配電自動化技術應用與配電網安全運行管理

北方國家版權交易中心有限公司 楊志堅

國民經濟的發展對電力需求逐年攀升，隨著科學技術的進步，電子智能產品的不斷優化，對電力的需求量逐年增加，電力行業在國民經濟發展中占據重要的地位，電力生產的安全和電力供需的穩定，關系到人民的生命權和社會的安全穩定，也關系到各行各業的發展。眾所周知，電力生產的特點是自動化程度高。作為一個龐大而復雜的電力生產、流通、醫療設施和電力設備，它構成了我國的網絡、分配和消費過程[1]。在電廠、輸電線路、地方系統聯合運行中，如果其中一個環節出現故障，就會中斷正常的電力輸送，對經濟產生重大影響[2]。隨著自動化技術的出現，國家配網自動化水平不斷提升，對于電網安全運行的影響也逐漸加深，配電網自動化技術的應用組成了配電網的自動化系統，本文以配電網自動化技術系統對配電網安全運行的影響，提出配電網安全運行的有效控制措施。

1 配電自動化系統對配電網安全運行的影響

配電自動化系統中應用的自動化技術包括數據采集技術、自動化饋線技術、自動停電協調技術、仿真技術等在內，配電自動化系統主要的組成部分包含通信系統、配電終端、以及配電主、子站等見圖1所示，配電主站是配電自動化系統的主要核心部分，能夠為配電系統提供數據采集與儲存的作用，并實現自動停電協調和監控，保證電網的安全運行；配電子站的主要作用的緩解主站的通信壓力，構成一個完整的通信系統，并對所控制區域進行穩定性監測；配電終端是自動化輸出設備，其利用自動化饋線技術，以及仿真技術等，與配電主、子站以及通信系統共同自稱完整的配電網自動化系統。

圖1 配電自動化系統組成

配電網的安全運行指標之一是供電可靠性（RS），配電網的安全運行對于居民用電有著重要的影響，我國目前80%的用戶停電問題的原因是由配電網故障造成的，影響配電網安全運行的因素也是由多方面組成的，本文中配電網安全運行主要判斷之一的供電可靠率（RS）計算公式如下：

式中，tb為用戶平均停電時間，ty為統計周期時長。對于公式（1）用戶平均停電時間tb主要與故障區域定位時間tj、故障區域隔離時間ti以及人工故障查找及修復時間tr相關。

本文為提出配電網安全運行的有效控制措施，下面主要分析配電網自動化系統對配電網安全運行的影響。

1.1 配電主、子站對配電網安全運行的影響

在自動化系統中的配電主站與子站，承擔了配電系統的數據信息處理及傳遞功能，屬于通信系統的中樞控制系統，在配電系統安全運行過程中，配電系統運行的可靠性與配電主站規模大小息息相關。一是配電主站規模過大，此時無需配備配電子戰，但是需要投入的維護資金增加，區域內的配電系統終端所傳輸的數據信息，以及配電系統的故障信息等，在配電主站中占據小部分，導致配電主站的利用率降低，對于配電企業和系統來說，高投入和低利用率，導致了電力企業的經濟效益降低；二是配電主站規模過小，需要配備配電子站，配電主站規模過小，就導致在數據處理方面的能力降低，故障信息有可能得不到及時的處理，用戶的平均停電時長就會增加，不利于配電系統的安全運行和可靠性的提升。因此，配電主、子站需要和配電自動化系統協調，數據處理的能力進行匹配協調，從而提升主配電系統的安全運行能力。

1.2 配電終端對配電網安全運行的影響

配電終端自動化類型主要有“二遙”終端包含遙測和遙信兩項功能，“三遙”終端在“二遙”基礎上增加了遙控功能，配電終端的類型和數量對配電網的安全員運行有著重要的影響，配電終端可以通過自動化饋線技術，影響故障造成的停電原因，縮短故障造成的停電市場，從而縮短用戶平均停電時長，配電終端還可以饋線分隔，從減小停電區域，以此來達到提升配電系統安全運行的目的。

從安裝類型上看，“二遙”終端模塊不具備遙控功能，不需要對分段開關進行改造，可以使用GPRS 技術實現通信，投資費用較低，可以縮小故障定位區間，為人工查找故障減小范圍和難度，減小tr，從而達到縮短tb的目的；但無法自動隔離故障，ti相對較大。“三遙”終端模塊可以快速定位故障、自動隔離故障，tj與ti較小，減小用戶停電時間，對提高供電可靠性有較大幫助，但其費用比較高。從安裝數量上看，安裝數量越多，線路的分段數越多，故障區間定位更加精確，可以有效縮短tr，減小停電范圍；但是安裝“二遙”終端的線路需要進行多次重合閘來判別故障區間，安裝數量過多可能會造成重合閘次數多，對設備造成一定損害，且故障切除時間相對較長。

無論是“二遙”還是“三遙”，對于配電網的安全運行都有促進作用，根據電力企業的具體情況，和配電網的運行情況，合理選擇“二遙”或“三遙”配電終端。

1.3 通信系統對配電網安全運行的影響

配電網自動化系統中的通信系統是銜接樞紐，能夠將配電終端產生的數據傳輸到配電主站中，由配電主要進行數據的整理和分析，最終再通過通信系統將數據信息反饋到配電終端上，實現自動化處理。通信系統與配電主站需要協調匹配，當配電通信系統信息運輸慢，信息阻塞時，說明通信通道過小，與配電主站不匹配，配電網中的數據信息得不到及時的處理，故障率提升[3]，導致配電系統的停電時長增加，配電網安全運行受到威脅；當通信系統精度較小時，數據傳輸的錯誤率上升，導致配電主站采取錯誤的應對措施，從而影響配電網安全運行的效果，利用光纖通信技術，可以有效的降低通信數據傳輸錯誤的概率，提升自動化配電網的安全運行可靠性。

2 配電網安全運行的有效控制措施

2.1 加強配電網自動化系統設備安全管理

要提升配電系統設備的安全運行能力及自動化水平，就需要加強對配電系統設備的安全管理體系，具體的措施有以下幾點：一是對配電系統設備進行定期的安全維護，對配電系統設備進行安全調試和運行，在運行的過程中排除可能存在的風險，并對可能出現的故障問題進行預防[4]，通過及時的檢修維護等措施，穩定配電系統設備的安全運行能力，從而提升電力企業配電系統能力；二是配電系統設備出現故障或老化的情況時，檢修維護人員和電力企業相關工作管理人員，應該及時到進行設備的更新和換代，以便于電力企業更好地進行電力的管理，從而提升電力企業的配電系統質量[5]，為用戶提供更高質量的配電系統服務；三是在配電系統線路和配電系統站整體規劃上做好設計，一個良好的配電系統線路和配電系統站的配合，能夠降低電力企業的投資成本，擴大企業的投資利潤空間，在降低投資成本的基礎上，還能根據不同的地形設計不同的配電系統方案，保證電力企業配電系統系統的安全運行，能夠有效的避免自然災害對輸配電系統線路的影響；四是電力企業應該引進最先進的技術，在現有的技術基礎上進行創新和升級，并加強對技術人員的培訓和考核，為電力企業配輸電系統，提供更高的技術支持。

2.2 利用防火墻提升配電網系統安全網絡

根據電力企業及配電網實際情況，選擇適應于企業的防火墻軟件，以防火墻軟件為基礎，結合物理防火墻，強化輸配電網網絡安全性，針對電力企業配電網存在的網絡安全問題，展開深入的檢查和檢測工作，模擬網絡安全問題，測量防火墻的預防能力，進一步提升防火墻的安全等級。

2.3 加強配電網輸配電線路的防雷性能

自然災害中的雷電對于配電網安全運行的影響程度最大，為避免雷電對配電網安全運行的影響，在配電網自動化設備中合適的位置安裝防雷裝置[6]，防雷裝需要較高的耐雷水平，同時能夠預防雷擊時對配電網自動化設備造成的跳閘影響，防雷裝中的桿塔在接地時，應該要降低接地電阻值，通常接地電阻值應低于10Ω；預防雷電的措施還可以添加耦合電線，防雷裝置的主要作用是降低配電網遭受雷電攻擊的可能性，并提升分流、耦合的效果，因此添加耦合電線可以強化高耦合作用，分擔絕緣子的工作壓力，達到穩定輸配電線路安全運行的目的。

2.4 安全運行自動化設備

配電網安全運行與自動化水平的有著密不可分的關系，想要安全運行自動化設備，首先可以制定預防性措施，控制設備在自動化運行過程中的狀態，利用參數設置，預防故障發生的概率，在可能發生故障時，提前做出應對措施，對故障可能發生地點進行排查，確保電網的安全運行[5]；其次自動化設備安全運行參數的精確度確定，在配電系統安全運行中，自動化設備的參數精確度，能夠預防故障率的進一步擴大，加強自動化設備安全運行的狀態，從而保證配電網安全運行。

2.5 自動化配電系統故障檢測的應用

自動化配電系統可以有效的避免電力系統在運行中可能存在的風險，降低電力系統故障的發生率。當前的電力輸電系統的自動化配電系統與高新技術相結合，運用大數據以及最新算法，能夠在電力系統發生故障時，準確的定位到故障發生的地點，并且判斷出電力系統故障的類型，目前電力系統的自動化配電系統主要有以下幾種特征：一是電力系統自動化配電系統的靈敏性提升，當電力系統數據在所設定的參數閾值內進行浮動時，繼電保護系統處于穩定狀態，當數值變化超過參數閾值時，自動化配電系統就會及時啟動，避免故障損害的進一步擴大，剛出現的故障危害性較大時，自動化配電系統就會及時切斷電源，從而保證電力系統的安全穩定運行；二是電力系統自動化配電系統的技術先進，當前電力系統自動化配電系統，綜合了當前所有的高新技術，在時代的發展中不斷進步，并且能夠綜合通訊技術以及計算機技術等，實現電源系統信息的傳輸提升，并且在排除故障能力等方面有了大幅度的提升，除了能夠利用算法精準進行故障源排查之外[6]，還能準確的判斷故障的類型，并提出相應的解決措施，為電力輸電系統安全提供了強有力的保障。

2.6 強化用電安全理念

電力資源的生產、加工和應用給人們帶來了更多的便利，但電力資源是多方面的，在安全的環境中應用增強了對生命的動態支撐，在隱蔽的環境中應用必然會引發嚴重的安全事故。造成生命財產損失等不可估量的損失。電力安全事故強化是電力安全管理執法權力的基礎和最重要的組成部分。除宣傳電力安全思想外，開展各類技術培訓教育、各類安全事故分析等應是主要工作[2]。為防止安全事故再次發生，應加強事故分析排查，加強現場走訪講解，讓大家從安全事故中吸取教訓，高度重視自己的工作態度。同時，還要從思想上滲透和鞏固國家電力部門的執法、安全管控措施、處罰措施和補償制度。通過這種方式，不斷提高工作人員的業務水平和業務素質，督促員工更加認真地對待工作，在工作過程中牢記安全知識，自覺嚴格遵守規章制度。和電力公司的規定，每一個條款都記在心里。通過學習和培訓，所有員工都能清楚地了解需要特別注意的安全方面以及安全管理在工作中的重要性。

3 結語

綜上，當前配電系統安全問題成為人們關注的熱點，需要加強配電系統安全保障研究和安全管理措施應用，全面提升配電系統線路安全管理等安全問題。在研究配電自動化系統對于配電網安全運行影響的基礎上，提出控制配電網安全員運行的措施。