城市電網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電模式的實(shí)現(xiàn)

袁 強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)成都供電公司，四川 成都 610000）

一、10kV配電線路故障簡(jiǎn)析

我國(guó)城市電網(wǎng)根據(jù)級(jí)別的不同主要分為三類，其一，城市以及城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)結(jié)合的區(qū)域；其二，城鎮(zhèn)區(qū)域；其三；城市遠(yuǎn)郊區(qū)。而在城市中電網(wǎng)電路的鋪設(shè)一般都是以電纜為主，城鎮(zhèn)區(qū)域以及遠(yuǎn)郊區(qū)主要是以架空線路來(lái)完成電網(wǎng)線路的鋪設(shè)，部分地區(qū)還會(huì)使用電纜與架空線路相結(jié)合的混合式電路。文章以某地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)其電路發(fā)生的故障類型、已發(fā)生故障的設(shè)備以及相應(yīng)的復(fù)電時(shí)間等具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

故障復(fù)電可以具體可以分為五個(gè)階段，從故障報(bào)告的接收，到相關(guān)檢修人員到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，然后對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，對(duì)故障區(qū)域的有效隔離，最后完成線路故障的修復(fù)，而這一列操作中每個(gè)階段所花費(fèi)的時(shí)間是不相等的，見(jiàn)表1。城市電網(wǎng)的10kV線路中，中壓故障從發(fā)現(xiàn)故障到實(shí)際解決所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了低壓故障處理花費(fèi)的時(shí)間。如圖1所示中的數(shù)據(jù)表明，這五個(gè)階段中，除了故障報(bào)告以及檢修人員花費(fèi)時(shí)間較短，其余三個(gè)階段所占用的時(shí)間比例是非常大的。

圖1 中壓故障復(fù)電不同階段所用時(shí)間圖

二、饋線自動(dòng)化的實(shí)際功能

想要快速恢復(fù)城市電網(wǎng)正常供應(yīng)電能，首先就要對(duì)饋電線路中的故障區(qū)域進(jìn)行確定，并對(duì)其故障進(jìn)行隔離后，做好非故障區(qū)域的供電工作。饋電自動(dòng)化不僅是城市電網(wǎng)故障中常用的解決技術(shù)之一，同時(shí)也是配電線路快速?gòu)?fù)電的關(guān)鍵所在。饋電自動(dòng)化通過(guò)使用斷路器或者負(fù)荷開關(guān)兩種方式，將饋電線路分成很多個(gè)區(qū)域，從而完成對(duì)每個(gè)小區(qū)域良好的監(jiān)測(cè)和有效控制，同時(shí)使用分段隔離技術(shù)，讓線路中電器設(shè)備與變電站保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合。

圖2 10kV供電線路圖

表1 中低壓故障相應(yīng)修復(fù)時(shí)間

其一，降低變電站輸出線開關(guān)跳閘的幾率。饋電線路中的出線開關(guān)，一旦發(fā)生故障，將會(huì)對(duì)所有供電的范圍造成嚴(yán)重干擾，其影響范圍也相對(duì)較大，所以針對(duì)這種情況增加分段中斷路器以及負(fù)荷開關(guān)的數(shù)量等方法，在開關(guān)跳閘之前對(duì)其故障進(jìn)行隔離，降低出線開關(guān)出線的幾率。

其二，提升出線開關(guān)重合閘的成功幾率。在出線開關(guān)發(fā)生跳閘現(xiàn)象以后，依靠自動(dòng)化開關(guān)剔除其永久性障礙區(qū)域，進(jìn)而提升重合閘成功幾率。

其三，降低貼近電源側(cè)的出線開關(guān)實(shí)際動(dòng)作次數(shù)。貼近電源側(cè)的開關(guān)，一旦跳閘就會(huì)導(dǎo)致大范圍的停電，所以就要盡量保證電源側(cè)的開關(guān)次數(shù)。

其四，對(duì)分支線路中的開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)隔離。隨著線路中故障發(fā)生幾率的不斷上升，無(wú)形中增加了供電網(wǎng)絡(luò)中的停電時(shí)長(zhǎng)，這時(shí)就可以對(duì)其故障進(jìn)行自動(dòng)剔除，降低實(shí)際停電時(shí)間以及停電影響范圍。

其五，使用多種方式，有效上傳開關(guān)實(shí)際狀態(tài)等信號(hào)。FTU要根據(jù)實(shí)際需求對(duì)不同種類的通信模塊進(jìn)行較為靈活的配置，在開關(guān)動(dòng)作以后的FTU可以使用無(wú)線傳輸或者光纖傳輸?shù)确绞剑瑢⒐收项A(yù)警信號(hào)發(fā)送至后臺(tái)，減少工作人員查找故障所花費(fèi)的時(shí)間。

三、饋電自動(dòng)化模式選擇

（一）就地控制型饋電自動(dòng)化

就地控制型饋電自動(dòng)化，按照使用信號(hào)的具體形式可以分為電壓控制（AV）、電流控制（A-I）以及電壓電流控制（A-VI）等三種類型。其中A-V是對(duì)開關(guān)周圍的電壓進(jìn)行分段檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其分合閘有效地控制；A-I則是對(duì)分段開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，在故障連續(xù)出現(xiàn)兩次以上之后，使用分閘方式對(duì)故障進(jìn)行隔離；A-VI與A-V之間有一定相似之處，但實(shí)際上還是存在區(qū)別和不同。A-VI與A-V這二者之間的區(qū)別是在電源出口處的斷路器進(jìn)行重合以后，由原來(lái)的快速斷開保護(hù)，轉(zhuǎn)變成延時(shí)速斷保護(hù)，而分段開關(guān)則使用速斷保護(hù)斷路器。這種系統(tǒng)能夠不依賴其他通信通道就可以達(dá)到隔離故障的目的，并且還有投入成本小，能夠輕松達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，我國(guó)國(guó)內(nèi)的絕大部分電纜線路是不能夠進(jìn)行故障重合閘，除了分界開關(guān)型饋電自動(dòng)化能夠有效適應(yīng)對(duì)電能功能要求較高的城市中心區(qū)域內(nèi)，以及城區(qū)配電線路以外，其他型式則能夠滿足城鎮(zhèn)和遠(yuǎn)郊區(qū)的配電線路使用。

（二）集中控制型的饋電自動(dòng)化系統(tǒng)

這種自動(dòng)化系統(tǒng)是由三部分所組成，分別是FTU、通信網(wǎng)絡(luò)以及控制主機(jī)站。在線路故障發(fā)生以后，控制主站要按照饋電主動(dòng)化終端反饋的信息對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位的，使用自動(dòng)或者是手動(dòng)方式對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行有效隔離，進(jìn)而快速恢復(fù)非故障區(qū)域的正常供電。此系統(tǒng)中的控制主站主要通過(guò)兩種方式來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，其中一種就是在DA中設(shè)置饋電自動(dòng)化化模塊，與其終端通信進(jìn)行有效結(jié)合，達(dá)到對(duì)故障隔離以及恢復(fù)供電的目的。而另外一種就是在線路中設(shè)置子配電站，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)供電線路故障的集中處理。集中控制型饋電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障隔離以及運(yùn)行監(jiān)控，并保證其功能完善，不會(huì)對(duì)斷路器重合閘配合進(jìn)行要求，也不會(huì)給系統(tǒng)造成電流過(guò)大的沖擊，所以，在架空線路與電纜線路都較為適用。因此這種系統(tǒng)需求建立通信網(wǎng)絡(luò)以及控制主站，但是其投資成本相對(duì)較大，適合于城市中心以及城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域等電流負(fù)荷穩(wěn)定的區(qū)域。

（三）自愈技術(shù)

在配電網(wǎng)中，開關(guān)處安裝FTU能夠有效地使通信網(wǎng)絡(luò)中不同區(qū)域內(nèi)的故障與控制信息進(jìn)行充分共享，促使每個(gè)終端都能主動(dòng)進(jìn)行通信，同時(shí)還能收集相鄰終端的故障信息，不需要控制主站以及子站參與，就能對(duì)故障進(jìn)行確定、隔離和剔除，恢復(fù)其供電功能，縮短故障處理的時(shí)間。這種技術(shù)在較為簡(jiǎn)單的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及具有一定穩(wěn)定性的線路中被大范圍使用，在線路經(jīng)常變化的區(qū)域內(nèi)則不適用。

四、FA的實(shí)踐應(yīng)用

文章以某地區(qū)10kV配電線路為例，這一線路中使用的是小電阻接地系統(tǒng)，而線路類型則是以單放射作為主要方式，其中分支線路有很多條，并且在不同的分支上只要出現(xiàn)一次或者是瞬時(shí)間的故障，就會(huì)導(dǎo)致整條線路的停電，實(shí)際影響范圍是比較大的。基于此種原因，當(dāng)?shù)毓╇姽具M(jìn)而提出了實(shí)現(xiàn)10kV線路故障的定位、隔離、恢復(fù)，以及減少跳閘發(fā)生幾率的FA建設(shè)思路。通過(guò)大量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，最終確定在主干線上設(shè)置斷路器、分段型開關(guān)以及分界性的FA模式。

如圖2所示，在主干線路中安裝相應(yīng)的自動(dòng)化控制裝置，與保護(hù)裝置上的斷路器FB把主干線路劃分成兩個(gè)部分，一旦在FB后段出現(xiàn)故障，斷路器就會(huì)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)切除，這就相當(dāng)于減少了一半變電站線路出現(xiàn)故障，有效降低了停電所影響的范圍。從而保證了上級(jí)線路的供電能夠正常運(yùn)行。

在主干線路中使用智能設(shè)備FS，將其當(dāng)做分段開關(guān)，再經(jīng)由出線開關(guān)CB的重合閘進(jìn)行良好的配合，進(jìn)而對(duì)主干線路短路故障進(jìn)行有效隔離以及非故障區(qū)域的恢復(fù)送電。在電流負(fù)荷較重以及線路延展距離較長(zhǎng)，并且出現(xiàn)故障次數(shù)較多支線路一端安裝相應(yīng)的斷路器ZB1，其主要作用就是隔離分支線上發(fā)生的故障。而在配備了相關(guān)的通信以后，能夠及時(shí)將線路故障與停電信息進(jìn)行匯報(bào)，使得基層運(yùn)行維護(hù)人員能夠在第一時(shí)間內(nèi)掌握故障信息，保證現(xiàn)場(chǎng)搶修的有效進(jìn)而恢復(fù)供電。

通過(guò)對(duì)該地區(qū)供電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，表明FA建設(shè)是實(shí)現(xiàn)城市電網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電最為有效的技術(shù)手段之一，并且具有良好的推廣意義。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)了城市電網(wǎng)的建設(shè)速度，人們對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)使用安全性以及可靠性都提出了更高的要求，所以為了降低停電次數(shù)以及時(shí)間，減少由于故障發(fā)生而造成對(duì)周圍居民的影響，進(jìn)一步提升電能用戶的滿意度，因此，就要給予電網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電足夠的重視，通過(guò)有效技術(shù)手段來(lái)達(dá)到降低故障發(fā)生的實(shí)際影響范圍，從而有效提升電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)。

[1]麥志強(qiáng).城市電網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電模式的實(shí)現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究，2014（13）：13-13.

[2]郭上華.城市電網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電的自愈模式[J].電氣技術(shù)，2011（09）：58-61，64.

[4]李紅偉，孔冰，李超，等.基于網(wǎng)損最小的配電網(wǎng)多代理復(fù)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，34（04）.