淺析配電自動化運維技術應用

蔡震宇

（國網江蘇省電力有限公司儀征市供電分公司，江蘇 高郵 211400）

引言

近年來隨著新能源在電力中的占比越來越大，分布式電源技術、多能源互補以及電池儲能技術飛速發展。傳統的電網模式已經不能夠適應現階段用電用戶多樣化的電力需求。為了保證電網系統電力資源的合理利用，降低電力系統受到自然環境、人為環境等諸多干擾因素的影響，保證電力系統能夠正常、穩定、高效運轉，必須對電網系統進行智能化、自動化的改造，以增強電網系統應對故障、突發情況的能力。配電自動化作為電網系統的重要一部分，在智能化電網的建設中有著至關重要的意義。在配電自動化不斷擴大的過程中，配電系統的運行和維護技術是制約其發展的重要一環。目前，電網系統中大部分采用的是定期維檢和故障檢修兩種方式，這兩種檢修方式實現了對電網系統電力設備的替換式的維修，以及耗時耗力的現場維修，運維成本居高不下，在實際應用方面的成效較小。因此，電網系統中采用配電自動化的運維技術對配電運維有著非常重要的作用，能夠滿足配電自動化現代發展的需求，提高電力企業的工作效率，減輕工作人員的工作壓力，實現配電自動化運維的安全、穩定、可靠[1-2]。

1 配電自動化運維關鍵技術

本文涉及的配電自動化運維關鍵技術主要有配電終端失效規律分析技術、FTU 優化配置技術和配電故障定位技術。

1.1 配電終端失效規律分析技術

電網系統在長期運行過程中，經常會受到來自自然、人為或者是電力設備老化等多方面因素的影響，導致電網系統出現故障，影響電網系統的正常運行。為了確保配電系統的安全性和穩定性，對配電系統終端設備的運行狀態和失效規律進行分析，就能夠有效提高電網系統配電終端的可靠性，從而科學、有效地指導電力企業的日常運維。低壓電氣設備主要分為可修復和不可修復，針對不同類型的電氣設備，其可靠性指標是不相同的，主要包括失效率、可靠度以及累計失效概率等。常見的配電終端的失效類型有指數分布、威布爾分布、正態分布以及對數正態分布。配電終端中的各個模塊由電氣元件綜合構成，通過利用其失效分布擬合測得的數據進行分析，確定其失效分布類型，為后期的可靠性指標計算奠定基礎。基于失效分布擬合的可靠性指標的計算過程，如圖1 所示。

1.2 FTU 優化配置技術

饋線開關監控終端是饋線自動化系統的重要基礎性元件，在實際的應用過程中具有元件數量多、安裝分散等特點。在配電自動化中應用饋線開關監控終端，能夠降低配電自動化建設成本。在實施FTU 優化配置的過程中，電力企業要按照國家電力事業的相關制度要求，按照電網工程中的實際情況以及區域內的負荷分布情況進行終端配置，保證在最經濟的條件下給用電用戶提供最可靠的電力供給。一般情況下，在確定了經濟型、可靠性因素后，還需要考慮周圍終端附近負荷量大小的情況以及實際負荷類型的因素。不同類型的用電用戶，其所屬的優先等級不同，在實際分類中，居民用戶用電的占比較小，商業用電的占比較大，特殊用電的占比更大。因此，采用廓線開關附近負荷優先等級θi來表示，其計算公式為：

式中：nik為饋線開關i 附近k 型負荷的數量，wk為k型負荷的權重因子。PQik為負荷點i 的第k 類負荷大小。根據實際工作中不同用電用戶的不同操作經驗，能夠得到負荷因子。在選擇時，一般設定閾值為θ0，當實際值>閾值時，采用三遙終端。電力企業根據FTU設置點的各類型用電用戶負荷的實際情況，進行綜合考慮三遙、二遙的數量以及位置情況。

1.3 配電故障定位技術

電網系統的配電系統故障定位技術是配電自動化系統的重要功能，當電網系統出現故障時，通過采用配電故障定位技術能夠快速確定故障點的位置，為電力企業的相關工作人員提供較快的故障定位。本文提出的配電故障定位技術是基于RS-IA 數據挖掘模型構建的，采用RS 提取領域數據，獲得相關的輸入和輸出矢量。具體步驟為建立故障挖掘數據庫，根據故障的特征，確定相應對象的條件和決策屬性，生成相應的RS 決策表，利用矩陣中的求解組成最小的約簡，最佳屬性約簡集與故障定位規則相結合，確定配網系統的故障位置。配電故障定位技術的故障定位模型如圖2 所示。

2 配電自動化系統

配電自動化系統的總體結構分為三層：配電自動化主站、配電自動化子站以及配電自動化終端，這三種結構之間相互聯系，但又相互獨立。配電自動化系統功能主要有SCADA、電網分析應用、FA 及各子系統之間通信等，其總體架構圖如圖3 所示。

配電自動化主站是配電自動化系統的主要核心組成部分，在運行過程中，通過對配電網進行數據采集和實時監控。對整個電網系統的拓撲結構進行分析，配電自動化主站分為三層：應用層、服務層和平臺層。應用層主要是指配電自動化主站的基本功能以及拓展功能，服務層指的是其平臺服務和數據總線，平臺層指的是操作系統以及數據庫等，這三部分共同組成了配電自動化系統的主站[3]。配電自動化子站是在主站和配電自動化終端之間的中間層，其作用是優化系統的結構層次以及提升系統的信息傳輸效率，有助于整個配電網絡進行組網。配電自動化子站完成對電力設備運行狀態的監控，并將數據信息傳遞到主站，再將主站的相關任務指令傳遞到終端電氣設備。配電自動化終端是指遠程監測以及調控裝置的總和，對電力系統的電力設備進行實時監控，一般情況下配電網中的監控終端主要有開關站、配電室、變電站以及配網線路等[4]。

3 配電自動化運維技術應用

某區域10 kV 配電線路總共有328 條，總長3 981 km。架空絕緣化100%，電纜線路長度為56 km，電纜化率14.21%。配變電變壓器共計1.253 4 萬臺、容量共計6 464 MVA，柱上開關3 263 臺。基于配電自動化運維技術的配電自動化系統在某區域內進行建設改造，對該區域的配電網自動化水平進行全方面的提升。328 條線路中均投入了FA 功能，針對環網柜、分段開關的“三遙”和用戶分界開關“二遙”數據信息，均實時上傳到配電自動化主站，整個系統中含有DTU終端759 臺、FTU 終端3 252 臺，故障指示器559 臺，光纖314 km。在實際的應用過程中，對配電自動化系統的應用效果進行了統計，分別從供電的可靠性和降低線損方面進行了數據分析。利用配電自動化系統，配電網電路中，電力企業優化了配電設備的運行方式，停電處理工作量減少了2/3。線路倒閘時間也明顯減少，由原先的平均停送電30 min 減少到現在的3 min，其供電可靠性效果表如下頁表1 所示。采用配電自動化系統后，該區域內的線路分段趨于合理，并且利用配電自動化系統對區域內的線損率進行分析更加方便，降低線損的成效表如表2 所示。

表1 某區域供電可靠性效果表

表2 某區域線損率成效表

4 結語

配電自動化運維技術是目前電力事業發展的一項重要技術，在現階段的智能化、自動化的背景下，構建配電自動化系統對電力事業的發展有著重要意義。傳統的電網運維模式已經不能夠滿足現階段的電網電力穩定和安全供給的要求，為了增強配電自動化運維的工作效率和工作質量，電網系統必須對其進行自動化建設。本文通過對配電自動化運維關鍵技術進行探究，分析了配電終端失效規律分析技術、FTU 優化配置技術以及配電故障定位技術，提出了配電自動化系統的設計，分為配電自動化主站、子站以及終端。配電自動化建設有助于提升電力企業工作人員的工作效率，減輕工作人員的工作壓力，實現了對配電網系統的實時監控和運維故障的定位維檢，提升了電網系統的安全性和穩定性。