配網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式及安全可靠性技術(shù)措施

楊小虎，權(quán)張杰

（國網(wǎng)陜西電力公司渭南供電公司，陜西 渭南 714000）

0 引 言

在電力生產(chǎn)、輸送、變電、配電以及用電的整個環(huán)節(jié)中，電力系統(tǒng)的管理至關(guān)重要，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)加工和人們的日常生活。供電企業(yè)必須充分重視配電網(wǎng)，確保配電網(wǎng)能夠高效、高質(zhì)量的運(yùn)行。在我國城市化進(jìn)程快速推進(jìn)的背景下，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，內(nèi)部涉及的電力設(shè)備也越來越多，因此對配電網(wǎng)的運(yùn)行安全管理水平提出了更高的要求。供電企業(yè)既要保證電力的正常供應(yīng)，又要保證供電的可靠性，為生產(chǎn)活動的正常開展提供強(qiáng)有力的支持。

1 配網(wǎng)供電系統(tǒng)的組成分析

配網(wǎng)供電系統(tǒng)的基本組成包括變電站、配電線路及用戶終端。

1.1 變電站

變電站是整個配網(wǎng)供電系統(tǒng)中重要的組成部分[1]。在變電站中，變壓器能夠?qū)⒏邏狠旊娋€路上輸入的三相交流電進(jìn)行降壓處理，使其轉(zhuǎn)化為適合分配給用戶終端使用的低壓。變壓器通過調(diào)整匝數(shù)比例，實現(xiàn)了從高壓到低壓的轉(zhuǎn)換，確保配網(wǎng)供電系統(tǒng)能夠滿足不同用戶對電能的需求。

1.2 配電線路

從變電站出發(fā)，通過各種類型的配電線路將低壓電能傳送給用戶終端。根據(jù)具體情況和需求，配電線路可以采用架空線路或地下線纜等形式。架空線路適用于較為開闊的地區(qū)，通過將導(dǎo)線懸掛在電桿上進(jìn)行傳輸；而地下線纜更適合城市等狹小空間，通過將導(dǎo)線埋入地下進(jìn)行傳輸。

1.3 用戶終端

用戶終端是配網(wǎng)供電系統(tǒng)的最終目標(biāo)和服務(wù)對象，包括工業(yè)企業(yè)、商業(yè)建筑及家庭等各類用電設(shè)施。其中，工業(yè)企業(yè)需要大量的電能來支持生產(chǎn)過程；商業(yè)建筑需要穩(wěn)定供電來保證正常運(yùn)營；家庭需要安全可靠的電力來滿足日常生活和娛樂需求。配網(wǎng)供電系統(tǒng)通過變壓器和配電線路將低壓電能送達(dá)用戶終端，為用戶提供所需的電力[2]。

變電站通過變壓器將高壓轉(zhuǎn)換為低壓，配電線路將低壓電能傳輸給用戶終端，用戶終端則是配網(wǎng)供電系統(tǒng)的最終目標(biāo)和服務(wù)對象。

2 配網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全性技術(shù)

2.1 過載保護(hù)

過載保護(hù)是一項關(guān)鍵的技術(shù)措施，主要通過差動保護(hù)和整定值選擇等方法來實現(xiàn)，確保配網(wǎng)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和安全性。差動保護(hù)是一種常見的過載保護(hù)技術(shù)，主要通過比較電流輸入和輸出之間的差異來判斷是否存在過載情況。當(dāng)輸入和輸出之間的差異超出設(shè)定范圍時，差動保護(hù)將觸發(fā)報警或斷電操作，避免過載造成更嚴(yán)重的后果。此外，在過載保護(hù)中，通過選擇適當(dāng)?shù)恼ㄖ担梢源_保過載保護(hù)系統(tǒng)在不同負(fù)荷條件下都能準(zhǔn)確檢測并響應(yīng)過載事件，從而及時采取相應(yīng)的措施來防范潛在風(fēng)險。

2.2 短路保護(hù)

短路保護(hù)用于保障配網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性，主要通過熔斷器、隔離開關(guān)等設(shè)備來實現(xiàn)。

熔斷器是常用的短路保護(hù)設(shè)備之一。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，熔斷器能夠迅速切斷電路，阻止過高電流通過，從而避免設(shè)備損壞或引發(fā)更嚴(yán)重的事故。此外，隔離開關(guān)是重要的短路保護(hù)裝置，能夠?qū)⒐收蠀^(qū)域與其他部分隔離開，避免故障范圍擴(kuò)大影響整個系統(tǒng)。

在實際應(yīng)用中，短路保護(hù)技術(shù)仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。例如，在某些情況下，傳統(tǒng)的熔斷器可能無法滿足快速切斷高壓電流的需求。為提高短路保護(hù)效果，可以采取改進(jìn)措施，如使用新型材料制造更可靠的熔斷器或結(jié)合智能監(jiān)測裝置實現(xiàn)精準(zhǔn)檢測和定位。

2.3 故障檢測與定位

故障檢測與定位是配網(wǎng)供電系統(tǒng)中不可或缺的一部分，對于及時發(fā)現(xiàn)故障并準(zhǔn)確定位至關(guān)重要。常見的故障檢測與定位裝置包括故障指示器和智能監(jiān)測裝置等[3]。

故障指示器是一種常見的故障檢測裝置，通過改變顏色或發(fā)出聲音等方式提示操作人員系統(tǒng)中存在故障。這樣操作人員可以迅速發(fā)現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)，從而縮短停電時間，并降低維修成本。

智能監(jiān)測裝置可以實時監(jiān)測各個環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)分析算法判斷是否存在異常情況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，智能監(jiān)測裝置就會立即報警，并提供故障的相關(guān)位置信息，幫助操作人員快速準(zhǔn)確地處理故障。

3 配網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式及安全可靠性技術(shù)應(yīng)用

3.1 基于智能算法的安全自動控制策略

得益于計算機(jī)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域的最新進(jìn)展，基于智能算法的安全自動控制策略為電力系統(tǒng)提供了高級自動化控制方案。這些策略的核心目標(biāo)是在電力系統(tǒng)運(yùn)行時實時監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行智能決策。智能算法在多個方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括故障檢測與診斷、負(fù)荷預(yù)測與調(diào)度以及控制策略優(yōu)化。特別是在故障檢測方面，智能算法通過分析傳感器數(shù)據(jù)，能夠高效地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的潛在故障或異常情況，從而確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

利用智能算法能夠識別電壓異常、頻率偏移及負(fù)荷不平衡等問題，以便及時采取應(yīng)對措施，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，智能算法還可用于負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度。這些算法通過分析歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建預(yù)測模型，可以準(zhǔn)確預(yù)測未來的負(fù)荷需求，有助于實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時調(diào)度。基于智能算法還能優(yōu)化各種控制策略，包括發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)、電壓控制等。結(jié)合當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和既定的目標(biāo)，自動調(diào)整控制參數(shù)，以實現(xiàn)最佳性能，提高電力系統(tǒng)的可操作性和穩(wěn)定性。

3.2 基于數(shù)據(jù)挖掘的安全自動控制策略

在電力系統(tǒng)的安全自動控制策略中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該技術(shù)利用歷史數(shù)據(jù)的分析和模式識別來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，主要應(yīng)用于故障預(yù)測、負(fù)荷特征提取以及異常檢測等方面。通過分析歷史故障數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘可以識別潛在的故障模式，并預(yù)測未來可能發(fā)生的故障事件，從而幫助電力企業(yè)提前采取措施，防止故障發(fā)生，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的可用性和可靠性[4]。通過分析負(fù)荷數(shù)據(jù)，電力企業(yè)可以獲取負(fù)荷需求的特征和趨勢，進(jìn)而更好地理解電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性，并為負(fù)荷預(yù)測和合理調(diào)度提供支持。此外，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以幫助電力企業(yè)識別電力系統(tǒng)中的異常模式，如電壓波動或頻率偏移等。通過及時發(fā)現(xiàn)這些異常情況，電力企業(yè)能夠采取必要的措施來維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.3 利用繼電保護(hù)裝置對故障進(jìn)行定位

繼電保護(hù)裝置通過實時監(jiān)測電流和電壓等電氣參數(shù)，快速響應(yīng)異常情況，并為故障處理提供關(guān)鍵信息。在故障定位過程中，繼電保護(hù)裝置會將監(jiān)測信號與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對比，判斷是否存在異常情況。一旦檢測到異常，該裝置便會啟動內(nèi)部的定位算法，初步估計故障位置。對于線路故障而言，常用的定位技術(shù)包括雙端法和行波定位法。

雙端法主要是通過比較線路兩端的電流和電壓數(shù)據(jù)，從而得出故障位置。在正常情況下，線路兩端的電流和電壓應(yīng)該是相等的。但當(dāng)發(fā)生故障時，電流或電壓發(fā)生了變化，兩端之間就會出現(xiàn)差異。通過分析這些差異，并結(jié)合傳輸線特性和物理模型等信息，電力企業(yè)可以推斷出可能存在故障的位置。

行波定位法是基于故障產(chǎn)生的電磁波在線路上的傳播特性進(jìn)行定位，具有較高的定位精度。當(dāng)發(fā)生故障時，故障點周圍會產(chǎn)生電磁波，并通過線路上的傳輸介質(zhì)（如電纜或?qū)Ь€）傳播。繼電保護(hù)裝置能夠接收這些電磁波信號，并根據(jù)其到達(dá)時間和幅度等信息來確定故障位置。通過精確測量和分析這些參數(shù)，電力企業(yè)可以實現(xiàn)對故障位置的準(zhǔn)確定位。

不同類型的故障可能需要采用不同的定位技術(shù)。例如，對于短路故障而言，雙端法可能更加適用；而對于接地故障，行波定位法可能更具優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，電力企業(yè)需要根據(jù)具體情況選擇合適的定位方法。

3.4 利用光纖保護(hù)裝置和通信系統(tǒng)

光纖保護(hù)裝置采用光纖傳感技術(shù)，能夠高精度地實時監(jiān)測電力線路的電氣參數(shù)。當(dāng)線路發(fā)生故障時，光纖保護(hù)裝置可以迅速捕捉到這些參數(shù)的變化，并與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對比，從而初步判斷出故障情況。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置相比，光纖保護(hù)裝置的監(jiān)測范圍更廣，可以監(jiān)測溫度、應(yīng)力等物理參數(shù)，進(jìn)一步增加了故障檢測的數(shù)據(jù)來源。

當(dāng)光纖保護(hù)裝置檢測到故障后，需要快速、準(zhǔn)確地將相關(guān)信息傳輸至中央控制室或其他關(guān)鍵節(jié)點。光纖通信網(wǎng)絡(luò)憑借其超高數(shù)據(jù)傳輸速率和低延遲的特性，在這方面發(fā)揮著重要作用，確保故障信息能夠及時、穩(wěn)定地傳輸，為后續(xù)故障處理贏得寶貴的時間。此外，通過與配電自動化系統(tǒng)進(jìn)行集成，可以將這些故障信息直接輸入自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)故障的自動隔離和供電路徑的自動切換等操作。這種集成能夠提高整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度和運(yùn)行效率，使故障處理更加智能化和自動化。

3.5 實現(xiàn)配電自動化功能

配電自動化不僅代表著技術(shù)的進(jìn)步，還是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)管理和操作的體現(xiàn)。其核心目標(biāo)在于賦予電網(wǎng)自主、自適應(yīng)及自愈合的能力。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生異常或故障時，配電自動化系統(tǒng)能夠迅速做出反應(yīng)，降低故障的影響，保障供電的穩(wěn)定性。

將傳感設(shè)備部署至關(guān)鍵位置，如配電柜、變壓器及電纜井等，以便實時監(jiān)測電力參數(shù)。同時，中央控制系統(tǒng)作為配電自動化的核心，需要具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，為操作人員提供清晰、準(zhǔn)確的電網(wǎng)狀態(tài)信息。結(jié)合先進(jìn)的算法和模型，中央控制系統(tǒng)能夠深度挖掘和分析數(shù)據(jù)，預(yù)測潛在故障，并為運(yùn)維團(tuán)隊提供決策支持。

此外，自動化控制策略能在故障發(fā)生時自動隔離故障區(qū)域，并重新配置電網(wǎng)，確保非故障區(qū)域的正常供電，從而最大限度地減少故障對供電的影響，并為故障診斷和修復(fù)提供寶貴的時間與空間。將配電自動化與新型的能源管理系統(tǒng)緊密結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)與分布式能源資源、儲能設(shè)備及微電網(wǎng)的無縫對接，提高電網(wǎng)的調(diào)度靈活性和運(yùn)行效率[5]。

4 結(jié) 論

在電力系統(tǒng)中，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性應(yīng)受到高度重視。在檢查配網(wǎng)供電系統(tǒng)線路時，必須特別注意其運(yùn)行狀態(tài)和使用情況。電力工作人員應(yīng)細(xì)致地檢查線路的材料質(zhì)量、維護(hù)保養(yǎng)情況以及周邊環(huán)境，確保不存在安全隱患。一旦發(fā)現(xiàn)潛在問題，應(yīng)立即以這些問題為導(dǎo)向，采取有效的措施來確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。此外，為確保線路的安全性和可靠性，還要完善相關(guān)制度和流程，形成長效機(jī)制，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。