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        淺談智能配電網(wǎng)故障的自動化處理技術(shù)

        2018-12-21 09:41:28余志鵬
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2018年20期
        關(guān)鍵詞:故障定位智能配電網(wǎng)

        余志鵬

        摘 要:智能配電網(wǎng)故障自動化處理技術(shù)是智能配電網(wǎng)研究的一個重要課題,本文在介紹智能配電網(wǎng)故障自動化處理技術(shù)概念的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了區(qū)域/廣域保護(hù)、分布式智能控制技術(shù)和故障點(diǎn)自動定位技術(shù)的應(yīng)用,僅供智能配電網(wǎng)建設(shè)、研究、維護(hù)人員參考。

        關(guān)鍵詞:智能配電網(wǎng);自愈;故障定位

        中圖分類號:TM73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 前言

        智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)中配電網(wǎng)重要的內(nèi)容,它以配電網(wǎng)高級自動化技術(shù)為基礎(chǔ),通過應(yīng)用和融合各種控制技術(shù)、通信技術(shù)及傳感技術(shù)等來利用智能化設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和優(yōu)化和非正常狀態(tài)下的自愈控制,最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的電力供應(yīng)。智能配電網(wǎng)的自愈技術(shù)主要部分是指故障處理的自動化,可實(shí)現(xiàn)快速定位故障,快速隔離故障,快速恢復(fù)非故障區(qū)供電,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全面自動控制和自愈。

        1 概述

        智能配電網(wǎng)故障自動化處理技術(shù)是智能電網(wǎng)自愈技術(shù)的重要表現(xiàn)形式,不僅包括了傳統(tǒng)配電自動化對故障的快速處理,還強(qiáng)調(diào)對配電網(wǎng)故障前的預(yù)防和預(yù)警以及故障處理后對非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。不僅依靠自動化裝置,還注意其余保護(hù)裝置的配合,實(shí)現(xiàn)更全面的自愈運(yùn)行。

        2 智能配電網(wǎng)故障處理技術(shù)分析

        2.1 保護(hù)技術(shù)

        傳統(tǒng)的配電網(wǎng)饋線過電流保護(hù)的工作原理主要是反應(yīng)電流增加而動作的,但配電網(wǎng)的運(yùn)行方式多變。如圖1所示,若配電網(wǎng)系統(tǒng)中F1 點(diǎn)故障時,各點(diǎn)所配置的饋線(終端2—Q102、終端3—Q202支路)對故障電流的靈敏度不夠而不在保護(hù)范圍內(nèi),若只靠饋線終端本身的信息量無法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)所轄范圍,從而失去了選擇性,導(dǎo)致擴(kuò)大停電范圍。智能配電網(wǎng)提出的“區(qū)域/廣域保護(hù)控制系統(tǒng)”即網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù),可綜合各種完善的保護(hù)原理及基于區(qū)域各點(diǎn)的故障信息,快速識別故障,并與過載聯(lián)切、頻率電壓控制及備自投功能相配合,對故障隔離、快速恢復(fù)供電,避免故障后由于上下級保護(hù)之間的配合不當(dāng),保護(hù)與控制功能的配合不當(dāng),導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大,并通過自動化恢復(fù)供電的有效及快速控制。

        快速性是配電網(wǎng)饋線傳統(tǒng)保護(hù)的最基本的要求,而區(qū)域/廣域保護(hù)需要通信和相對復(fù)雜的計算配合,保證了選擇性,但卻很難達(dá)到傳統(tǒng)保護(hù)的快速性。應(yīng)將兩者結(jié)合起來,充分利用雙方的優(yōu)點(diǎn),以達(dá)到更好的效果:

        (1)利用區(qū)域/廣域保護(hù)對系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)的計算結(jié)果及時修改保護(hù)的門檻值,可有效防止級聯(lián)事故的發(fā)生;

        (2)將區(qū)域/廣域保護(hù)作為饋線的后備保護(hù),以保證線路主保護(hù)無法正常動作時,可利用區(qū)域/廣域保護(hù)來進(jìn)行故障隔離。

        2.2 分布式智能控制技術(shù)

        目前配電網(wǎng)采用的集中型故障自愈控制模式主要是建立在各配電終端與子站/主站之間的主從通信的基礎(chǔ)上,配電網(wǎng)調(diào)度主站根據(jù)收集到的相關(guān)配電終端故障信息及配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障診斷,定位故障發(fā)生區(qū)段,形成故障隔離和故障恢復(fù)方案,并通過遙控功能來執(zhí)行該方案,從而實(shí)現(xiàn)故障的自動隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)。這種模式對通信通道和主站的依賴比較大,控制可靠性不高。且隨著配電網(wǎng)不斷發(fā)展,主站和終端的數(shù)據(jù)交互信息量不斷增大,且僅有主站分析決策,所花費(fèi)時間過長,不能滿足快速切除故障的要求。

        分布式故障自愈控制模式是智能配電網(wǎng)基于區(qū)域/廣域保護(hù)的就地控制方式,是一種有信道的就地控制方式。這種控制模式不需要配電網(wǎng)自動化主站和子站的參與,而是配電網(wǎng)智能終端相互通信,可實(shí)現(xiàn)更快速的故障隔離、重構(gòu)轉(zhuǎn)供。它的工作原理是:當(dāng)配電網(wǎng)饋線發(fā)生永久性故障時,饋線線配電終端和相鄰配電終端通信,交換故障檢測相關(guān)的信息,并進(jìn)行比較,然后根據(jù)采集到的電壓、電流等電氣量來進(jìn)行故障判斷和定位。定位故障后,由配電終端通過與變電站出口斷路器的保護(hù)配合,對故障區(qū)段邊界為斷路器或負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行區(qū)分,盡可能避免上游非故障區(qū)段用戶停電,通過遙控來實(shí)現(xiàn)故障隔離,且通過自動重合閘對下游非故障停電區(qū)恢復(fù)供電。

        區(qū)域控制是分布式故障自愈控制模式的另一種表現(xiàn)模式,它是以一個或多個環(huán)網(wǎng)為一個區(qū)域單位,配置區(qū)域保護(hù)控制裝置(區(qū)域控制器)與區(qū)域內(nèi)的每個終端進(jìn)行通信,已接收終端的故障信息并進(jìn)行處理。

        智能分布式控制技術(shù)是基于對等通信方式下,僅依靠相鄰的配電終端通過信息交互來實(shí)現(xiàn)故障處理功能,故障處理更快更靈活,但也存在一定的缺點(diǎn):很難適應(yīng)復(fù)雜的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及拓?fù)涞淖兓?。而傳統(tǒng)的集中型故障自愈控制模式是利用了主站和配電終端雙向通信來實(shí)現(xiàn)信息的集中采集和控制,可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)。應(yīng)綜合兩種控制模式的優(yōu)點(diǎn),提出采用分布和集中配合的改進(jìn)型自愈控制方式,如圖2所示。

        2.3 故障點(diǎn)自動定位技術(shù)

        傳統(tǒng)故障點(diǎn)定位技術(shù)不能適應(yīng)配電網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),定位精度不夠。智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)自動定位技術(shù)是以調(diào)度控制主站為中心,在各配電網(wǎng)饋線上安裝檢測點(diǎn),形成了一個統(tǒng)一的定位、檢測及通信的故障定位系統(tǒng)。控制中心主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時采集、分析及故障報警和定位功能。而檢測點(diǎn)由故障指示器和數(shù)據(jù)采集器組成,其工作原理是在負(fù)載電流疊加上帶有故障信號信息碼的電流,從而形成故障定位信號。智能配電網(wǎng)故障定位算法主要有行波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、基于FTU的故障定位等故障定位算法。智能配電網(wǎng)故障點(diǎn)自動定位技術(shù)的關(guān)鍵是即時通信,其利用數(shù)字識別技術(shù),故障指示器和數(shù)據(jù)采集器有唯一的地址,以方便主站快速定位故障點(diǎn)。

        結(jié)語

        智能配電網(wǎng)故障的自動化處理技術(shù)主要是從配電網(wǎng)設(shè)備故障定位、隔離、切除及非故障區(qū)域的恢復(fù)供電等方面分析了先進(jìn)的故障處理技術(shù),有利于智能配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]鄧玲慧,王志新,沈劍鳴,等.智能配電技術(shù)及其應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源,2012,28(3):10-15.

        [2]劉健,張小慶,陳星鶯,等.集中智能與分布智能協(xié)調(diào)配合的配電網(wǎng)故障處理模式[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(9):2608-2614.

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