縣域配電網自動化建設的探索

陳海龍，黃華生

(南方電網福建南安市供電公司，福建 南安 362300）

我國10 kV架空型配網存在著占比大（達83.82%），點多面廣、絕緣等級低易受自然災害影響、故障多發等客觀現象。故障的管控有以下4個主要痛點：（1）小電流接地故障選線準確率不高，仍以“變電站選線+人工試拉”為主，正確率僅60%左右，人工試拉影響用戶感知；（2）線路無分段保護或保護無法配合，無法“選擇性”跳閘，停電范圍擴大；（3）調度“盲調”進行故障搶修指揮，現場設備狀態信息未采集，調度只能通過現場人員的反饋情況開展指揮；（4）故障點查找基本依靠“人海戰術”，一線運維人員僅能通過用戶報修獲知故障信息。

以上痛點將引發故障“停電范圍大”“停電時間長”以及人員作業風險大等問題，給供電企業帶來安全與服務的雙重壓力。傳統配電網這種發展的不平衡、不充分，無法很好地滿足配電網高質量發展需求，亟須提升配電網自動化及運維管理水平。

1 縣域配電網自動化建設實踐

2014年1月，南安市供電公司基于故障指示器的故障定位研判，同時綜合應用IES系統、配網PMS、用電采集等系統開展10 kV架空配電線路短路、接地、斷線等故障的綜合研判，進一步縮小了配網故障查找時間長的問題。

2015年，對在運柱上開關進行改造，嘗試應用“三遙”開關的狀態監測、遙控隔離、自動重合閘、保護級差配合等功能，開始利舊改造“三遙”開關。

2016年，承接省級配電自動化系統“接地故障研判功能”試點。年底完成了故障指示器、“三遙”終端接入配電自動化DMS系統，取消原有的小主站系統，逐步開展DMS系統深入應用。

2017年，承接省級配電自動化系統“遠方修改定值功能”試點。開始嘗試應用新型一二次融合“三遙”開關，實現配電線路短路、接地選擇性跳閘。5月，打造配電自動化多種示范模型。

2018年至今：梳理“一線一案”標準化配電化線路模式推進“三遙”建設，按照“三個一”（建設一條、成熟一條、應用一條）原則，加強“兩項管理”（配電自動化建設標準及質量管理，配電自動化實用化應用管理），推進“三項工作”（推廣“三遙”終端應用、優化繼電保護配置、準確單相失地定位）。

縣域配電自動化應用應從簡易的故障指示器入手，明確配電自動化的本質作用（縮小故障范圍），研發柱上開關智能終端應用，進一步應用如何快速隔離故障的方法策略，提高正確動作率。

2 縣域配電網自動化技術和設備創新

架空型配電自動化的成熟應用主要體現在柱上智能開關及其FTU終端功能研發應用，在這個基礎上研發一二次重合閘功能應用與配合。

縣域配電網技術創新體現在破解小電流單相接地中，在提供較多實踐經驗和實際運行工況中，提供參數判據的分析和模糊計算模型實踐應用，小電流接地系統發生單相接地時，如何快速發現，精確定位，柱上開關不僅要能夠實現配電線路短路故障的研判，單相接地、斷線缺相等其他類型故障能夠實現較高正確率的研判，最終實現精確定位、主動快速隔離。

為盡量縮小故障范圍，柱上開關能夠實現保護多級差選擇性配合。FTU終端具備實現配電線路保護定值的級差配合與在線遠方定值整定修改，能夠選擇性動作進行故障“選段”隔離。

配電線路經常受線路技改切割、運行方式調整，潮流發生變化，要求FTU終端保護定值應能自適應調整整定。嘗試性開發實現開關根據所在線路的負荷潮流變化，“自適應”切換保護定值和在線調整零序電流定值等功能。

柱上開關智能終端信息融合深度交互共享，實現各類數據靈活接入，實現聯絡線路計量功能等，營配調信息融合共享與交互。

柱上開關為實現上述功能，在縣域配電網自動化建設中主要應用融合設備（EVCT內嵌）。融合設備從運行數據上比成套設備的優勢體現在以下幾個方面。

波形穩定性上。融合設備采用電子式互感器，成套設備采用電磁式互感器，融合設備的波形穩定性要好于成套設備，同時功耗較優。其二采樣精度較高。融合設備的采樣率為128點/周波，要高于成套設備80點/周波。

電壓判據完整：成套設備（柱上型）只采樣2個線電壓，融合設備可采樣3個相電壓，斷線時，相電壓下降幅值要大于線電壓，即使采取同樣的過濾判據，通過相電壓判定缺相故障的準確率也要高于通過線電壓。

融合設備依賴運行經驗：均配置一定的波形過濾措施，如采用零序電流、零序電壓、負荷電流等過濾判據，或某廠商設備采用零序電壓、相電流角度差等過濾判據。而主流成套開關的過濾判據僅零序電壓一種，極易誤判。

安裝運維方便：采用內嵌式電子式互感器對比電磁式互感器，融合化設備安裝環節減少了互感器二次側接線流程，波形穩定性、線損、失地故障、缺相故障識別能力優于普通成套柱上開關設備。

柱上開關能夠滿足運行人員的操作和功能投切，如絕緣操作棒的拉勾操作不僅包括分合閘檢修，還包括重合閘功能投切也能應用。其余終端功能性壓板簡化或全部取消，壓板投退全部由遠方后臺重置實現。

3 縣域配電網自動化技術的成效

試點縣域配電自動化覆蓋率得到提升，完成357回線路自動化改造，上線融合智能開關設備1631臺，覆蓋率67.36%。配網保護正確動作率提高，相間短路故障保護動作正確率98.2%，單相接地故障保護動作正確率95.5%。供電可靠性提高，5年間從99.376%提升到目前的99.983%。

配網自動化平均故障感知時間等大幅度縮短，35.4 min下降到4.6 min，平均故障定位時間從93.3 min下降到33.6 min，平均故障復電時間從264 min下降到159 min，接地故障研判隔離時間從10 min下降到1 min，安全更加可控。

配網運行經濟效益估算可觀，累計動作474條次，估算可產生經濟效益144.76萬元，減少電量損失374.59萬kWh。

4 縣域配電網自動化新的研究方向

一二次融合柱上開關（ECVT）雖然比成套更為小型，但其安裝和運行仍受桿塔結構、停電影響、增加線路開斷點等約束，若能夠增加高精度的故障指示器，進一步研發應用其數據采集的穩定性，有利于縮小故障研判的范圍。所以，故障指示器必須配合高精度采集器，能夠捕捉單相接地暫態值的波形，采用小波比較等相關原理進行故障研判，捕捉接地或斷線暫態信號。有些廠商研發的產品較為成熟，但缺少大面積的應用，產品格較高。

配電自動化主站DMS系統的研判應綜合用戶采集系統，隨著用戶采集系統中HPLC電能表的推廣，對用戶采集系統的公專變壓器三相變化情況的大數據在幾秒種內進行邏輯判斷一般是能夠實現，再綜合變電站母線電壓變化情況形成數據判斷。對小接地系統各種故障類型（如負荷側斷線接地、電源側斷線接地等）自動研判，并提供列表形成推圖以供運維人員比較，由此進一步研判分析確定故障范圍，減少誤研判誤分析而出現故障巡視查找時長等問題。

主站式的多終端同步數據召測，并在DMS主站端對大數據綜合應用分析比較，多數據的召測能夠提高研判正確率，同一單元線路超末端，由于能夠檢測到的終端較多，通過大數據計算得到的準確率會越高。

智能柱上開關設備終端應具有嵌入過濾判據，過濾非單相接地故障波形，提高最終研判可靠性。終端功能應具有就地的缺相故障等研判基本功能。

電池壽命須提升。柱上開關終端功耗應得到節能控制，有利于將終端的壽命延長至20年。這有賴于國內電池技術的發展。

5 結束語

本文介紹某縣域配電網自動化建設的歷程，通過運行數據的積累分析，對主要核心設備融合柱上開關和FTU終端的開發功能應用創新，從各項統計指標看出具有一定的成效。并對配電自動化建設中瓶頸問題提出展望，分析配電自動化應從簡易到實踐的循序漸進的應用過程，以供相關單位參考。