就是指直接遭受雷擊，通常情況較為嚴重，可能導致整條配電線路無法正常運行；而感應雷則相對受影響后果較小，但是發生的頻率比之較高。若經常出現此情況，基本是由于避雷器絕緣子質量不佳，或是由于配電網線路沒有采取有效的避雷措施，或自動化開關區域內避雷裝置不達標，導致遇到特殊情況避雷裝置沒有發揮其應有價值。

3.操作問題。在工作人員操作過程中，很有可能因為技術水平不足或是操作不當導致出現暴力閉合的情況，以至于配電網自動化開關不能穩定發揮其作用，可靠性不足。例如斷路器開關連接不當導致瞬時過流引發短路或開關爆炸；自動化開關缺少裝置，長期經過人工操作易降低設備穩定性。

4 智能配電網自動化開關故障應對措施

1.配電網自動化開關替換處理。在配電網自動化系統試運行期間，為減少自動化開關對其造成的影響，工作人員在操作過程中，要及時將產生問題的部件進行調整，而設備的維修工作可以從以下幾方面入手。首先，檢查開關內部故障情況，分析故障出現原因以及發展程度，若在檢查過程中發現已無法進行修復，則立即更換該部件。其次，檢修人員還需要仔細將電氣內所有開關內部的線圈檢查清楚，其他具體接觸點的運行情況則按時監督即可，若檢查發現電器與開關不匹配，就需要更換該部件。最后，在檢測過程中，工作人員要想提升檢測工作的精準性，也可通過運用高科技產品進行輔助，保證最大化發揮配電自動化開關的作用。

2.設置保護裝置。配電自動化開關運行時，應對其所處的運行環境進行研究，并做好相關的安全防護。針對高溫、暴雨、雷電頻發區更是要加強防護裝置的安裝。雷電頻發區可在安裝完成基礎的避雷針后加設接地網，將線路之間的距離擴大，保證設施安全運行；線路積塵嚴重區要及時清理塵土，更換設備和線路，做好檢查工作；潮濕地區加裝干燥裝置，還要及時對設備進行通風處理等。上述地區天氣情況特殊，在配置配電網自動化開關防護裝置時要加裝避雷器以及防塵設備，再由專業維修人員對其定期檢修，確保配電網自動化開關能夠平穩安全運行。

3.規范操作行為。為防止自動化開關故障導致配電網線路事故，在自動化開關設備的安裝及檢修中，需要做好操作技術的規范管理。對于施工人員的技術水平要加緊提升，增加培訓管理力度。可以通過開辦專業知識、實踐操作等培訓課程，加強操作人員的規范操作意識以及業務水平，避免出現因操作不當導致線路出現問題，以致設備損壞。另外，還要在處理配電網自動化開關故障的過程中，增加閉鎖保護措施，確保線路不易受開關問題導致整體短路，引發區域斷電，盡可能提升配電網線路的安全性。

5 智能配電網自動化開關運行維護措施

1.落實維護管理制度，加強管理。配電網線路運行管理制度必須立足于保障其安全性能。因此，在配電網管理制度中需建立崗位安全責任制度。所有運行操作過程中，工作人員必須以保證安全為前提進行維護工作，將安全工作的生產原則落實到每位員工，強化其安全生產的宣傳教育力度，切實維護好設備運行中可能存在的安全問題，根據不同地域特點，制定相關的維護方案。根據當地情況，建立適合的管理制度，規范流程，完善各類操作記錄，將每個環節的安全管理都檢查到位，若發現設備有安全隱患，要及時進行分析以及處理，避免影響配電網自動化開關的安全運行。

2.明確員工管理職責。在進行配電網線路運行管理以及維護管理工作過程中，要對其相關工作人員的職責進行明確規定，分工協作。并且分配調度人員對繼電器、斷路器等設施進行專業的監督以及抄表記錄工作；維護人員也要接受定期的能力考核；建立專業小組對設備巡視、系統檢查、運行維護、隔離開關等措施進行細心檢查，更高效地實行運營維護管理機制。同時，在工作過程中做好安全防護以及處理事故的準備。另外，強化配電網線路運行中管理較為薄弱環節的監管工作，保證設備能夠有效運行。

3.提升運維人員職業素養。相關企業對于工作人員可依據配電網自動化開關的相關運維要求進行培訓工作，將理論知識與實際經驗相互結合，增加配電網自動化開關運行內容的吸引力，幫助員工在吸收更多運維知識的同時還能提起員工學習的積極性。另外，企業還可以建立激勵制度，達到某一水平可對員工進行獎勵。通過多種方式拓寬員工的知識水平，提升員工操作的規范性，保證配電網絡的正常運行。

6 結語

綜上所述，配電網絡自動化開關造成故障的原因多且復雜，對配電網的安全運行、平穩運行以及有效運行都產生了負面影響。所以，必須加快對這些情況的研究進程，盡早解決問題。但是自動化開關在配網調度工作中仍舊存在某些問題，需要進一步加大研究力度，對相關技術進行優化和創新，及時發現安全隱患并檢修問題部位，避免發生故障，還能夠大大降低因自動化開關故障導致的經濟損失以及人員安全問題。