基于配網(wǎng)自動(dòng)化的故障處理技術(shù)的應(yīng)用研究

王 軍

（國(guó)網(wǎng)晉中供電公司，山西 晉中 030600）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的日益壯大和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，各行各業(yè)都迎來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。電力行業(yè)作為國(guó)家重點(diǎn)支持行業(yè)之一，在當(dāng)前社會(huì)中占據(jù)著重要地位，因此必須重視電力智能化建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，然而僅僅依靠人工監(jiān)管已經(jīng)無(wú)法跟上電網(wǎng)的發(fā)展步伐，需要進(jìn)行大規(guī)模的電網(wǎng)鋪設(shè)。為了滿足這一需求，應(yīng)利用現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的有效整合與合理分配。配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是供電服務(wù)過(guò)程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。對(duì)于分銷網(wǎng)絡(luò)和所收集到的信息進(jìn)行深入分析和精細(xì)加工處理，以達(dá)到最佳效果。為確保電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，必須將計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、科學(xué)化的管理。

1 配電網(wǎng)的自動(dòng)化

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)扮演著至關(guān)重要的角色，通過(guò)輸電線路將電力輸送至各個(gè)能源用戶，為整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的能源支持。在10 kV 中壓系統(tǒng)中，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)通常被安裝在主變低壓側(cè)和電網(wǎng)系統(tǒng)低壓母線側(cè)，以便將電能輸送至用戶。通過(guò)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全線設(shè)備的全面監(jiān)控，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境和地理情況進(jìn)行系統(tǒng)化的控制和管理。

2 對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化故障處理模式的分析

當(dāng)前我國(guó)的饋線自動(dòng)化（Feeder Automation，F(xiàn)A）模式繁多，但隨著終端智能化的發(fā)展趨勢(shì)，可歸納為2 種不同的模式：一種是本地FA 模式，其運(yùn)行不依賴于主站系統(tǒng)和分站系統(tǒng)；另一種是集中式FA 模式，需要主站、分站系統(tǒng)和相關(guān)支撐設(shè)備的協(xié)同作用，以形成一個(gè)自動(dòng)化終端。為適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)，國(guó)內(nèi)能源企業(yè)積極推進(jìn)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。通過(guò)引入分布式電源，可以有效解決傳統(tǒng)配網(wǎng)供電可靠性低、電壓合格率低等問(wèn)題，進(jìn)而降低線損，改善用戶電能質(zhì)量，以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。然而，電網(wǎng)自動(dòng)化在10 kV 及以下電網(wǎng)中仍未得到實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)10 kV 及以下電網(wǎng)的智能化建設(shè)。

2.1 饋線自動(dòng)化故障處理模式

配電網(wǎng)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)通常涵蓋了局部饋線自動(dòng)化、故障定位系統(tǒng)和饋線集中自動(dòng)化等多個(gè)方面，以實(shí)現(xiàn)更為高效的電力傳輸和維護(hù)。對(duì)于就地方式的運(yùn)行，無(wú)須依賴于主站系統(tǒng)和分站系統(tǒng)的支持。在當(dāng)前的配電網(wǎng)自動(dòng)化改造中，自動(dòng)控制操作可在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有通信系統(tǒng)的運(yùn)行條件下實(shí)現(xiàn)，從而有效降低改造成本。

2.1.1 系統(tǒng)故障的定位

故障定位系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障電流路徑進(jìn)行深入分析，然后根據(jù)一次設(shè)備上安裝的故障尋址器精確定位故障的具體位置。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，電流會(huì)流向源側(cè)的故障尋址器，從而提示故障的發(fā)生，而負(fù)荷側(cè)的故障尋址器則不會(huì)響應(yīng)，有助于快速定位故障點(diǎn)和運(yùn)行情況。

2.1.2 集中式饋線自動(dòng)化

通過(guò)故障定位系統(tǒng)，集中式饋線自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了斷線故障信息的采集，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至配電主站系統(tǒng)，對(duì)故障情況進(jìn)行分析評(píng)估，下達(dá)了解決方案和操作指令。在應(yīng)用集中式網(wǎng)點(diǎn)自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備將被充分利用，從而實(shí)現(xiàn)故障查找功能的高效發(fā)揮，進(jìn)而提高故障定位評(píng)估的準(zhǔn)確性。此外，結(jié)合人工評(píng)估和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，恢復(fù)故障區(qū)域的電力，能夠有效避免斷路器的重復(fù)重合閘，同時(shí)降低電源故障對(duì)一次設(shè)備的影響。

2.1.3 就地型饋線自動(dòng)化

饋線自動(dòng)化采用基于分段器和重合器的開關(guān)方式，并結(jié)合開關(guān)自身的功能，實(shí)現(xiàn)了就地型自動(dòng)控制。

2.2 就地型饋線自動(dòng)化故障排除

通過(guò)利用線路自動(dòng)化設(shè)備，結(jié)合配電網(wǎng)和終端層實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)出線的自動(dòng)化，包括數(shù)據(jù)交換、故障點(diǎn)查找、故障定位隔離以及部分區(qū)域供電的恢復(fù)。智能配電和重合閘方式是2種主要的電力傳輸方式，各具特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。針對(duì)不同地區(qū)的具體情況，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，以便在實(shí)際應(yīng)用中做出最佳的選擇。

2.2.1 處理電壓和時(shí)間方面的故障

該方法的操作原理在于利用無(wú)壓時(shí)分閘的開關(guān)機(jī)制，恢復(fù)供電后延時(shí)合閘的動(dòng)作特性，并與出站開關(guān)的二次合閘相協(xié)調(diào)，以處理故障。當(dāng)上級(jí)重合器發(fā)生故障導(dǎo)致其跳閘時(shí)，該負(fù)荷側(cè)的分段器也會(huì)隨之跳閘，接著沿著電路方向逐一合閘，直至合位在配網(wǎng)故障點(diǎn)時(shí)，重合器再次跳閘，以隔離該故障點(diǎn)。一旦重合器進(jìn)行了二次重合，能夠恢復(fù)非故障區(qū)域的電力供應(yīng)。

2.2.2 重合閘配合型故障處理方案

采用具備短路電流分?jǐn)嗵匦缘闹睾掀魈娲鷤鹘y(tǒng)的分?jǐn)嚅_關(guān)。在出現(xiàn)故障電流的情況下，可以通過(guò)指定的電流時(shí)間軸（即I-T 曲線）對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。若配電網(wǎng)發(fā)生故障，且其電流超過(guò)重合器的整定值，則重合器將按照預(yù)設(shè)的順序進(jìn)行多次分合閘操作。在關(guān)閉重合閘的情況下，執(zhí)行上述操作并恢復(fù)原始價(jià)值。在未關(guān)閉重合器的情況下，該裝置會(huì)自動(dòng)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，只有通過(guò)手動(dòng)復(fù)位才能使其關(guān)閉。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化的故障處理技術(shù)的應(yīng)用

配電網(wǎng)自動(dòng)化是一種基于各種設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備和線路狀態(tài)信息，快速準(zhǔn)確定位故障信息和故障點(diǎn)的過(guò)程[1]。

通過(guò)應(yīng)用饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。在配電網(wǎng)出現(xiàn)區(qū)域性故障的情況下，配電饋線自動(dòng)化系統(tǒng)能夠快速而精準(zhǔn)地定位和隔離故障區(qū)域，從而快速恢復(fù)無(wú)故障區(qū)域的供電，有效提升配電網(wǎng)的安全性，同時(shí)避免人為因素的干擾。

3.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)電網(wǎng)故障解決的應(yīng)用

通過(guò)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化構(gòu)建，可以顯著提升配電網(wǎng)的可靠性水平，從而有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在配電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)中，衡量配電系統(tǒng)故障處理效率即電壓合格率至關(guān)重要。因此，為了保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須重視10 kV 配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量控制。通過(guò)自動(dòng)化建設(shè)和運(yùn)行配電網(wǎng)，有效降低10 kV電力線路的故障率，同時(shí)確保配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化管理模式

盡管一些單位在試點(diǎn)過(guò)程中已經(jīng)取得了一定成績(jī)，如上海電力公司已建成覆蓋全市范圍的配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System，DMS），實(shí)現(xiàn)了全電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行，但其運(yùn)行效果不盡如人意，主要原因在于對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化模式的理解尚不夠深刻，缺乏戰(zhàn)略管理理念。在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的關(guān)鍵在于對(duì)運(yùn)維管理的精細(xì)化管理[2]。

3.2.1 建立完整的配電臺(tái)區(qū)停電信息分析系統(tǒng)

首先，利用可視化工具來(lái)展現(xiàn)故障錄波器所采集的數(shù)據(jù)，可以直觀地了解配電臺(tái)區(qū)出現(xiàn)的各種異常現(xiàn)象，包括變壓器、斷路器等電力設(shè)備是否出現(xiàn)異常狀況以及產(chǎn)生原因等。

其次，根據(jù)行程開關(guān)背面的隱患記錄和斷線問(wèn)題記錄，提供了一份故障排除優(yōu)先級(jí)表，并將其傳輸至運(yùn)維部門。

最后，核對(duì)過(guò)載信號(hào)的類型，確認(rèn)過(guò)載明細(xì)，再利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）中的雷擊位置信息提取需要排除的線段和設(shè)備。

3.2.2 加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的精細(xì)化管理

首先，配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)周遭環(huán)境的要求極為苛刻，特別是在防潮方面的要求更是苛刻。長(zhǎng)期處于高濕度環(huán)境中的配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備容易遭受死機(jī)和故障的困擾。為提高配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的使用壽命，降低故障率，必須做好日常維護(hù)工作。通過(guò)定期巡檢和人工巡視相結(jié)合的方法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

其次，按時(shí)啟動(dòng)遙控器，以確保其正常運(yùn)行。開發(fā)一款交通控制軟件，利用線路拓?fù)渲悄苌煽汕袚Q的交通票，并實(shí)現(xiàn)調(diào)度員在低功耗時(shí)段的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。

最后，在當(dāng)前電力配送網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化建設(shè)和改造過(guò)程中，所收集的主要信息是設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括功率、電流、電壓等。然而，目前大部分企業(yè)都沒(méi)有安裝相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)裝置，且這些在線監(jiān)測(cè)裝置很容易受外界因素影響造成誤報(bào)或漏報(bào)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生甚至引發(fā)電網(wǎng)大面積停電。因此，可以配置相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備，如變壓器油溫計(jì)、電纜頭溫度計(jì)、水位傳感器以及開關(guān)站傳感器等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備異常運(yùn)行狀況的及時(shí)、有效感知，從而降低故障發(fā)生的概率[4]。

3.2.3 配電網(wǎng)中各類設(shè)備命名與維護(hù)方法

隨著我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其實(shí)用性不斷提升，同時(shí)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息交互變得越來(lái)越頻繁，因此需要制定一套統(tǒng)一的命名和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System，DMS）。對(duì)設(shè)備命名流程進(jìn)行優(yōu)化和完善，同時(shí)實(shí)施閉環(huán)設(shè)備命名管理，有助于實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一管理和系統(tǒng)的開放性提升。在經(jīng)過(guò)工作人員上報(bào)擬命名方案并經(jīng)過(guò)設(shè)施和調(diào)度負(fù)責(zé)人的仔細(xì)核對(duì)無(wú)誤之后，才能正式發(fā)布設(shè)施命名文件。一旦設(shè)備投入使用，現(xiàn)場(chǎng)工作人員就會(huì)對(duì)其標(biāo)簽進(jìn)行拍照并上傳，隨后系統(tǒng)會(huì)對(duì)上傳信息進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備命名的閉環(huán)管控[5]。

3.3 智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)通信系統(tǒng)與故障指示器應(yīng)用

當(dāng)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)線路出現(xiàn)故障時(shí)，傳統(tǒng)的排查方式是通過(guò)對(duì)線路進(jìn)行全面巡檢，以確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。檢查線路后進(jìn)行處理，不僅需要大量人力勞動(dòng)且效率低下，還容易發(fā)生誤操作事故。為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化故障點(diǎn)監(jiān)控，可以在相關(guān)配電系統(tǒng)上安裝故障指示器。故障指示器是一種將信息采集、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芗傻揭黄鸬难b置。它一般由2 個(gè)部分構(gòu)成：一部分為信號(hào)采集器，另一部分為控制器。故障指示器的作用在于利用設(shè)備本身的電力探測(cè)故障線路中電流的變化，并利用自身的照明效果進(jìn)行檢測(cè)。一旦信息傳輸至主站，維護(hù)人員可以憑借傳輸數(shù)據(jù)中的信息精準(zhǔn)地定位故障位置，并根據(jù)檢測(cè)電流的變化推斷故障類型。協(xié)助人員在一定程度上縮短了定位故障部位和判斷故障類型所需的時(shí)間損失，從而提高了維修人員的工作效率，能夠快速修復(fù)故障部位，使線路快速恢復(fù)正常[6]。

4 結(jié) 論

配電網(wǎng)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之一，作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分，承擔(dān)著為廣大人民群眾提供可靠電能的重任。配電網(wǎng)的安全直接影響人們的生活質(zhì)量，因此必須確保其安全可靠。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于居民的日常生活和企業(yè)的正常生產(chǎn)具有至關(guān)重要的意義，是現(xiàn)代社會(huì)中不可或缺的重要組成部分。通過(guò)采用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可以顯著提升人員排除故障的效率，同時(shí)有效減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)。在日常的運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)電網(wǎng)線路的運(yùn)行狀況，以確保其高效穩(wěn)定運(yùn)行。此外，隨著自動(dòng)化和智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，電源線的穩(wěn)定性和可靠性將得到進(jìn)一步提升，從而為消費(fèi)者帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)的用電體驗(yàn)。