10kV配網(wǎng)自動化的發(fā)展與應(yīng)用

廣東四維電力工程有限公司 司徒健興

在供電系統(tǒng)中配電網(wǎng)是其重要的組成，加強配電網(wǎng)自動化建設(shè)對于提升供電穩(wěn)定性具有積極的影響。在10kV配網(wǎng)運行管理中應(yīng)用自動化技術(shù)可減少電壓波動，對電網(wǎng)事故進(jìn)行防范。在日常管理過程中對10kV配網(wǎng)的運行狀態(tài)和電氣參數(shù)等信息進(jìn)行深入分析和研究，可在較短時間迅速確定故障位置，對故障順利解決產(chǎn)生積極影響，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、安全。

1 配網(wǎng)自動化發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，自動化已在多個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用[1]。早在二十世紀(jì)就已有學(xué)者提出了自動化概念，最早的自動化主要就是對故障進(jìn)行監(jiān)測，使用人工的方式進(jìn)行隔離，并在此基礎(chǔ)上研究出自動化負(fù)荷開關(guān)，當(dāng)發(fā)生故障時可自動控制開關(guān)，后續(xù)又在其基礎(chǔ)上研究出自動化斷路器。目前配網(wǎng)自動化充分運用了通信技術(shù)，可直接定位故障位置，對故障進(jìn)行隔離[2]。配網(wǎng)自動化的綜合型受控端主要是以穩(wěn)定的系統(tǒng)為基礎(chǔ)采集和處理電網(wǎng)信息，在提高系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上控制受控端的數(shù)量，使系統(tǒng)配置更加安全、可靠，滿足現(xiàn)實的發(fā)展需要，簡化內(nèi)部規(guī)模[3]。這種受控端功能非常多元，可進(jìn)行針對性的檢測和管理，及時向主控方傳輸數(shù)據(jù)信息，為主控方作出正確的決策提供重要的參考。

在配網(wǎng)自動化技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，電力系統(tǒng)自動化的運行管理和監(jiān)視控制范圍非常有限，只能了解到設(shè)備的運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)。如在其他環(huán)境中將會對設(shè)備情況了解產(chǎn)生制約，無法及時獲取設(shè)備信息。應(yīng)用配電網(wǎng)自動化技術(shù)可使監(jiān)視范圍更加廣闊，無論處于哪一位置都可快速了解電力系統(tǒng)的運行情況，使電力系統(tǒng)運行管理效率顯著提升，為突發(fā)事件處理提供便利，使電力網(wǎng)管理更加規(guī)范、有序。

2 配網(wǎng)自動化建設(shè)、運行情況

2018 年開始對開平市城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)全面推動10kV配網(wǎng)自動化的建設(shè)，2019年完成實現(xiàn)配網(wǎng)自動化改造項目71個，配套通信項目2個，實現(xiàn)B類地區(qū)三遙點光纖通信全覆蓋。

2.1 配網(wǎng)自動化建設(shè)基本概況

以線路為單位統(tǒng)計。共有171回10kV線路已全線完成饋線自動化改造，饋線自動化覆蓋率（嚴(yán)格口徑）為80.67%，188回10kV線路覆蓋有“三遙”終端，饋線自動化覆蓋率（寬松口徑）為89.2%，210回10kV線路覆蓋有自動化終端，配網(wǎng)自動化覆蓋率為99.1%。

以終端為單位統(tǒng)計。共有898套自動化終端接入配電主站，終端主站接入率為100%，其中開關(guān)柜自動化成套設(shè)備終端（DTU）72套、柱上開關(guān)自動化成套設(shè)備終端（FTU）473套、故障指示器終端353套；配網(wǎng)通信光纜長度18.4公里，光纖通信終端5個、GPRS無線公網(wǎng)通信終端893個；“三遙”終端545套，均安裝了加密模塊，二次安防加密改造完成率100%。

2.2 配網(wǎng)自動化設(shè)備運行情況分析

遙控成功率。自2018年5月起，在中壓故障處理、計劃停電過程中，配網(wǎng)調(diào)度對自動化開關(guān)常態(tài)化開展遙控操作。2018年配調(diào)共執(zhí)行遙控操作109次，遙控成功88次，遙控成功率為80.7%，其中21次不成功中有2次是因運維單位將“遠(yuǎn)方/就地”打到“就地”狀態(tài)，導(dǎo)致調(diào)度執(zhí)行遙控操作失敗，其余19次是因開關(guān)現(xiàn)場信號問題、主站通道問題導(dǎo)致遙控操作指令執(zhí)行失敗。通過對配網(wǎng)自動化實施細(xì)則、相關(guān)知識進(jìn)行培訓(xùn)及宣貫，現(xiàn)已基本杜絕人為因素導(dǎo)致自動化開關(guān)遙控不成功的情況。

實施效果統(tǒng)計分析。2018年配網(wǎng)10kV中壓線路永久故障119次，站內(nèi)出線開關(guān)跳閘41次（接地跳閘24次），站外開關(guān)正確隔離故障74次，錯誤動作4次（因保護(hù)設(shè)備質(zhì)量問題拒動3次，因定值計算錯誤誤動1次）；瞬時故障自動重合成功217次，臺風(fēng)應(yīng)急期間重合成功152次。線路實現(xiàn)饋線自動化功能，能自動恢復(fù)瞬時故障線路供電，準(zhǔn)確隔離永久故障區(qū)段，有效提高供電可靠性，也大大減輕了基層運行人員的工作負(fù)擔(dān)。上述數(shù)據(jù)充分表明饋線自動化改造的實用化效果非常明顯。在配電網(wǎng)運行的過程中雖然運行穩(wěn)定性不斷提升，但有時仍無法對故障進(jìn)行完全規(guī)避，短路故障是發(fā)生頻率最高的一種故障，成為關(guān)注重點。為對故障問題有更加清晰的了解和認(rèn)識，減少故障產(chǎn)生的影響，需對故障定位系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析和研究。

2.3 10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)應(yīng)用

2.3.1 主站集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用

為使配網(wǎng)可在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中運行，可通過主站統(tǒng)一進(jìn)行控制，使故障可在短時間內(nèi)迅速解決，避免因為故障問題產(chǎn)生更大范圍的影響。主站集中控制技術(shù)可對配電終端運行進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并提醒工作人員進(jìn)行處理。該系統(tǒng)在故障信息采集方面具有一定優(yōu)勢，可使相關(guān)人員及時了解故障詳細(xì)信息，根據(jù)故障類型選擇合理的故障措施，降低故障影響[5]。該控制技術(shù)操作沒有繁瑣的步驟，非常簡單、便利，但通過該技術(shù)確定故障位置并進(jìn)行故障控制需充分依賴主站，同時需花費大量的資金。

2.3.2 智能分布式故障定位系統(tǒng)的應(yīng)用

開平市城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)地理環(huán)境復(fù)雜，配網(wǎng)線路以架空線路為主。隨著該地區(qū)工業(yè)的不斷發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷延伸，用戶對于供電穩(wěn)定性更加重視。同時線路會經(jīng)過多種地質(zhì)環(huán)境，很容易發(fā)生故障問題。當(dāng)故障產(chǎn)生時，如果只按照以往方式進(jìn)行排查很容易耽誤故障搶修，使停電產(chǎn)生更加嚴(yán)重的損失。為此應(yīng)用智能分布式故障定位系統(tǒng)已成為該地區(qū)配網(wǎng)的必然需要。

應(yīng)用智能分布式故障定位系統(tǒng)可對配網(wǎng)終端進(jìn)行全面檢測，一旦在檢測過程中發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)會將故障信息快速傳輸?shù)街髡静π畔⑦M(jìn)行科學(xué)的分析，對故障位置進(jìn)行確定，向主站統(tǒng)一傳輸判斷結(jié)果，為工作人員解決故障提供準(zhǔn)確的依據(jù)，使10kV配網(wǎng)自動化發(fā)展速度不斷加快。在應(yīng)用該系統(tǒng)時，為對系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)會配置一系列保護(hù)裝置，一般性能比較穩(wěn)定的地區(qū)可采用該方案。主干線所有節(jié)點都會配置自動化斷路器，在隔離和切除故障時可以充分光纖通信技術(shù)使配電網(wǎng)實現(xiàn)秒級自愈控制。

2.3.3 遠(yuǎn)程故障點處理技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行10kV配網(wǎng)通信鋪設(shè)時，如線路路程比較遠(yuǎn)將直接增加鋪設(shè)難度，為了可以對故障進(jìn)行實時檢測，可通過安裝故障指示器對故障位置進(jìn)行確定，使配網(wǎng)具有更加良好的性能。同時可結(jié)合可視化優(yōu)勢直接觀察故障問題，使故障處理更加具有針對性。無論哪種配置都具有不同性，而遠(yuǎn)程故障點處理技術(shù)的多種模式可滿足不同需要，其中單一故障指示器、故障指示器與通信終端進(jìn)行結(jié)合等都是比較常見的模式。

智能型故障指示器的功能非常豐富，不僅可對故障進(jìn)行檢測，同時可遠(yuǎn)程進(jìn)行控制，一旦出現(xiàn)輸電線路故障可充分依托通信平臺向終端系統(tǒng)發(fā)送故障信息，為線路運維人員了解故障信息提供便利，使故障可在最短時間內(nèi)迅速解決，進(jìn)一步提升配網(wǎng)的可靠性，使其可在安全的環(huán)境中持續(xù)運行。應(yīng)用智能型故障指示器需對外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，操作非常簡單，即使線路處于運行的狀態(tài)也不會對指示器安裝產(chǎn)生任何的影響。