電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化及其對(duì)故障的處理研究

谷勇華 沈澍東

摘要：電力系統(tǒng)發(fā)展中，配電設(shè)備自動(dòng)化已成為主要發(fā)展趨勢(shì)。配電設(shè)備自動(dòng)化可顯著提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，這也有利于電力行業(yè)的穩(wěn)步前行。但我國的電力需求較大，電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行情況會(huì)直接影響到系統(tǒng)建設(shè)，因此全面分析配電自動(dòng)化和故障處理具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);配電自動(dòng)化;故障處理

引言

配電自動(dòng)化就是指在原有的配電網(wǎng)架基礎(chǔ)上，加裝具有在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程遙控等功能的自動(dòng)化設(shè)備，搭建以光纖EPON為主、無線專網(wǎng)以及公網(wǎng)為輔的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、遙控以及故障的快速隔離等功能的一項(xiàng)新技術(shù)。配電自動(dòng)化的應(yīng)用無疑能夠提升電網(wǎng)的供電可靠性以及運(yùn)營效率與收益，但新技術(shù)的應(yīng)用也帶來了一系列新的故障。因此，配電自動(dòng)化技術(shù)雖然能夠應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)功能減輕配電網(wǎng)站所人員的巡視、檢修壓力，但是對(duì)配電自動(dòng)化運(yùn)維人員提出了較高的要求，配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備種類、數(shù)量繁多，以至于配電自動(dòng)化設(shè)備故障頻發(fā)，導(dǎo)致無法正確監(jiān)視配電網(wǎng)，一旦期間發(fā)生電網(wǎng)故障，后果不堪設(shè)想，自動(dòng)化設(shè)備基數(shù)一旦增大運(yùn)維壓力更加繁重。因此，如何處理一些常見的故障成為了配電自動(dòng)化運(yùn)維人員的必研課題，必備技能。筆者通過對(duì)自身多年的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為配電自動(dòng)化故障的處理大體分為三個(gè)階段，即故障發(fā)現(xiàn)、故障消缺、故障閉環(huán)，每一環(huán)節(jié)都影響著配電自動(dòng)化故障處理的效率以及準(zhǔn)確性。

一、配電電網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)基本原理

當(dāng)前的配電電網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)大多是利用信息系統(tǒng)和輔助設(shè)備完成對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并利用智能化系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算模擬，從而對(duì)可能出現(xiàn)的狀況和潛在的問題如設(shè)備缺陷等進(jìn)行預(yù)測(cè)，并予以相應(yīng)的提醒的同時(shí)對(duì)這些潛在的可能影響到安全和供電穩(wěn)定的問題進(jìn)行自動(dòng)、自主的處理。整個(gè)配電電網(wǎng)自動(dòng)化故障處理往往分為三步，首先是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的瞬間，立刻完成對(duì)故障開端的清除。這一步大多是通過高壓斷路器和繼電保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備在100ms內(nèi)完成，從而最大程度的保護(hù)配電電網(wǎng)，比過去傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的恢復(fù)更快、安全性更高。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備想要對(duì)電網(wǎng)功能進(jìn)行恢復(fù)往往存在很多局限性，如對(duì)多開關(guān)級(jí)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)利用不充分導(dǎo)致在進(jìn)行斷電保護(hù)時(shí)發(fā)生較大面積的停電。第二步是在完成故障開端的清除后會(huì)迅速對(duì)故障問題的起因進(jìn)行診斷，從而對(duì)故障區(qū)和非故障區(qū)完成劃分，并在對(duì)故障區(qū)實(shí)行隔離自動(dòng)維護(hù)的同時(shí)使非故障區(qū)迅速恢復(fù)供電。最后是當(dāng)供電服務(wù)恢復(fù)后，進(jìn)一步對(duì)隔離的故障區(qū)進(jìn)行排查，從而找出故障點(diǎn)的位置和故障原因。

二、電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化故障處理措施

（一）主變故障和110kV進(jìn)線失壓故障

在主變壓器中，安裝保護(hù)裝置可迅速解決該故障，變壓器溫度明顯升高，如溫升超過其可承受的極限，就會(huì)發(fā)生故障問題。對(duì)此，工作人員需結(jié)合實(shí)際在變壓器中安裝瓦斯保護(hù)，避免發(fā)生嚴(yán)重的故障問題。由于溫度過高會(huì)影響油氣分離的效果，對(duì)此，工作人員應(yīng)在安裝瓦斯保護(hù)的過程中，設(shè)置保護(hù)參數(shù)。安裝瓦斯保護(hù)后，如變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)明顯的問題，則會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)和保護(hù)動(dòng)作，以維護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。再者，故障差動(dòng)保護(hù)也是較為常見的問題。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，任何一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障均會(huì)直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如情況十分嚴(yán)重，還會(huì)使部分區(qū)域出現(xiàn)斷電的問題。針對(duì)這一現(xiàn)象，電力調(diào)控中心在收到故障信息后，需確定開關(guān)動(dòng)作和跳閘報(bào)警的具體類型，值班人員也要及時(shí)檢查主變壓器，討論故障問題的解決措施。如由一路110kV進(jìn)線失壓縮引發(fā)的配電自動(dòng)化故障，主變壓器低壓側(cè)機(jī)會(huì)出現(xiàn)開關(guān)跳閘的情況。對(duì)此，工作人員應(yīng)認(rèn)真檢查并確認(rèn)35kV母聯(lián)開關(guān)是否出現(xiàn)自投問題，如未出現(xiàn)開關(guān)自投問題，則需將母聯(lián)開關(guān)及時(shí)合閘，確保配電自動(dòng)化的安全與平穩(wěn)運(yùn)行。

（二）積極穩(wěn)妥地搞好配電網(wǎng)改造

當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化程度有待提高，如何加快配電自動(dòng)化進(jìn)程，減少同電力工業(yè)先進(jìn)國家之間的差距，成為我國電力行業(yè)面臨的一項(xiàng)重大課題。這就要求國家在配電網(wǎng)建設(shè)過程中要開展合理、有序的改造。配電網(wǎng)改造最為關(guān)鍵的一個(gè)步就是適度加大配電網(wǎng)的傳輸容量，在確保配電網(wǎng)高效、安全運(yùn)行的同時(shí)，著力改善和提高配電網(wǎng)供電的品質(zhì)，以進(jìn)一步優(yōu)化配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。另外，城市配電網(wǎng)工程項(xiàng)目量相對(duì)較大、要求較多，最有效、優(yōu)化的改造即是將城市配電網(wǎng)改造成為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在配電自動(dòng)化技術(shù)的幫助和影響下，逐步提高供電能力。如果遇到一些電網(wǎng)線路上裝置故障顯示裝置的情形，這就要求在確保配電網(wǎng)線路安全性的基礎(chǔ)上，妥善安裝完畢各類故障檢測(cè)的設(shè)備，通常情況下，只需智能型就地故障檢測(cè)設(shè)備以及電纜故障尋址設(shè)備就可在短期內(nèi)明確、查找線路發(fā)生故障的具體方位，大大促進(jìn)技術(shù)處理人員的檢修進(jìn)程，將耗損率降到最低。對(duì)于故障點(diǎn)位的鎖定工作，要依照現(xiàn)實(shí)情形統(tǒng)籌安排，盡量讓經(jīng)驗(yàn)嫻熟、業(yè)務(wù)技能過硬的操作人員來完成。對(duì)于廢舊配電網(wǎng)裝置的改造，要本著降低自動(dòng)化系統(tǒng)故障出現(xiàn)率的基本理念，加快電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程。

（三）配電網(wǎng)斷路器遙信壞數(shù)據(jù)

配電網(wǎng)斷路器遙信壞數(shù)據(jù)大體可分為兩類，一是遙測(cè)數(shù)據(jù)為零，二是遙測(cè)數(shù)據(jù)不符合實(shí)際。若遙測(cè)數(shù)據(jù)為零，運(yùn)維人員可先確認(rèn)開關(guān)柜是否有接線，其次檢查斷路器處端子，查看電流互感器短接片是否打開，再核實(shí)配電終端遙測(cè)端子接線是否有松動(dòng)，均正常則可能是斷路器一次側(cè)未安裝電流互感器。若遙測(cè)數(shù)據(jù)不符合實(shí)際，或是出現(xiàn)線路兩端電流不平衡的現(xiàn)象，則可能是斷路器的電流互感器安裝不當(dāng)導(dǎo)致漏磁，或是主站電流互感器變流比錄入有誤。若以上均正常則可能是配電終端的遙測(cè)板故障，將故障DTU掛牌并聯(lián)系廠家更換配件即可。

（四）基于對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

對(duì)等式相較于主從式網(wǎng)絡(luò)具有更廣泛的實(shí)用性和功能性，但成本略高于主從式，不適用于設(shè)備較為分散、距離較遠(yuǎn)的情況，但其十分適用于開關(guān)設(shè)備多、且設(shè)施設(shè)備集中、距離短的變電站。如若配電線路的通信方式可以滿足對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)的要求，則其對(duì)配電線路來說也是一個(gè)更好的選擇。基于對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)大多是通過雙絞線在開關(guān)之間組成CAN網(wǎng)，這正是利用了CAN網(wǎng)為總線式可以通過CAN接口與其他接口進(jìn)行互聯(lián)的特點(diǎn)。在傳輸距離較短時(shí)只通過雙絞線即可滿足該技術(shù)的組網(wǎng)需要，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)則可以通過使用CAN光纖發(fā)收設(shè)備來滿足通信需要保障通信的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)于一些要求穩(wěn)定很高的地區(qū)，如商業(yè)中心、住宅小區(qū)等常常使用電纜線路并使用對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。在這樣的電纜應(yīng)用環(huán)境下，出線開關(guān)和分段開關(guān)都大多集中在開閉所內(nèi)部，使得分布集中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定十分適合應(yīng)用對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)。而在變電站中，通過對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)可以將變電站內(nèi)各種種類的開關(guān)完成軟件上的統(tǒng)一，在進(jìn)行安全保障時(shí)可以統(tǒng)一調(diào)配。

結(jié)語

當(dāng)前，電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化是電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的主流，相關(guān)部門必須高度重視各項(xiàng)工作內(nèi)容。又因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)配電自動(dòng)化容易受到多種因素的影響，故障率較高。對(duì)此，人員需采取有效措施，針對(duì)故障類型及時(shí)解除故障，以促進(jìn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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