配網自動化技術對配電網供電可靠性的影響分析

王懿偉，李江濤

（國網陜西省電力公司山陽縣供電分公司，陜西 山陽 726400）

0 引 言

人們生活質量在不斷提升的同時，對供電質量的要求越來越高。為了能夠提供安全可靠的電能，供電企業在供配電中采用自動化技術顯得十分必要。

1 配網自動化模式分析

1.1 集中控制模式

集中控制模式由斷路器設備、監控設備、負荷開關設備、通信網絡以及配電主站等組合而成。開關設備利用饋線監控終端與配電主站進行聯系。在遙控作用下，配電主站可集中控制并處理配網故障。線路出現永久性故障時，故障線路出口斷路器將會產生動作。配電主站結合不同故障線路中的饋線終端數據進行檢索，結合故障定位分析軟件找出故障區段，并利用遙控發出控制信號，盡快隔離故障區段，同時優化負荷轉供途徑，使正常區段負荷供電發揮其最大的供電性能[1]。

1.2 就地控制模式

就地控制模式是在不應用通信技術的前提下實現對配電網的就地控制，多應用重合器和分段器進行控制。重合器屬于開關設備一般用來切斷故障電流，當電流值大于閾值時，重合器將會產生跳閘，并根據設定的時間進行多次重合。當重合完畢后會自動復位，反之會在重合未生效的失敗情況下自動關閉開關鎖。分段器相當于前向開關設備，在線路沒有接通電壓和電流時設備會及時分閘，但不會因為線路產生的短路而切斷相應電流。普遍使用的分段器一般為電壓-時間型分段器，這類分段器分為X時限和Y時限。其中，X時限代表分段器在加壓和合閘過程中所產生的延遲時間，Y時限代表在檢測線路故障所應用時間的大小。如果分段器在合閘完畢后的故障檢測時間未達到相關的標準要求且線路處于失壓狀態，分段器會很快進行分閘和閉合開關鎖等操作，即使繼續加壓也不會產生重合現象[2]。

2 配網自動化模式對供電可靠性的影響分析

2.1 集中控制模式對供電可靠性的影響作用

2.1.1 環形網故障

通常情況下，環形配電網在應用集中控制模式出現隔離故障的過程如圖1所示。其中：A屬于斷路器設備；B、C、D、E以及F均為分段開關；E屬于聯絡開關，長時間處于開合狀態。

圖1 環形網故障隔離過程（集中控制模式）

當配電網中c區產生永久性故障時，應用集中控制模式隔離故障區段，并將非故障區段的供電恢復正常。這個過程主要分為4個要點：確保輻射網滿足正常工作狀態；c區產生永久性故障，且出口斷路器A出現跳閘現象；配電主站結合不同終端監測到的相關數據和故障定位的相關算法，確定故障區段的所在位置，確定為c區段后發出分閘控制命令，使C和D兩個分段開關均進行分閘；發射合閘控制命令，同時將聯絡開關E和斷路器A進行合閘，確保其他區段能夠正常供電[3]。

2.1.2 輻射網故障

輻射狀配電網應用集中控制模式出現隔離故障的主要過程如圖2所示，其中A屬于斷路器設備，B、C、D以及E均為分段開關。

圖2 輻射網故障隔離過程（集中控制模式）

d區段產生永久性故障時，集中控制模式隔離故障過程主要分為4個要點：確保輻射網滿足正常工作狀態；d區所產生的故障為永久性故障，且當出口斷路器A處于跳閘狀態時，配電主站可結合故障定位的相關算法確定故障區段所在位置；如果判斷出d區段屬于故障區段，則發射分閘控制命令，確保分段開關D處于分閘狀態；發射合閘控制命令，確保斷路器A處于合閘狀態，保持其他區段正常供電[4]。

2.2 就地控制模式對供電可靠性的影響作用

2.2.1 環形網故障

應用重合器和分段器時，環形配電網出現故障并隔離故障的過程如圖3所示。A代表重合器設備，其整定會分別重合兩次，首次重合時間15 s左右，二次重合時間5 s左右。重合完畢后會產生跳閘現象，此時重合器不再繼續重合。B、C以及D均為分段器，分段器可以設定為不同的功能。聯絡開關E長期開合時，XL時限可以設定為45 s左右，分段器自身在Y時限中的整定時間以5 s為準。

c區產生永久性故障時，在重合器和分段器的作用下隔離故障區段，同時恢復非故障區段的供電。具體地，確保配電網處于正常的開環運行狀態，c區段此時處于永久性故障狀態，同時A重合器出現跳閘，聯絡開關線路左側處于失壓狀態，且不同分段器開始進行分閘。E聯絡開關會迅速打開XL計時器，大概15 s后A重合器進行首次合閘動作，同時a區段恢復正常供電。分段器B接通電壓后，在7 s左右X限時的作用下B會產生合閘，同時b區段供電恢復正常。同樣，分段器C在接通電壓和7 s左右X時限的作用下產生合閘，但c區段已產生永久性故障，導致重合器A出現二次跳閘現象，因此線路會一并失壓，緊接著B分段器也會進行分閘動作，C分段器則進入閉鎖狀態。這是因為合閘過程中C分段器沒有達到Y時限的相關標準，且線路處于失壓狀態。

圖3 環形網故障隔離過程（就地控制模式）

當重合器A出現二次跳閘時，二次重合閘動作將會發生在5 s整定時限結束后，而后7 s左右時B分段器開始進行其合閘動作，但因為閉鎖狀態的原因，C分段器不會產生合閘動作。重合器A在首次跳閘后，分段器E左側會產生試壓作用，XL時限為45 s左右，結束后E聯絡開關會產生合閘，d區段恢復正常供電。7 s過后，D分段器進行合閘操作，但由于c區段處于故障狀態，E聯絡開關右側的重合器設備進行跳閘動作，且線路也處于失壓狀態，因此右側分段器均會產生分閘現象。但是，又由于D分段器在重合后不到5 s便產生失壓作用，所以D分段器會處于閉鎖狀態。

待聯絡開關右側重合器設備逐一重合結束后，分段開關會將整定時限作為參考指標，并以順序原則進行逐一重合。此時，D分段器處于閉合狀態，所以不參與重合，隔離c故障區段，將d區段供電恢復正常[5]。

2.2.2 輻射網故障

應用重合器和分段器時，輻射狀配電網出現故障并隔離故障的過程如圖4所示。其中，A為重合器，且整定原則與上述一致。B、C、D以及E均為分段器，B分段器和C分段器對應的X時限一般以7 s為標準要求，D分段器和E分段器以14 s為標準要求，Y時限均以5 s為標準要求。

圖4 輻射網故障隔離過程（就地控制模式）

d區段產生永久性故障時，在重合器和分段器的作用下開始隔離故障。首先，確保輻射網滿足正常工作狀態，d區段處于永久性故障狀態，A重合器在開始進行跳閘動作后線路也進入失壓狀態，各分段器均處于分閘狀態。15 s左右后，重合器A開始首次合閘，此時a區段恢復正常供電，而B分段器在接通電壓時需要等待7 s左右的X時限才進行合閘，B分段器合閘后，b區段恢復正常供電。C分段器和D分段器在接通電壓等待7 s左右X時限后，C分段器開始合閘，c區恢復正常供電。當B分段器結束合閘動作且其X時限結束后，分段器D開始合閘。但是，由于d區段已經處于永久性合閘狀態，因此A重合器開始進行二次跳閘。線路失壓后，各個分段器均開始產生分閘現象。由于D分段器在合閘中沒有滿足5 s左右的Y時限，所以D分段器將會進入閉合狀態。A重合器在首次跳閘動作結束過后，經5 s整定時限后會進行二次重合閘，各個分段器均嚴格按照整定逐漸按順序實現重合，此時開始隔絕故障區段，將非故障區段的供電恢復正常。

3 優化配電自動化水平的策略分析

3.1 優化配網結構

不同地區的電網結構負荷存在一定的差異，優化現有的配網結構是提高配網自動化水平的重點工作。因此，需重新布置電源分布位置構建新型變電站，分流電量負荷，在饋線回路區域增加部分分支開關，以提高分段的合理性。同時，減少線路用電用戶的數量，避免因配電網故障發生大面積的停電事故。此外，積極借助科學技術和信息技術改造現有的配電網自動化水平，以優化配網結構。

3.2 提高配網自動化管理

與發達國家相比，我國的配網自動化管理水平仍比較落后。因此，需要提升電力企業職工的綜合素質和專業能力。企業員工的綜合能力十分關鍵，對電力企業實力的增長有著十分積極的作用。因此，電力企業應當加強對員工的培訓工作，有效提升員工操作的規范性和安全意識。此外，要加強培訓，積極引進新型技術，有效提升現有的工作效率，盡可能避免人為因素所導致的故障現象。要完善配網自動化運行的管理機制，提高管理機制的規范性和科學性，在多元化工作的協同作用下有效提升配網自動化的管理質量。

4 結 論

供電可靠性是供電企業對民生需求的基礎保障。有效提升配網自動化技術水平和供電可靠性，對人類文明的進一步發展具有重要意義。