10kV高壓配電房二次系統狀態檢修方法

蘇毅

（福建新奧能源發展有限公司，福建 泉州 362500）

在配電自動化規模逐漸擴大的發展背景下，配電自動化終端數量的數量越來越多，配電系統的運維環境的復雜程度也越來越高。這不僅在一定程度上增加了相關運檢工作的執行難度，同時對配電自動化系統的進一步發展起到了不同程度的限制。在精益化配電網管理機制的要求下，如何實現對配電系統的有效檢修成為備受關注的問題之一。在此基礎上，對具體的配電系統檢修工作執行情況進行分析，首先，要確保檢修工作具有較高的針對性，最大限度減少無效檢修；其次，要確保檢修工作具有較高的有效性，最大限度提高檢修措施的實施效果；最后，要確保檢修工作具有較高的經濟性，以最小的成本保障配電系統實現穩定運行。不僅如此，結合現階段電力能源在實際生產生活中的作用，在配電系統劣化設備發生故障前及時發現問題并解決也是保障供電安全的重要基礎。

對此，本文以10kV高壓配電房的二次系統為研究對象，設計了一種狀態檢修方法，并以實際環境為基礎，采用對比測試的方式對設計檢修方法的應用效果展開了分析討論。借助本文設計的配電房二次系統狀態檢修方法，也希望能夠為相關配電安全管理工作的開展提供有價值的幫助。

1 配電房二次系統狀態檢修方法設計

1.1 配電房二次系統狀態檢測

在開展配電房二次系統狀態檢測工作的過程中，本文結合配電系統的運行機制，充分考慮了不同異常狀態下具體運行參數的變化情況，并將時頻變化作為狀態阿檢測的指標參量，利用小波變換的方式對配電房二次系統的原始數據進行時頻變換處理。在具體的小波變換處理過程中，利用平方可積函數分析配電房二次系統運行狀態在時域上的局部特征，利用小波函數分析配電房二次系統運行狀態在頻域上的局部特征，其可以表示為

其中，Wf(a,b)表示小波變換處理后的配電房二次系統運行數據，a和b分別表示伸縮因子和平移因子，x(t)表示原始的配電房二次系統運行數據，與ψab互為共軛關系，按照這樣的處理方式，即可將原始的配電房二次系統運行數據投影到時頻-二維平面中，得到對應的連續小波變換系數矩陣。以此為基礎，本文對于配電房二次系統狀態檢測的檢測是根據x(t)和ψ(t)之間的相似性實現的。當x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統輸出信號的時頻能量強度存在擬合關系時，則認為此時處于正常運行狀態；當x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統輸出信號的時頻能量強度不存在擬合關系時，則認為此時處于異常運行狀態，需要采取相應的維修措施。

按照上述所示的方式，實現對配電房二次系統狀態的檢測。

1.2 配電房二次系統異常維修

根據1.1部分對配電房二次系統狀態的檢測結果，本文對其存在異常的維修也是根據檢測結果進行的。

（1）當x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統輸出信號的時頻能量強度過擬合時，初步判定其異常類型為三相負荷不平衡。對此，本文設計了三種處理方法。第一就是對二次系統的布線設置進行充分規劃，以實際供電階段的量能分配為基礎，差異化不同區間的布線規模和型號，通過這樣的方式提高布線的合理性，保障配電房二次系統狀態穩定。第二就是以配電房覆蓋區域的用電需求，重新對電荷進行調度分析。一般情況下，在調度規模相同的條件下，以距離為優先原則。第三就是根據配電房供電區域發展的實際需求，合理增設電源。

（2）當x(t)和ψ(t)的相似性與二次系統輸出信號的時頻能量強度未擬合時，初步判斷異常類型為配電房內變壓器發生故障。對此，結合不同的情況，本文也設計了差異化的處理方法。當狀態異常類型為變壓器內部發生短路時，對安裝變壓器時階段熔絲的選擇要避免銅線及鋁線材料，通過按照負荷數據對變壓器荷載進行充分分配，使得變壓器的單向及三項電壓處于平衡狀態。除此以外，調整處于電場之中的夾件與鐵芯等金屬處于一點接地的狀態，使得其與地面之間產生電容。

2 測試與分析

2.1 測試環境

在測試階段，本文以某實際的10kV高壓配電房的二次系統為基礎開展對比測試，其中，對照組分別為文獻[3]提出的以數字孿生技術為基礎的配電故障檢修方法，文獻[4]提出的在線配電故障檢修方法。對測試環境的基本情況進行分析，其為典型饋線自動化（feeder automation，FA）環網自動化配電二次系統，具體結構如圖1所示。

圖1 測試自動化配電二次系統結構示意圖

在圖1中，包括聯絡開關（A6、A9）以及分段開關（A1-A5，A7-A8，A10-A12），上述開關均為柱上開關，負荷開關（B1-B15）。在此基礎上，本文對故障狀態進行設置，具體的故障如下：（1）位置為分段開關A5處的FTU(feeder terminal unit，饋線終端裝置)，故障類型為遙信回路故障，停止過流信號的上送。（2）負荷5和負荷6的故障類型為線路故障，且故障隔離和故障恢復失效，宏觀表現為失電損失。（3）位置為聯絡開關A6處FTU，故障類型為遙信回路故障，停止過流等故障信號的上送。（4）負荷7、負荷8和負荷9無法得到供電，宏觀表現為負荷5～6及7～9出現失電損失。

在上述設置的基礎上，具體的運行參數如表1所示。

表1 測試環境運行參數信息統計表

其中，負荷1～3的用電類型為居民用電，負荷5～9的用電類型為工業用電，負荷10～12的用電類型為政府機關用電，負荷10～12的用電類型為政府機關用電，負荷13～15的用電類型為商戶用電。以此為基礎，分別采用三種方法實施對測試配電二次系統進行檢修。

2.2 測試結果

在上述基礎上，分別統計了不同檢修方法下對應的檢修效果，由于體現檢修效果的指標較多，包括時間開銷、人力開銷、有效檢修效率等，為了能夠全面分析不同檢修方法的應用效果，本文將綜合成本投入作為評價指標，其中包括檢修階段造成的配網運行損失、設備損失、負荷損失。最終得到的測試結果如表2所示。

表2 不同檢修方法下配電網損失統計表/萬元

結合表2中的測試結果，對三種不同檢修方法的應用效果進行分析。其中，數字孿生配電檢修方法對于故障（1）和故障（3）的檢修效果相對較好，但是對于故障（2）和故障（4）的檢修效果相對較差，在配網損失上的表現即為故障（1）和故障（3）檢修階段的損失相對較低，故障（2）和故障（4）檢修階段的損失相對較高。在在線配電檢修方法的測試結果中，表現出了與數字孿生配電檢修方法相反的特點，特別是對于故障（3）而言，其檢修階段的損失得到了1.226萬元。相比之下，在本文設計配電檢修方法的測試結果中，對于不同故障的檢修效果均有良好表現。故障（1）和故障（3）檢修階段的損失分別低于數字孿生配電檢修方法900元和80元，故障（1）和故障（3）檢修階段的損失分別低于在線配電檢修方法530元和32元。綜合上述測試結果可以得出結論，本文設計的10kV高壓配電房二次系統狀態檢修方法可以有效降低配電系統異常狀態帶來的損失，具有良好的實際應用價值。

3 結語

為了最大限度地降低由于配電系統劣化設備故障引發的配電安全問題，本文提出10kV高壓配電房二次系統狀態檢修方法研究，根據高壓配電房二次系統的運行機制對其狀態進行判斷，結合判斷結果實施了針對性的維修措施。在極大程度上保障了配電系統運行的穩定性，對于實際的電力安全管理工作而言，具有良好的實際應用價值。