劉祚超

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司城步縣供電公司，湖南 城步422500）

現(xiàn)在，電力系統(tǒng)發(fā)展變革的重要方向之一就是智能電網(wǎng)。這個概念最早出現(xiàn)于美國，由一個智能電網(wǎng)工作組于2003年提出?？偟膩碚f，智能電網(wǎng)是通過集成監(jiān)視技術(shù)、傳感技術(shù)以及電力工程技術(shù)的輸配電系統(tǒng)，可以給用戶提供一系列的服務(wù)并且性能更加完善。現(xiàn)在，歐美發(fā)達(dá)地區(qū)均在積極進(jìn)行智能電網(wǎng)的規(guī)劃和推動工作。未來，對于我國來說，智能電網(wǎng)也勢必會發(fā)揮出重要的作用，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供助力。

1 故障自愈概述

故障自愈是指在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，實(shí)時掌握運(yùn)行狀態(tài)，第一時間發(fā)現(xiàn)及解決問題，在很少人力的消耗下，實(shí)現(xiàn)故障的隔離和恢復(fù)，避免發(fā)生大面積停電影響用戶的生產(chǎn)生活，讓電網(wǎng)運(yùn)行變得更加可靠。所以，智能配電網(wǎng)的基本要求就是快速的對故障進(jìn)行定位和隔離，避免對非故障區(qū)域的用電造成影響，最大限度的縮減停電的面積和時間。最后，處理故障的過程主要有三個階段，為了能夠?qū)μ幚砼潆娤到y(tǒng)故障的過程有一個清晰的思路，筆者對這三個階段進(jìn)行一個簡要的介紹。

1.1 在故障發(fā)生時對故障進(jìn)行明確判斷

通常來說，配電網(wǎng)故障是由高壓斷路器在毫秒級內(nèi)配合繼電保護(hù)自動化裝置開斷，如果速斷動作觸發(fā)繼電保護(hù)，那么整個故障通常時間會控制在一百毫秒以內(nèi)。然而，因?yàn)楝F(xiàn)在通常有多級開關(guān)在線路上進(jìn)行串聯(lián)運(yùn)行，那么根據(jù)智能配網(wǎng)的理論，勢必會發(fā)生多電源互聯(lián)供電的問題。

此時，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置很難在多個開關(guān)的情況下發(fā)揮作用，導(dǎo)致出現(xiàn)保護(hù)的選擇性和快速性的矛盾。在這種情況下如果發(fā)生電路故障，繼電保護(hù)裝置會選擇快速切除故障。但是，這樣的代價(jià)是停電范圍擴(kuò)大，多開關(guān)級聯(lián)的優(yōu)勢也無法發(fā)揮。此外，當(dāng)處于多電源閉環(huán)供電網(wǎng)絡(luò)中時，配電網(wǎng)的故障已經(jīng)無法通過傳統(tǒng)的電流保護(hù)技術(shù)來解決。針對這個問題，筆者將在下文中介紹一種網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)，其能很好地解決故障發(fā)生時選擇性和快速性的矛盾，并且能很好地適應(yīng)以后智能電網(wǎng)中對多電源閉環(huán)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)的問題。

1.2 恢復(fù)非故障區(qū)域的供電以及對故障區(qū)段進(jìn)行隔離

在以前，配電線路上通常是沒有其他的開關(guān)的輻射式結(jié)構(gòu)。所以，當(dāng)發(fā)生故障進(jìn)行開斷時，整個線路都會被當(dāng)作故障區(qū)進(jìn)行隔離，這導(dǎo)致故障的范圍被擴(kuò)大，嚴(yán)重影響用電的質(zhì)量?，F(xiàn)在，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，配電線通常改用了多電源供電或者環(huán)網(wǎng)供電的模式，線路上的非故障部分可以正常配電。

1.3 定位故障點(diǎn)以及故障排除

這個階段的工作通常需要耗費(fèi)幾十分鐘到幾個小時不等?？偟膩碚f，配電系統(tǒng)的分支多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合采用輸電系統(tǒng)常用的故障定位方法。在智能電網(wǎng)中，更加適用的故障檢測和定位方法是基于故障指示器的故障定位技術(shù)?？偟膩碚f，故障指示器能夠在線安裝，對接地信號電流和故障電流進(jìn)行自動檢測和修復(fù)，非常適合大量投入配電線路使用。同時，如果故障指示器能夠結(jié)合相應(yīng)的通信方式，就可以直接在GIS平臺上對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，大大提高故障定位的水平和效率。

2 配電自動化故障自愈對策

配電自動化系統(tǒng)的核心功能就是故障自愈。換句話說，故障自愈的狀況對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效果有著直接的影響。一般來說，有下列兩種策略來實(shí)現(xiàn)配電自動化故障自動化解決。

2.1 智能分布式饋線自動化

此種自動化故障解決方式對故障進(jìn)行定位和修復(fù)主要是利用終端間的自由通信，也就是說故障自動處理的實(shí)現(xiàn)全部是通過配電終端之間的邏輯關(guān)系判斷。

在整個故障自動化處理的過程中，配電主站系統(tǒng)與智能分布式饋線自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三遙互聯(lián)，主站系統(tǒng)在饋線自動化運(yùn)行過程中只扮演觀察者的角色。此種方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是定位準(zhǔn)確、動作迅速，能夠第一時間對發(fā)生的故障進(jìn)行隔離和修復(fù)。

2.2 集中式饋線自動化

該種方案由控制終端以及集中配電自動化主站系統(tǒng)共同完成。比如說，故障類型是由終端設(shè)備進(jìn)行識別，然后終端再將故障信息傳輸給主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)負(fù)責(zé)對故障部門進(jìn)行分析，然后開啟遠(yuǎn)程控制進(jìn)行故障隔離和非故障區(qū)的故障隔離工作?？偟膩碚f，在該種方法下，終端只擁有指令執(zhí)行和信息采集的功能，主站一直處于主導(dǎo)地位。

在對處理故障的策略進(jìn)行分析時，如果線路存在不止一個電源點(diǎn)，那么系統(tǒng)會從兩個角度來對轉(zhuǎn)供方式進(jìn)行考慮。

第一個角度是要考慮如何盡可能保證用戶供電的可靠性水平。換句話說就是對于擁有一個以上電源點(diǎn)的客戶，要盡量選擇不同路線進(jìn)行操作。第二個角度是帶路線路的實(shí)時負(fù)載比，系統(tǒng)會選擇能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定的最優(yōu)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)開展帶路操作;這個方案的優(yōu)點(diǎn)是主站能夠收集全配電網(wǎng)絡(luò)的各種信息，能夠更好地分析故障，輸出最優(yōu)策略。

2.3 采用網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

在上文中，筆者已經(jīng)提及介紹了配網(wǎng)保護(hù)選擇性和快速性的矛盾問題，想要解決這個問題就必須要采用網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)。

一般來說，經(jīng)過電網(wǎng)改造后配電系統(tǒng)的線路結(jié)構(gòu)會由輻射犁結(jié)構(gòu)變成多電源環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者雙電源環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。然而，雖然配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有所改變，但是運(yùn)行的方式還是采用開環(huán)運(yùn)行的方式，只是在線路網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一些平時斷開的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并再用開關(guān)對聯(lián)絡(luò)開關(guān)的兩端進(jìn)行分段。聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)可以是斷路器也可以是負(fù)荷開關(guān)。在之前的線路保護(hù)中，如果采用的是負(fù)荷開關(guān)，那么線路上只要發(fā)生故障，就必須要變電站出口斷路器跳閘才能解決。那么如果是線路的末端發(fā)生故障就會對前中段的線路造成不必要的影響。此時，就算使用重合器等也無法解決保護(hù)配合問題，重合器等也只能被當(dāng)作負(fù)荷開關(guān)。因?yàn)橥ǔＥ潆娋€路都是用反時限電流保護(hù)或者三段式電流保護(hù)。

此外，當(dāng)上下兩級開關(guān)通過串聯(lián)方式連接時，為了保證保護(hù)具有選擇性，下級開關(guān)的保護(hù)延遲必須要短于上級開關(guān)。然而，在城市中，配電線路通常較短、級聯(lián)開關(guān)比較多，短路電流較大，需要在出口保護(hù)設(shè)定較長的延遲，違反實(shí)際運(yùn)行的狀況。所以，在這種情況下，保護(hù)的選擇性和快速性步伐兼得，這也是網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)概念出現(xiàn)的重要原因。

傳統(tǒng)的配電保護(hù)實(shí)際上就是獨(dú)立的單元保護(hù)，他只對流過檢測開關(guān)的電流進(jìn)行檢測繼而決定是否動作延遲以及開啟保護(hù)。傳統(tǒng)的配電保護(hù)并不在意其他開關(guān)的保護(hù)情況，這也是導(dǎo)致相鄰保護(hù)無法配合的關(guān)鍵因素。假如將保護(hù)監(jiān)測范圍擴(kuò)大，那么上下級保護(hù)也可以被看作是保護(hù)的內(nèi)部協(xié)調(diào)。但是這個原理應(yīng)用到配電保護(hù)上太過于復(fù)雜且需要耗費(fèi)大量的成本，并不具備充分的實(shí)際意義。

在信息時代，技術(shù)人員能夠通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對保護(hù)配電網(wǎng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。此外，技術(shù)人員還可以通過信息技術(shù)共享開關(guān)狀態(tài)信息、保護(hù)判別結(jié)果信息等，實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)保護(hù)配電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)，統(tǒng)一保護(hù)配電網(wǎng)的選擇性和快速性。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)和用戶直接連接，保護(hù)配電網(wǎng)的運(yùn)行安全是保證供電質(zhì)量的關(guān)鍵。在我國，95%的停電都是由于配電網(wǎng)故障引起的，對供電的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電能技術(shù)迎來了發(fā)展的蓬勃時期，智能電網(wǎng)技術(shù)也進(jìn)入了大家的視線。跟傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，智能配電網(wǎng)擁有很明顯的優(yōu)勢，其可以自動化的處理電網(wǎng)的故障，提高配電設(shè)備的使用效率，讓供電線路變得更加穩(wěn)定。在上文中，筆者已經(jīng)對配電網(wǎng)故障“自愈”的相關(guān)內(nèi)容和對策進(jìn)行了介紹和分析，希望配電網(wǎng)故障自動化處理技術(shù)能夠通過改進(jìn)更好地為 中國的社會發(fā)展作出貢獻(xiàn)。