配網供電系統運行方式及安全可靠性技術措施

楊小虎，權張杰

（國網陜西電力公司渭南供電公司，陜西 渭南 714000）

0 引 言

在電力生產、輸送、變電、配電以及用電的整個環節中，電力系統的管理至關重要，其運行質量直接關系到企業的生產加工和人們的日常生活。供電企業必須充分重視配電網，確保配電網能夠高效、高質量的運行。在我國城市化進程快速推進的背景下，配電網的結構越來越復雜，內部涉及的電力設備也越來越多，因此對配電網的運行安全管理水平提出了更高的要求。供電企業既要保證電力的正常供應，又要保證供電的可靠性，為生產活動的正常開展提供強有力的支持。

1 配網供電系統的組成分析

配網供電系統的基本組成包括變電站、配電線路及用戶終端。

1.1 變電站

變電站是整個配網供電系統中重要的組成部分[1]。在變電站中，變壓器能夠將高壓輸電線路上輸入的三相交流電進行降壓處理，使其轉化為適合分配給用戶終端使用的低壓。變壓器通過調整匝數比例，實現了從高壓到低壓的轉換，確保配網供電系統能夠滿足不同用戶對電能的需求。

1.2 配電線路

從變電站出發，通過各種類型的配電線路將低壓電能傳送給用戶終端。根據具體情況和需求，配電線路可以采用架空線路或地下線纜等形式。架空線路適用于較為開闊的地區，通過將導線懸掛在電桿上進行傳輸；而地下線纜更適合城市等狹小空間，通過將導線埋入地下進行傳輸。

1.3 用戶終端

用戶終端是配網供電系統的最終目標和服務對象，包括工業企業、商業建筑及家庭等各類用電設施。其中，工業企業需要大量的電能來支持生產過程；商業建筑需要穩定供電來保證正常運營；家庭需要安全可靠的電力來滿足日常生活和娛樂需求。配網供電系統通過變壓器和配電線路將低壓電能送達用戶終端，為用戶提供所需的電力[2]。

變電站通過變壓器將高壓轉換為低壓，配電線路將低壓電能傳輸給用戶終端，用戶終端則是配網供電系統的最終目標和服務對象。

2 配網供電系統的安全性技術

2.1 過載保護

過載保護是一項關鍵的技術措施，主要通過差動保護和整定值選擇等方法來實現，確保配網供電系統的正常運行和安全性。差動保護是一種常見的過載保護技術，主要通過比較電流輸入和輸出之間的差異來判斷是否存在過載情況。當輸入和輸出之間的差異超出設定范圍時，差動保護將觸發報警或斷電操作，避免過載造成更嚴重的后果。此外，在過載保護中，通過選擇適當的整定值，可以確保過載保護系統在不同負荷條件下都能準確檢測并響應過載事件，從而及時采取相應的措施來防范潛在風險。

2.2 短路保護

短路保護用于保障配網供電系統的穩定運行和安全性，主要通過熔斷器、隔離開關等設備來實現。

熔斷器是常用的短路保護設備之一。當系統發生短路時，熔斷器能夠迅速切斷電路，阻止過高電流通過，從而避免設備損壞或引發更嚴重的事故。此外，隔離開關是重要的短路保護裝置，能夠將故障區域與其他部分隔離開，避免故障范圍擴大影響整個系統。

在實際應用中，短路保護技術仍存在一些問題和挑戰。例如，在某些情況下，傳統的熔斷器可能無法滿足快速切斷高壓電流的需求。為提高短路保護效果，可以采取改進措施，如使用新型材料制造更可靠的熔斷器或結合智能監測裝置實現精準檢測和定位。

2.3 故障檢測與定位

故障檢測與定位是配網供電系統中不可或缺的一部分，對于及時發現故障并準確定位至關重要。常見的故障檢測與定位裝置包括故障指示器和智能監測裝置等[3]。

故障指示器是一種常見的故障檢測裝置，通過改變顏色或發出聲音等方式提示操作人員系統中存在故障。這樣操作人員可以迅速發現故障，并采取相應措施進行修復，從而縮短停電時間，并降低維修成本。

智能監測裝置可以實時監測各個環節的運行狀態，并通過數據分析算法判斷是否存在異常情況。一旦發現異常，智能監測裝置就會立即報警，并提供故障的相關位置信息，幫助操作人員快速準確地處理故障。

3 配網供電系統運行方式及安全可靠性技術應用

3.1 基于智能算法的安全自動控制策略

得益于計算機科學和人工智能領域的最新進展，基于智能算法的安全自動控制策略為電力系統提供了高級自動化控制方案。這些策略的核心目標是在電力系統運行時實時監測系統狀態，并根據數據和模型進行智能決策。智能算法在多個方面發揮著關鍵作用，包括故障檢測與診斷、負荷預測與調度以及控制策略優化。特別是在故障檢測方面，智能算法通過分析傳感器數據，能夠高效地發現電力系統中的潛在故障或異常情況，從而確保電力系統的安全穩定運行。

利用智能算法能夠識別電壓異常、頻率偏移及負荷不平衡等問題，以便及時采取應對措施，從而提高系統的穩定性和可靠性。此外，智能算法還可用于負荷預測和調度。這些算法通過分析歷史數據，構建預測模型，可以準確預測未來的負荷需求，有助于實現電力系統的實時調度。基于智能算法還能優化各種控制策略，包括發電機調節、電壓控制等。結合當前的系統狀態和既定的目標，自動調整控制參數，以實現最佳性能，提高電力系統的可操作性和穩定性。

3.2 基于數據挖掘的安全自動控制策略

在電力系統的安全自動控制策略中，數據挖掘技術發揮著至關重要的作用。該技術利用歷史數據的分析和模式識別來改善系統的穩定性與可靠性，主要應用于故障預測、負荷特征提取以及異常檢測等方面。通過分析歷史故障數據，數據挖掘可以識別潛在的故障模式，并預測未來可能發生的故障事件，從而幫助電力企業提前采取措施，防止故障發生，進一步提高電力系統的可用性和可靠性[4]。通過分析負荷數據，電力企業可以獲取負荷需求的特征和趨勢，進而更好地理解電力系統的負荷特性，并為負荷預測和合理調度提供支持。此外，數據挖掘技術可以幫助電力企業識別電力系統中的異常模式，如電壓波動或頻率偏移等。通過及時發現這些異常情況，電力企業能夠采取必要的措施來維護電力系統的穩定性和可靠性。

3.3 利用繼電保護裝置對故障進行定位

繼電保護裝置通過實時監測電流和電壓等電氣參數，快速響應異常情況，并為故障處理提供關鍵信息。在故障定位過程中，繼電保護裝置會將監測信號與預設的閾值進行對比，判斷是否存在異常情況。一旦檢測到異常，該裝置便會啟動內部的定位算法，初步估計故障位置。對于線路故障而言，常用的定位技術包括雙端法和行波定位法。

雙端法主要是通過比較線路兩端的電流和電壓數據，從而得出故障位置。在正常情況下，線路兩端的電流和電壓應該是相等的。但當發生故障時，電流或電壓發生了變化，兩端之間就會出現差異。通過分析這些差異，并結合傳輸線特性和物理模型等信息，電力企業可以推斷出可能存在故障的位置。

行波定位法是基于故障產生的電磁波在線路上的傳播特性進行定位，具有較高的定位精度。當發生故障時，故障點周圍會產生電磁波，并通過線路上的傳輸介質（如電纜或導線）傳播。繼電保護裝置能夠接收這些電磁波信號，并根據其到達時間和幅度等信息來確定故障位置。通過精確測量和分析這些參數，電力企業可以實現對故障位置的準確定位。

不同類型的故障可能需要采用不同的定位技術。例如，對于短路故障而言，雙端法可能更加適用；而對于接地故障，行波定位法可能更具優勢。在實際應用中，電力企業需要根據具體情況選擇合適的定位方法。

3.4 利用光纖保護裝置和通信系統

光纖保護裝置采用光纖傳感技術，能夠高精度地實時監測電力線路的電氣參數。當線路發生故障時，光纖保護裝置可以迅速捕捉到這些參數的變化，并與預設的閾值進行對比，從而初步判斷出故障情況。與傳統的繼電保護裝置相比，光纖保護裝置的監測范圍更廣，可以監測溫度、應力等物理參數，進一步增加了故障檢測的數據來源。

當光纖保護裝置檢測到故障后，需要快速、準確地將相關信息傳輸至中央控制室或其他關鍵節點。光纖通信網絡憑借其超高數據傳輸速率和低延遲的特性，在這方面發揮著重要作用，確保故障信息能夠及時、穩定地傳輸，為后續故障處理贏得寶貴的時間。此外，通過與配電自動化系統進行集成，可以將這些故障信息直接輸入自動化系統，實現故障的自動隔離和供電路徑的自動切換等操作。這種集成能夠提高整個系統的響應速度和運行效率，使故障處理更加智能化和自動化。

3.5 實現配電自動化功能

配電自動化不僅代表著技術的進步，還是現代化電力系統管理和操作的體現。其核心目標在于賦予電網自主、自適應及自愈合的能力。當電網發生異常或故障時，配電自動化系統能夠迅速做出反應，降低故障的影響，保障供電的穩定性。

將傳感設備部署至關鍵位置，如配電柜、變壓器及電纜井等，以便實時監測電力參數。同時，中央控制系統作為配電自動化的核心，需要具備強大的數據處理和分析能力，為操作人員提供清晰、準確的電網狀態信息。結合先進的算法和模型，中央控制系統能夠深度挖掘和分析數據，預測潛在故障，并為運維團隊提供決策支持。

此外，自動化控制策略能在故障發生時自動隔離故障區域，并重新配置電網，確保非故障區域的正常供電，從而最大限度地減少故障對供電的影響，并為故障診斷和修復提供寶貴的時間與空間。將配電自動化與新型的能源管理系統緊密結合，能夠實現與分布式能源資源、儲能設備及微電網的無縫對接，提高電網的調度靈活性和運行效率[5]。

4 結 論

在電力系統中，電力供應的穩定性和安全性應受到高度重視。在檢查配網供電系統線路時，必須特別注意其運行狀態和使用情況。電力工作人員應細致地檢查線路的材料質量、維護保養情況以及周邊環境，確保不存在安全隱患。一旦發現潛在問題，應立即以這些問題為導向，采取有效的措施來確保電力系統的安全運行。此外，為確保線路的安全性和可靠性，還要完善相關制度和流程，形成長效機制，確保電力系統的穩定供電。