電力系統配電自動化及其故障處理

黃金福

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

我國經濟正處于快速發展中，傳統供電難以滿足生產生活需求，導致電力系統配電自動化成為電力行業發展重要趨勢。尤其我國電力需求較大，一旦電力系統設備出現不良運行，極容易影響正常工作。所以，對于電力系統配電自動化及對其故障的處理研究具有重要意義。

1 電力系統配電自動化構成

1.1 信息采集

配電主站層從下屬子站獲取電力系統相關數據信息，并對配電網運行狀態進行監控，恢復故障區正常供電。而配電子站層則是對配電區域數據信息進行收集，轉發給主站層，并根據主站層相關指令，落實配電網管理與調度工作[1]。作為配電系統主要采集數據環節，終端設備層提供子站層運行相關數據，由FTU、DTU、FTU構成終端層，直接影響配電自動化運行狀態。

1.2 饋電自動化

饋電自動化作為監控、采集數據重要環節，利用線路出現故障區域反饋信息調動配電電壓、開關狀態，對線路開關進行自動開合閘控制。在系統負荷出現不均勻分布時，對負荷及時平衡，保障配電系統運行質量。而且饋電自動化還可以對線路出現故障區域進行隔離，限制故障范圍，提高恢復供電速度。

2 電力系統配電自動化技術

2.1 路載波通信技術

光纖通信，擁有可以傳輸大規模數據信息的通信能力，而且傳輸速率較高，不會被其他因素干擾。但是當前終端設備數量逐漸上升，通信系統復雜性大幅度提高，需要對配電線路的載波通信應用技術深度研究，對光纖通信進行取代，也可以通過配電自動化，為用戶提供實時電價，實現遠程讀表。

2.2 高度集成化

配網自動化系統將信息高度集成，并實現綜合處理功能，可以有效降低運營成本，降低功能重疊影響，提高業務經濟效益。例如將SCADA與GIS兩種系統相互整合，實現數據統一管理，功能高效應用，以及優化界面等能力，推動作業一體化。同時，從GIS提取SCADA有關網絡結構，而GIS也可以做到從SCADA提取配電實時數據，實現配電自動化技術進一步優化。

3 電力系統配電自動化常見故障

3.1 主變壓及110 kV進線失壓

在供電系統中，主變壓故障主要在瓦斯保護動作、主變差動跳閘兩個方面體現。一旦出現進線試壓，極容易發生110kV進線出現瓦斯保護動作。如果沒有及時采用合適方式進行處理，則會讓主變壓35 kV母聯310開關發生自投現象，導致配電自動化引發故障[2]。如果主變壓兩路110 kV進點電壓為0，則會影響35 kV母聯電壓數值也會為零。

3.2 框架保護動作

作為配電自動化故障主要原因，框架保護動作多在電流型框架保護中出現。如果框架泄漏，設備保護動作將讓直流、交流進線開關發生跳閘。但是直流饋線開關并不受影響，可以利用直流母線，為接觸網提供跨區供電渠道。這會影響配電網絡另外一個框架泄漏出現保護動作，直流、交流進線開關，以及整流變交流開關都會同時產生跳閘，不僅對配電自動化產生影響，對于系統供電也同樣產生負面影響。可以理解為使用負極拒電壓的電壓型框架，當整流電流變為電流，將會影響直流進線、饋線的開關出現跳閘情況，供電系統從雙邊變為單邊。而電流型框架的EP-1與EP-2同時泄漏保護動作，導致接觸網塊在不同區域都出現失電現象。

3.3 環網電纜故障

環網電纜故障是配電自動化最常見故障，環網電纜將會引起線路差動產生保護動作，產生跳閘現象。如果電纜進線發生故障，將會引起變電所35 kV母線開關發生自投現象，將會影響配電系統正常工作。

3.4 配電終端通信中斷

如果主站系統終端出現“否”，則為緊急缺陷，應該安排技術人員及時解決。通常會因為通信光纜、ONU、OLT發生故障，產生通信中斷，也有可能是DTU本體發生故障。

4 電力系統配電自動化故障處理

4.1 主變壓及110 kV進線失壓

雖然在主變壓器中安裝保護裝置，可以有效解決故障，但是卻會讓變壓器工作負荷增加，提升變壓器內部溫度。一旦超過變壓器可承受高溫，就會出現配電自動化故障。安裝瓦斯保護只能避免引起重大故障，仍然會被高溫影響，產生油氣分離情況。所以，需要在安裝瓦斯保護時，也一并將保護參數進行設置。如果出現變壓器運行問題，瓦斯保護會發出報警，提示技術人員及時維修。而且在電力系統中，任何一臺變壓器發生故障，都對電力系統平穩運行帶來負面影響，嚴重可能會出現部分區域斷電。所以，當電力調控中心接受故障信息，應當首先對開關動作、跳閘報警具體情況確定，及時檢查主變壓器，并對當前故障問題給出有效解決措施。例如由一路110 kV進線失壓導致配電自動化發生故障，開關跳閘會出現在主變壓器低壓側位置。所以，技術人員應該檢查35 kV母聯開關是否發生自投。如果沒有出現自投現象，則立即將母聯開關閉合，保證配電自動化平穩運行。

4.2 框架保護動作

在一些公共設施，例如地鐵線路中，變電所都會設置2個或2個以上電流保護裝置。一旦出現整流器故障，系統自動啟動保護裝置，直交流進線開關發生跳閘也會起到保護線路效果。但是因為直流饋線開關不跳閘，所以會產生跨區變電所供電現象，觸網繼續維持正常電力供應[3]。但是主流開關柜一旦出現故障，直流饋線，直流、交流進線，以及相鄰變電所直流饋線，將會全部出現開關跳閘現象，直接影響電力系統配電自動化正常運行。利用跨區供電開關提供短暫電力供應，并立即組織技術人員團隊，對線路故障進行處理，可以保證本地區電力供應穩定。如果電位限制裝置出現問題，電壓元件會隨系統警報而發生跳閘，但是觸網可以使用單邊供電，繼續為配電網提供穩定電壓，保障供電系統穩定運行。通常情況下會以電流型框架作為主要處理對象，一旦框架整流器出現故障，EP-1保護裝置立刻啟動，交流、直流在跳閘時，饋線不會產生影響，還可以繼續由其他區域維持正常供電。如果EP-2電流元件泄漏，則會導致線路交流、直流開關都出現閉合現象，通常使用跨區開關消除故障。

4.3 環網電纜故障

因為環網電纜極易發生故障，而且原因復雜，所以需要針對故障類型進行分析。一旦出現環網電纜故障，電纜兩側開關發生自動跳閘現象，自行對電纜故障進行切除，等待技術人員恢復正常電力供應。而且35 kV母聯開關會在自投現象發生時，由一路進線為供電網提供電力。所以，技術人員如果在檢查母聯開關時未發生自投現象，則需要及時合閘。如果電纜頭部可以用肉眼看到電暈，或者出現機械損傷，則需要對該段電纜進行跳閘，并對故障電纜進行切除，并將問題電纜作為進線使用，讓變電所開關發生自投，保障管線范圍正常供電。

4.4 配電終端通信中斷

如果出現配電終端通信中斷，則需要對通信故障進行核實，盡快安排技術人員對DTU進行故障排除。如果DTU失電，則需要依次排查其空氣斷路器、配電房電壓互感空氣斷路器是否閉合。如果均在正常位置，則需要檢查互感器柜熔絲是否熔斷，并對DTU供電端子進行檢查。如果使用萬用表檢查端子正負極電壓為48V，則為正常，如果電壓不正常，則需要對端子進行緊固。如果仍然無法恢復正常供電，極可能是DTU電壓轉換裝置出現問題，應當將問題及時上報。如果配電終端電源板發生故障，也可以使用如上方法進行檢查。如果DTU電源指示燈正常，應當對通信網線檢查是否完好，是否正常插入，并對DTU死機、ONU過熱等情況進行檢查，通常重啟后即可恢復正常通信。如果剛投入運營的DTU出現掉線情況，則需要對主站配置波特率、IP地址進行重新配置。變電站正常運行的部分工作也有可能對OLT服務產生中斷影響，進而影響配電中斷產生掉線。如果配電網斷路器遙控失敗，則需要對故障DTU掛牌，對其遙控壓板、電源斷路器是否正常進行檢查，并檢查端子接線是否松動。如果回路接線正常，有可能是斷路器自身出現故障，需要將斷路器操作到開路位置，申請部分地區停電，并對斷路器進行檢修，檢修完畢后恢復正常供電。

5 強化電力系統配電自動化措施

5.1 重點強化信息管理

信息管理體系可以提高電力系統運行問題解決效率。配電自動化模式存在各種功能，可以看作另一種模式的動態數據庫，并且實時進行信息讀寫與查找工作。強化利用信息系統處理信息的實時性，可以及時找到問題根源，并按照規范操作對目標進行處理。需要注意，信息管理過程中，需要從遠至近完成數據收集，減少因數據變化造成分析產生失誤。而且作為電力系統配電自動化基礎內容，信息管理需要落實信息收集，提高信息管理工作效率與質量。

5.2 落實安全管理

強化安全管理對于電力系統運行具有重要意義，需要及時檢測系統運行情況，一旦出現安全問題，就應當將危險控制在合理范圍內，避免對供電網絡造成惡性影響。而且配電自動化如果出現永久性問題，則需要組織技術人員對問題進行分析，從而及時解決，并重新構建配電系統，避免對正常生產生活造成影響。如果在單一線路發生問題，則需要在處理問題后對反饋線路斷路裝置進行閉合，成功閉合則表示問題徹底解決。電源如果被斷開，電力系統可以跳轉到新系統，從而保證供電網絡穩定運行。

5.3 提高電網改造力度

我國相較于歐美等發達國家，電網架設工作起步相對較晚，還有很大的進步空間。所以，在進行電網改造時，要根據城市發展情況提升電網輸送容量，并且保證電網安全與供電質量，從而對電網整體結構進行合理優化，使其符合我國經濟發展基本標準。在電網改造工作中，城市因為生產、生活對于電量要求較大，一般電網改造規模無法滿足城市需求，所以要結合配電自動化模式，將電網轉化為環網模式。配電系統出現故障、問題時，應立即找到問題發生位置，并采取合適方法及時處理，規避產生更大風險。在緊急情況下，可以由專業人員在配電網帶電時進行緊急搶修。

6 結語

電力系統配電自動化提高了我國電力傳輸質量，但是也帶來各種原因，影響人們在生產、生活中的供電需求。只有針對電力系統故障產生具體原因，及時做到隔離，并高效處理，才能真正提高配電網自動化工作效率，幫助我國工業發展進入全新階段。