配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性影響分析

摘要：配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中最基本的部分，其對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)具有十分重大的作用。供電系統(tǒng)可以源源不斷地為用戶(hù)提供電能，對(duì)供電可靠性有很大影響。通過(guò)分析配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)可靠性造成的影響，并從就地控制模式與集中控制模式兩個(gè)角度出發(fā)，闡述了不同配網(wǎng)自動(dòng)化模式的具體差異。旨在進(jìn)一步改善配電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性，確保供電系統(tǒng)可以安全平穩(wěn)地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化"配電網(wǎng)"供電可靠性"故障診斷"負(fù)荷管理

Analysis"of"the"Impact"of"Distribution"Network"Automation"on"the"Reliability"of"Power"Supply"in"Distribution"Networks

JIA"Yifeng

Nanjing"NR"Electric"Co.，"Ltd.，"Nanjing，"Jiangsu"Province，"211100"China

Abstract："As"the"most"fundamental"part"of"the"power"system，"the"distribution"network"plays"a"significant"role"in"the"entire"power"gridnbsp;system."The"power"supply"system"can"continuously"provide"electricity"to"users，"which"has"a"significant"impact"on"the"reliability"of"power"supply."By"analyzing"the"impact"of"distribution"network"automation"on"the"reliability"of"distribution"networks，this"article"elaborates"on"the"specific"differences"between"different"distribution"network"automation"modes"from"the"perspective"of"local"control"mode"and"centralized"control"mode.，"It"aims"to"further"improve"the"reliability"of"power"supply"operation"in"the"distribution"network"and"ensure"the"safe"and"stable"operation"of"the"power"supply"system.

Key"Words："Distribution"automation;"Distribution"network;"Power"supply"reliability;"Fault"diagnosis;"Loadnbsp;management

近年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)以建設(shè)新一代智慧電網(wǎng)作為戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)得到應(yīng)用推廣，為用戶(hù)提供更為優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)。在現(xiàn)代社會(huì)中，電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的最后一級(jí)，直接關(guān)系到終端用戶(hù)的用電質(zhì)量和供電可靠性。然而，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)存在著許多挑戰(zhàn)，如信息不對(duì)稱(chēng)、設(shè)備老化、負(fù)荷不平衡等問(wèn)題，這導(dǎo)致了供電事故頻發(fā)和供電質(zhì)量下降。為了解決這些問(wèn)題并提高配電網(wǎng)的可靠性和效率，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。配網(wǎng)自動(dòng)化通過(guò)引入智能設(shè)備、傳感器和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)的智能監(jiān)測(cè)、智能控制和智能管理，為構(gòu)建智能電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

1"配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性的影響

1.1"故障診斷定位

智能診斷與故障定位是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能，不再依賴(lài)工作人員專(zhuān)業(yè)判斷，配電網(wǎng)運(yùn)行期間，不間斷地采集線(xiàn)路設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析運(yùn)行數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，比對(duì)測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值，及時(shí)識(shí)別故障隱患。隨后，先后啟動(dòng)故障診斷、故障定位程序，準(zhǔn)確地判定故障性質(zhì)與形成原因，鎖定固定位置，再將診斷報(bào)告反饋給工作人員。從配電網(wǎng)供電可靠性角度來(lái)看，故障診斷定位技術(shù)無(wú)法從根本上杜絕線(xiàn)路短路、繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)拒動(dòng)等故障，但可以大幅縮短故障持續(xù)時(shí)間，盡快恢復(fù)配電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)，避免配電網(wǎng)長(zhǎng)期停電。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)前面臨故障診斷精度低下、特殊位置故障定位不準(zhǔn)的問(wèn)題，為進(jìn)一步提高配電網(wǎng)供電可靠性，需要改良智能診斷、故障定位系統(tǒng)[1]。對(duì)于智能診斷系統(tǒng)，持續(xù)收集配電網(wǎng)故障信息，將其作為訓(xùn)練樣本，持續(xù)對(duì)反向傳播算法（Back"Propagation，BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)庫(kù)等智能算法/模型進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，對(duì)比實(shí)際故障原因和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從中找出現(xiàn)有診斷機(jī)制的不合理問(wèn)題，采取改進(jìn)措施，并做到對(duì)專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的融會(huì)貫通。對(duì)于故障定位系統(tǒng)，工作人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，除去蟻群算法、同步相量測(cè)量定位等常規(guī)定位技術(shù)外，還需要手動(dòng)設(shè)定電纜電壓過(guò)零點(diǎn)附近等非典型特殊位置的定位規(guī)則。

1.2"故障自愈合

故障自愈合也被稱(chēng)為故障隔離恢復(fù)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)在無(wú)人工介入的情況下，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)自行判定故障問(wèn)題類(lèi)型，即屬于永久性故障還是暫時(shí)性故障。對(duì)于永久性故障，執(zhí)行故障隔離策略，迅速切除故障部分與投入備用裝置，確保其他線(xiàn)路設(shè)備不受故障影響，維持配電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行工況。對(duì)于暫時(shí)性故障，執(zhí)行故障恢復(fù)策略，直接初始化故障部分，或退出運(yùn)行后重新投入使用，即可徹底解決故障問(wèn)題。早期配電網(wǎng)主要采取人工搶修方式，在確定故障問(wèn)題出現(xiàn)后，依賴(lài)?yán)^電保護(hù)裝置來(lái)切除故障部分，再由工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展維修作業(yè)，故障持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，影響范圍大，如果繼電保護(hù)裝置因老化嚴(yán)重、整定值不合理而出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象，還會(huì)進(jìn)一步加劇故障受損程度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致大范圍停電。相比之下，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備迅速隔離故障區(qū)域、快速恢復(fù)供電的性能優(yōu)勢(shì)，多數(shù)故障問(wèn)題發(fā)生后并不會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)中斷供電，即使出現(xiàn)小概率的停電事件，也可以把實(shí)際停電范圍控制在最小程度，顯著縮短用戶(hù)停電時(shí)間，提高了配電網(wǎng)供電可靠性和用戶(hù)滿(mǎn)意度。

1.3"優(yōu)化負(fù)荷管理

配電網(wǎng)運(yùn)行期間，用電峰谷差值過(guò)大是影響供電可靠性的主要因素。配電網(wǎng)用電負(fù)荷呈現(xiàn)規(guī)律變化趨勢(shì)，上午、傍晚時(shí)段為負(fù)荷高峰，深夜時(shí)段為負(fù)荷低谷，正常情況下，最小日負(fù)荷僅為40%最大負(fù)荷。早期配電網(wǎng)采取電力負(fù)荷人工調(diào)度方式，實(shí)際研判時(shí)間較長(zhǎng)，研判結(jié)果準(zhǔn)確性缺乏保障，負(fù)荷高峰時(shí)段偶爾出現(xiàn)輸電線(xiàn)路持續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行情況，由此引發(fā)線(xiàn)路低電壓、設(shè)備損壞等一系列問(wèn)題，供電可靠性不夠理想。相比之下，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理和邏輯分析能力，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求，協(xié)助工作人員下達(dá)調(diào)度指令，或基于程序準(zhǔn)則，自行下達(dá)調(diào)度指令，執(zhí)行最佳決策來(lái)調(diào)整供電路徑和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)合理分配負(fù)荷，始終維持配電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行工況，最大限度地避免負(fù)荷過(guò)載、負(fù)荷不平衡等問(wèn)題的發(fā)生，最終起到提高配電網(wǎng)供電可靠性的重要作用。例如：從縮短配電網(wǎng)調(diào)度研判時(shí)間角度來(lái)看，依托配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)來(lái)繪制配網(wǎng)負(fù)荷“畫(huà)像”，極短時(shí)間內(nèi)匯總整理負(fù)荷數(shù)據(jù)，客觀評(píng)估配電網(wǎng)負(fù)荷狀況，相關(guān)信息導(dǎo)入數(shù)學(xué)分析模型，模型輸出結(jié)果即為最優(yōu)負(fù)荷轉(zhuǎn)供線(xiàn)路，協(xié)助調(diào)度人員下達(dá)各項(xiàng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供指令，且負(fù)荷管理系統(tǒng)還具備設(shè)備異常調(diào)整、最優(yōu)方式評(píng)估、檢修轉(zhuǎn)供策略在內(nèi)的其他使用功能[2]。

1.4"平抑功率波動(dòng)

新型配電網(wǎng)大規(guī)模接入分布式電源，同步提高電力結(jié)構(gòu)中新能源發(fā)電比例和降低火力發(fā)電比例，以此緩解化石資源供需矛盾，保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受破壞，也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)標(biāo)”目標(biāo)的重要舉措。從配電網(wǎng)供電可靠性角度來(lái)看，分布式電源具有輸出功率波動(dòng)特性，無(wú)法長(zhǎng)期維持相對(duì)平穩(wěn)的出力狀況，輸出功率取決于天氣條件，并網(wǎng)運(yùn)行期間，給配電網(wǎng)造成一定程度的沖擊，電壓波動(dòng)、電壓閃變等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)以?xún)?chǔ)能裝置作為控制對(duì)象，增設(shè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與儲(chǔ)能控制模塊，不間斷地采集分布式電源輸出功率數(shù)據(jù)，對(duì)比實(shí)際輸出功率和標(biāo)準(zhǔn)輸出功率，再根據(jù)二者的偏差程度、偏差方向，控制儲(chǔ)能單元執(zhí)行充電策略或放電策略。如此，可以保持分布式電源平穩(wěn)出力狀況，減輕配電網(wǎng)波動(dòng)程度與降低線(xiàn)路設(shè)備故障率，進(jìn)而提高配電網(wǎng)供電的可靠性。

1.5"自適應(yīng)整定

新型配電網(wǎng)有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式變動(dòng)的特征，傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)采取人工整定方式，工作人員需要定期評(píng)估配電網(wǎng)整體運(yùn)行工況，重新計(jì)算與修改整定值。人工整定方式效率低，前后次修改間隔時(shí)間較長(zhǎng)，致使繼電保護(hù)裝置因整定值不合理，頻繁出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)事件，供電可靠性遭受影響。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備自適應(yīng)整定功能，綜合分析配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，檢測(cè)到配電網(wǎng)運(yùn)行方式變動(dòng)，或故障電流等參數(shù)發(fā)生變化后，在線(xiàn)計(jì)算全新整定值，替換原有整定值，無(wú)須人工開(kāi)展操作，促使繼電保護(hù)裝置動(dòng)作精準(zhǔn)性和配電網(wǎng)供電可靠性得到全面提升。

2"配網(wǎng)自動(dòng)化模式對(duì)供電可靠性的影響

2.1"就地控制模式

就地控制模式無(wú)須其他通信手段、易于實(shí)現(xiàn)，部署重合器、分段器作為主要控制設(shè)備，配電網(wǎng)運(yùn)行期間，出現(xiàn)故障問(wèn)題后，重合器、分段器動(dòng)作時(shí)間相互配合，迅速隔離故障區(qū)段，后續(xù)按照整定時(shí)限，自行向配網(wǎng)非故障區(qū)段繼續(xù)送電。就地控制模式實(shí)施期間，改變了輻射網(wǎng)域環(huán)網(wǎng)故障處理流程，不同區(qū)段的負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)、短時(shí)停電次數(shù)、短時(shí)停電時(shí)間發(fā)生一定程度的變化，這也是評(píng)估配電網(wǎng)供電可靠性影響程度的重要依據(jù)。

以輻射網(wǎng)故障區(qū)段隔離過(guò)程中的負(fù)荷停電影響問(wèn)題為例，重合器首次與第二次重合時(shí)間分別為15"s、5"s，首次重合后迅速發(fā)生跳閘事件后，不再進(jìn)行第二次重合，分段器X時(shí)限整定值為7～14"s不等，全部分段器Y時(shí)限整定值均為5"s。確定出現(xiàn)永久故障后，重合器、分段器配合展開(kāi)動(dòng)作，重合器跳閘后所在整條線(xiàn)路失壓，分段器保持分閘狀態(tài)，延遲一段時(shí)間后，重合器首次合閘，各臺(tái)分段器按順序先后獲得電壓、延遲后合閘，各分區(qū)獲得供電[3]。而在重合器再次跳閘時(shí)，分段器在未達(dá)到時(shí)限要求、失壓的情況下切換到閉鎖狀態(tài)，其他分段器在第二次重合閘后按順序重合，閉鎖分段器繼續(xù)保持分閘狀態(tài)，不再重合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離故障的目的，迅速恢復(fù)非故障區(qū)域供電條件。根據(jù)IEEE"2012標(biāo)準(zhǔn)，停電時(shí)間不足5"min的停電事故為短時(shí)停電，停電時(shí)間超過(guò)5"min的停電事故為長(zhǎng)時(shí)停電。就地控制模式依賴(lài)重合器、分段器相互配合來(lái)尋找、隔離故障區(qū)段，隔離期間導(dǎo)致各區(qū)段出現(xiàn)短時(shí)停電事件，多數(shù)區(qū)段短時(shí)停電次數(shù)為2次，少數(shù)區(qū)段短時(shí)停電次數(shù)為1次，并且故障區(qū)段在問(wèn)題解決前無(wú)法恢復(fù)供電，出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)停電事件。具體來(lái)講，故障區(qū)段發(fā)生1次長(zhǎng)時(shí)停電事件，級(jí)數(shù)小于故障區(qū)段級(jí)數(shù)的前向區(qū)段發(fā)生2次短時(shí)停電事件，級(jí)數(shù)大于故障區(qū)段級(jí)數(shù)的前向區(qū)段發(fā)生1次短時(shí)停電事件，后向區(qū)域發(fā)生1次長(zhǎng)時(shí)停電事件[4]。

2.2"集中控制模式

集中控制模式也被稱(chēng)為全局控制模式，由斷路器、配電主站、監(jiān)控裝置、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等部分組成，全部開(kāi)關(guān)設(shè)備饋線(xiàn)監(jiān)控終端和配電主站建立通信關(guān)系，配電主站遙控處理故障問(wèn)題。例如：股票配電網(wǎng)線(xiàn)路出現(xiàn)永久性故障，故障線(xiàn)路出口部署的斷路器迅速展開(kāi)動(dòng)作，配電主站綜合分析全部饋線(xiàn)終端監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從中找出故障位置、識(shí)別故障區(qū)段，遠(yuǎn)程下達(dá)隔離故障區(qū)段的控制指令，并切換到最優(yōu)負(fù)荷轉(zhuǎn)供途徑，極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)非故障區(qū)段負(fù)荷供電。

以輻射網(wǎng)故障隔離期間的負(fù)荷停電影響為例，斷路器與分段開(kāi)關(guān)相互配合，假設(shè)某一區(qū)段出現(xiàn)永久性故障，故障區(qū)段出口斷路器率先跳閘，配電主站短時(shí)間內(nèi)定位故障區(qū)段，向故障區(qū)段分段開(kāi)關(guān)下達(dá)分閘指令，再向故障區(qū)段斷路器下達(dá)合閘指令，恢復(fù)非故障區(qū)段供電，結(jié)束故障隔離過(guò)程。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)看，集中控制、就地控制兩種模式下的長(zhǎng)時(shí)停電次數(shù)保持一致，故障區(qū)段與后向區(qū)段都出現(xiàn)1次長(zhǎng)時(shí)停電事件，但集中控制模式下的送電時(shí)間大幅縮短，無(wú)須工作人員現(xiàn)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展合閘操作，直接由配電主站遠(yuǎn)程傳達(dá)合閘命令，并且其他區(qū)段僅出現(xiàn)1次短時(shí)停電事件[5]。簡(jiǎn)單來(lái)講，從配電網(wǎng)供電可靠性角度來(lái)看，集中控制模式下，無(wú)論是非故障區(qū)域送電時(shí)間，還是短時(shí)停電次數(shù)，都少于就地控制模式，配電網(wǎng)供電可靠性相對(duì)更高。

3"結(jié)語(yǔ)

綜上所述，配網(wǎng)自動(dòng)化模式的推廣普及徹底改變了配電網(wǎng)運(yùn)行方式與運(yùn)維管理的形勢(shì)，確保供電可靠性滿(mǎn)足實(shí)際供電的需求。工作人員必須全面了解配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性帶來(lái)的現(xiàn)實(shí)影響，客觀評(píng)估供電可靠性提升程度，以進(jìn)一步增強(qiáng)供電可靠性，作為故障診斷定位、故障自愈合、負(fù)荷優(yōu)化等配網(wǎng)自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用思路，優(yōu)先采取集中控制模式，為我國(guó)電力事業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

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