袁嫻枚

（貴陽金陽供電局，貴州 貴陽 550001）

1 配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)的意義

配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)就是在如今的配電系統(tǒng)逐漸智能化的背景下，通過進(jìn)一步利用智能化技術(shù)實現(xiàn)自動對配電電網(wǎng)中存在的問題進(jìn)行檢測，甚至對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，并最終對這些問題進(jìn)行及時反饋和報警，且自動采取一定的措施完成對故障的初步處理的技術(shù)。該技術(shù)最直接的目的就是保障供電的穩(wěn)定性，即使配電網(wǎng)出現(xiàn)一定問題，也可以保障配電可以繼續(xù)供電；即便發(fā)生大規(guī)模的故障，也可以盡可能的將停電范圍縮小。

2 配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)基本原理

當(dāng)前的配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)大多是利用信息系統(tǒng)和輔助設(shè)備完成對電網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測，并利用智能化系統(tǒng)進(jìn)行計算模擬，從而對可能出現(xiàn)的狀況和潛在的問題如設(shè)備缺陷等進(jìn)行預(yù)測，并予以相應(yīng)的提醒的同時對這些潛在的可能影響到安全和供電穩(wěn)定的問題進(jìn)行自動、自主的處理。整個配電電網(wǎng)自動化故障處理往往分為三步，首先是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的瞬間，立刻完成對故障開端的清除。這一步大多是通過高壓斷路器和繼電保護(hù)自動化設(shè)備在100 ms 內(nèi)完成，從而最大程度的保護(hù)配電電網(wǎng)，比過去傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備對電網(wǎng)的恢復(fù)更快、安全性更高。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備想要對電網(wǎng)功能進(jìn)行恢復(fù)往往存在很多局限性，如對多開關(guān)級聯(lián)的優(yōu)點利用不充分導(dǎo)致在進(jìn)行斷電保護(hù)時發(fā)生較大面積的停電。第二步是在完成故障開端的清除后會迅速對故障問題的起因進(jìn)行診斷，從而對故障區(qū)和非故障區(qū)完成劃分，并在對故障區(qū)實行隔離自動維護(hù)的同時使非故障區(qū)迅速恢復(fù)供電。最后是當(dāng)供電服務(wù)恢復(fù)后，進(jìn)一步對隔離的故障區(qū)進(jìn)行排查，從而找出故障點的位置和故障原因[1]。

3 配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)

3.1 網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)大多基于通信網(wǎng)絡(luò)，且被分為兩種，一種是經(jīng)常用在配電網(wǎng)線路上的主從式網(wǎng)絡(luò)形式，另一種則是常被用在變電站的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的對等式通信網(wǎng)絡(luò)形式。

主從式通信網(wǎng)絡(luò)形式是在通信網(wǎng)絡(luò)中使得各個單元分別與主單元進(jìn)行通信來獲取信息，各個單元之間想要通信也只能通過主單元進(jìn)行。而對等式通信網(wǎng)絡(luò)則是使得每個單元之間都可進(jìn)行通信來獲得所需的數(shù)據(jù)。

3.1.1 基于主從式網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其本質(zhì)是一種由總到分的結(jié)構(gòu)，在利用基于主從式網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)時每個用戶都類似于一個小單元。配電網(wǎng)中每一個用戶都有自己對應(yīng)的配電線路和單元點，但每個用戶的配電線路上幾乎都有不止一個開關(guān)。所以當(dāng)發(fā)生故障時，可以通過上下級開關(guān)器件的保護(hù)功能在發(fā)生故障時通過一個主單元進(jìn)行通信，從而收集到相應(yīng)開關(guān)器件的情況信息，并進(jìn)而對故障問題進(jìn)行分析和解決。通常解決方案是對開關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，如使得距離故障最近的開關(guān)元器件立刻跳閘，其他開關(guān)轉(zhuǎn)為后備[2]。

3.1.2 基于對等式網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

對等式相較于主從式網(wǎng)絡(luò)具有更廣泛的實用性和功能性，但成本略高于主從式，不適用于設(shè)備較為分散、距離較遠(yuǎn)的情況，但其十分適用于開關(guān)設(shè)備多、且設(shè)施設(shè)備集中、距離短的變電站。如若配電線路的通信方式可以滿足對等式網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)的要求，則其對配電線路來說也是一個更好的選擇?；趯Φ仁骄W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)大多是通過雙絞線在開關(guān)之間組成CAN 網(wǎng)，這正是利用了CAN 網(wǎng)為總線式可以通過CAN 接口與其他接口進(jìn)行互聯(lián)的特點。在傳輸距離較短時只通過雙絞線即可滿足該技術(shù)的組網(wǎng)需要，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時則可以通過使用CAN 光纖發(fā)收設(shè)備來滿足通信需要保障通信的穩(wěn)定性和可靠性。對于一些要求穩(wěn)定很高的地區(qū)，如商業(yè)中心、住宅小區(qū)等常常使用電纜線路并使用對等式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。在這樣的電纜應(yīng)用環(huán)境下，出線開關(guān)和分段開關(guān)都大多集中在開閉所內(nèi)部，使得分布集中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定十分適合應(yīng)用對等式網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)。而在變電站中，通過對等式網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)可以將變電站內(nèi)各種種類的開關(guān)完成軟件上的統(tǒng)一，在進(jìn)行安全保障時可以統(tǒng)一調(diào)配。

3.2 故障區(qū)自動隔離與恢復(fù)技術(shù)

在實際的配電及電力輸送過程中，想要絕對防止故障的發(fā)生是不可能的。但如今隨著配電電網(wǎng)的智能化不斷發(fā)展，利用配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)中的隔離區(qū)域自動隔離與恢復(fù)技術(shù)可以通過對電力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加相應(yīng)的開關(guān)器件后，使其可以自行完成對故障的隔離清除，在故障發(fā)生后短時間內(nèi)自動完成重構(gòu)恢復(fù)供電，從而達(dá)到降低停電時間、提升供電恢復(fù)速度的目的。當(dāng)前的電力系統(tǒng)配網(wǎng)中，主要有兩種開關(guān)器件，即常開型開關(guān)和常閉型開關(guān)。前者多負(fù)責(zé)饋線和變電站之間的連接，后者則是多用于輸電線路之間的連接和分段。而故障區(qū)自動隔離與恢復(fù)技術(shù)中的配電電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是通過對開關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的改變來對饋線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做出調(diào)整來完成的。其分為集中式和分布式兩種控制類型[3]。

3.2.1 集中式控制

集中式控制方式與分布式控制方式的區(qū)別主要在于完成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進(jìn)行設(shè)置這一過程的主體不同。集中式網(wǎng)絡(luò)控制方式完成重構(gòu)的過程主要在控制中心，控制中心通過SCADA 系統(tǒng)對出現(xiàn)的故障的有關(guān)信息進(jìn)行收集進(jìn)而進(jìn)行分析處理。在這個過程中通常是由FTU負(fù)責(zé)將故障數(shù)據(jù)信息通過邏輯通道遞交到控制中心，之后控制中心進(jìn)行分析后向外傳遞相關(guān)命令進(jìn)行重構(gòu)，使非故障區(qū)的供電得以恢復(fù)。該方法對相關(guān)計算機的系統(tǒng)穩(wěn)定性和計算能力以及邏輯通道的傳遞能力都有較高的要求，但其的優(yōu)點在于可以精準(zhǔn)施控。

3.2.2 分布式控制

分布式控制也被稱為就地式控制，其特點就在于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是通過臨近故障處的開關(guān)器件的控制裝置進(jìn)行的，無需配電網(wǎng)中主站和子站的參與，相對于集中式控制方式更為簡便快速。該方法的應(yīng)用是在如今配電電網(wǎng)開關(guān)器件自身的性能不斷提升的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。分布式控制主要通過兩種方式完成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，一種是只通過重合器完成，另一種是通過重合器加分段器完成。但兩種方式殊途同歸，都是當(dāng)饋線發(fā)生永久性故障時，由饋線配電終端對相鄰的配電終端進(jìn)行通信完成相關(guān)故障信息的傳輸，使之進(jìn)行相關(guān)的判定，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)如電壓、電流等信息確定故障類型和大概位置，最終再將故障的信息如位置等交由配電終端。在這個過程中，如果使用重合器的分布式控制方式，重合器會在進(jìn)行一次分閘閉鎖后再次進(jìn)行合閘，從而恢復(fù)供電。分段器并不具備斷開短路電流的功能，所以在使用時往往是與重合器一起配合進(jìn)行使用，二者配合使用更能充分的對饋線的自動化功能進(jìn)行發(fā)揮[4]。

3.3 故障檢測及定位技術(shù)

當(dāng)前故障檢測及定位技術(shù)手段主要有4 種：（1）通過在線路上安裝重合器、分段器、斷路器等器件來對故障位置進(jìn)行判定和隔離；（2）通過繼電器進(jìn)行保護(hù)并判斷故障位置；（3）使用故障指示器；（4）在各個分支線路上安裝相關(guān)熔斷器件。本文主要對故障指示器技術(shù)進(jìn)行闡述。故障指示器技術(shù)主要是對發(fā)生短路后的故障進(jìn)行檢測，凡是出現(xiàn)故障電流特性的線路都會觸發(fā)自動指示器，所以在發(fā)生故障后，故障點就會被確定在觸發(fā)的指示器和未觸發(fā)的指示器之間的區(qū)域。且現(xiàn)在以故障指示器為基礎(chǔ)的故障定位系統(tǒng)的反映更為迅速，可以對故障完成快速的定位，更能滿足配電電網(wǎng)智能化的要求。在以故障指示器為基礎(chǔ)的故障的定位系統(tǒng)中故障定位算法也十分重要，當(dāng)前較為常用的方法有行波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、基于FTU 的故障定位算法等。而要確保故障檢測和定位技術(shù)功能的正常發(fā)揮還要確保即時通信技術(shù)可以對信息傳輸過程做出保障，目前主要的解決方式是使得故障指示器和數(shù)據(jù)采集器之間只有一個地址，從而使得故障定位更加快速、簡便。

4 配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)應(yīng)用問題與發(fā)展趨勢

我國的配電電網(wǎng)自動化、智能化技術(shù)的研究起步較晚，是從20 世紀(jì)90 年代開啟的，并且在1998 年正式開啟了城市電網(wǎng)改造計劃。雖然近年來的研究和應(yīng)用也取得了十分不錯的成果，但和西方發(fā)達(dá)國家相比，仍然有很大的差距。初期我國的配電電網(wǎng)自動化技術(shù)應(yīng)用出現(xiàn)了很多問題，使得其發(fā)展受到了一定的阻礙，導(dǎo)致我國如今的配電電網(wǎng)自動化技術(shù)仍然處于初級的現(xiàn)況，并且存在很多問題。

4.1 當(dāng)前配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)中存在的問題

當(dāng)前我國的配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)中存在的問題主要有4 個，具體如下。（1）很多地方仍然在使用傳統(tǒng)的配電電網(wǎng)保護(hù)配置思路，即電力系統(tǒng)的安全正常運行為主要目標(biāo)，忽視了電能穩(wěn)定的重要意義，導(dǎo)致在使用的過程中會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象，并且一旦發(fā)生故障往往會引發(fā)大面積的停電。（2）現(xiàn)在的集中式故障區(qū)隔離與恢復(fù)控制技術(shù)的穩(wěn)定性和可控性受限于通信通道和主站沒有得到充分保障，使其沒有發(fā)揮出應(yīng)有的功能性。（3）當(dāng)前的故障檢測技術(shù)手段對接地故障的檢測較差。（4）缺乏對小電流接地故障的定位技術(shù)。

4.2 配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)發(fā)展趨勢

為了滿足社會生產(chǎn)的需要，供電必須要更加穩(wěn)定。如今的用戶已不是單單需要電能可以供應(yīng)，更對供電的穩(wěn)定性、電能的質(zhì)量和出現(xiàn)故障后的解決速度都有了更高的要求。而傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前用戶對供電的穩(wěn)定性和質(zhì)量以及安全的需求。此外，配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)更直接影響著電網(wǎng)供電的穩(wěn)定和可靠，所以配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)未來一定會朝著更快的反應(yīng)與解決速度和更靈敏的故障檢測方向發(fā)展。文中的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)因具備可以完成信息共享和協(xié)調(diào)保護(hù)的優(yōu)點，能夠為配電電網(wǎng)的穩(wěn)定提供重要的保障，是未來重要的發(fā)展方向之一。而文中的分布式控制方式與基于故障指示器的故障檢測及定位系統(tǒng)，都在一定程度上解決了現(xiàn)在對于接地故障檢測不靈敏、無法快速排除、恢復(fù)供電的問題。事實上，一切配電電網(wǎng)自動化故障處理技術(shù)的發(fā)展都是為了確保故障可以被迅速地自動化地排查出來并進(jìn)行解決，從而滿足社會對穩(wěn)定供電的需要[5]。

5 結(jié)論

將配電智能化，應(yīng)用自動化故障處理技術(shù)等都有利于提升電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和供電的質(zhì)量，從而促進(jìn)社會的進(jìn)一步發(fā)展和進(jìn)步，也符合當(dāng)前的現(xiàn)代化供電系統(tǒng)發(fā)展理念。