蔡思華 麥立昀 林濤聲

摘要：配電自動化系統(tǒng)指的是一種能夠對配電網絡進行監(jiān)控同時能夠自動處理工作任務的智能網絡系統(tǒng)，而由于各地區(qū)電網環(huán)境及發(fā)展水平存在差異，當前配電自動化系統(tǒng)建設仍存在不少薄弱點，配電自動化系統(tǒng)故障檢測水平難以保證配電網日益發(fā)展的安全需求。本文主要調研分析了當前配電自動化系統(tǒng)的主要功能，并針對配電自動化系統(tǒng)的特點研究了配電自動化系統(tǒng)的故障檢測技術，提高了配電網的安全運行水平。

關鍵詞：配電自動化;故障;檢測技術

引言

配電網通常是指將電能經低電壓等級變電站或變壓器降壓后通過特定的電網輸送給工商業(yè)及居民用戶的網絡，由于當前我國經濟社會的飛速發(fā)展使得社會用電量急劇增加，因此為保障穩(wěn)定可持續(xù)的用電需求，我國的配電網網絡也得到了長足的發(fā)展[1-3]。由于用戶端設備數(shù)量大、用電種類多等特點，因此需要依靠配電自動化系統(tǒng)電網的電能進行分配及管理，配電自動化系統(tǒng)是保障配電網設備能夠被實時監(jiān)控和控制的基礎，也是保證用戶能夠獲得安全穩(wěn)定電能的基石。配電自動化系統(tǒng)主要包括了電力數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)，此外也還包括了電力調度數(shù)據(jù)網絡等。配電自動化系統(tǒng)作為作為維持電網安全運行和保障電能供應的關鍵系統(tǒng)之一，其自動化系統(tǒng)的安全防護更是保障電網穩(wěn)定運行的重要助力[4-6]。

但另一方面，由于我國幅員遼闊，各地區(qū)電網地理條件及發(fā)展水平不一，配電網建設仍然存在一定短板，例如，配電網系統(tǒng)經常面臨由于氣象或其它外力因素導致的短路跳閘等故障，此外由于配電自動化系統(tǒng)中各功能子系統(tǒng)眾多，容易出現(xiàn)人員誤操作、設備系統(tǒng)交叉使用等安全問題，使得配電網面臨的安全問題更加嚴峻。

當配電自動化系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題時，很可能引起系統(tǒng)或設備故障進而導致更大的安全問題。因此為了解決配電自動化系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種安全問題，將其對電力網絡的影響降到最低，對于配電自動化系統(tǒng)的故障檢測技術需求日益增加。此外，由于不同地區(qū)的配電網復雜情況不同，在故障情形下其配電網出現(xiàn)的故障幾率和范圍影響也不相一致，當出現(xiàn)故障時采用通常的事故處理手段容易導致故障幾率和范圍擴大的問題[7]。為解決配電自動化系統(tǒng)故障檢測問題，本文通過研究當前配電自動化系統(tǒng)的主要功能及安全防護手段，提出了配電自動化系統(tǒng)的故障智能檢測技術。

1配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)指的是能夠對配電網絡中的一次設備諸如線路、主變、配電箱等及二次系統(tǒng)設備進行監(jiān)視，同時可以由運行人員或系統(tǒng)自主進行控制的一種高度集成的自動化系統(tǒng)。隨著近些年配電網的快速發(fā)展，配電自動化技術也逐步得到了發(fā)展和完善，同時配電自動化技術也是計算機、網絡通信、物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)等技術的值綜合體現(xiàn)[8]。相比較運維人員對配電網系統(tǒng)及設備開展監(jiān)控和操作，采用配電自動化系統(tǒng)具有眾多優(yōu)勢：

（1）當配電網正常運行給用戶供電時，利用配電自動化系統(tǒng)可以實時對系統(tǒng)內的設備進行監(jiān)視，獲取設備運行信息，并根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)自主對電網的運行方式進行調控優(yōu)化，能夠使電網在最優(yōu)方式下運行，進一步提高供電穩(wěn)定性;

（2）在配電網出現(xiàn)異?；蚬收蠒r，配電自動化系統(tǒng)可以根據(jù)預先設定的程序算法快速分析，及時對故障范圍進行排查并對故障點進行隔離，減少停電面積，縮短電時間并保證非故障區(qū)域電網的正常供電，有效提高了供電可靠性[9];

（3）由于工商業(yè)等用電量較大客戶存在，配電網的電壓和無功波動水平較大，其對電網的安全運行將產生顯著影響，而采用配電自動化系統(tǒng)，可以合理開展電容器或某些控制設備的投切，能夠有效提高電能質量，使電網在更優(yōu)的經濟水平下運行;

（4）當夏季或冬季用電高峰時，采用配電自動化系統(tǒng)可以合理調節(jié)用電設備，控制用電負荷，保障電網的利用小時數(shù);

（5）配電網端用電客戶較多，傳統(tǒng)的電能使用采集及計費較為費時費力，而采用配電自動化系統(tǒng)可以快速實現(xiàn)抄表及計費，提高了營銷人員的工作效率。

2 配電自動化系統(tǒng)的構成

配電自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了對配電網的監(jiān)視和控制，主要通過以下5方面功能來完成系統(tǒng)對配電網的控制和處理工作：

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集功能（SCADA）。配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集功能是該系統(tǒng)的核心功能，也是其對配電網進行各項控制操作的基礎，是服務于其它各項功能的前提。數(shù)據(jù)監(jiān)視與采集功能可以實現(xiàn)對配電網的事故報警、事件順序記憶、事故后追蹤以及遠方遙控遙調等功能[10];

（2）饋線自動化功能（FA）。配電網是電能輸送分配的前端，面臨的氣候及地理環(huán)境較為復雜，更容易出現(xiàn)短路等故障，而配電自動化系統(tǒng)具備饋線自動化功能，可以對前端供電線路出現(xiàn)的故障進行監(jiān)測及定位隔離操作，并能夠以最快速度開展最優(yōu)供電方式。此外，饋線自動化還可以實現(xiàn)對線路運行數(shù)據(jù)實時檢測，并就地開展無功和電壓調整[11];

（3）配電網高級應用軟件功能（DPAS）?；诘貐^(qū)配電網的網絡架構，并結合輸配電網的歷史運行數(shù)據(jù)，通過設定相應的參數(shù)及運行模型，開展配電網生命周期內的經濟性、可靠性計算分析，為地區(qū)配電網今后的運行方式和發(fā)展規(guī)劃提供參考借鑒[12]。配電網高級應用軟件功能通常包括對電網的網絡拓撲結構進行分析，此外還包括了電網的潮流和線損情況開展分析計算，同時也具有負荷預測功能;

（4）配電管理功能（AM）。配電管理功能主要是一些輔助功能，例如提供對配電網的輔助作圖功能，此外，也包括具備對權限范圍內的設備的管理及用電情況管理等功能;

（5）負荷管理功能。隨著近些年來各地用電量屢破新高，在用電高峰時能夠對用電負荷開展合理規(guī)劃限制及調整電網運行方式顯得尤其重要，配電自動化系統(tǒng)中的負荷管理功能即是通過開展有序用電分析，對用電負荷開展合理規(guī)劃，來達到削峰填谷的目的。負荷管理功能包括了降壓減載，負荷切除等方式，該部分功能通過合理調整運行方式，保證了配電網在高峰用電時的穩(wěn)定運行。

3 配電自動化系統(tǒng)故障檢測技術

配電網是電能供應的前端網絡，面臨的環(huán)境較為復雜，相較于其他系統(tǒng)網絡出現(xiàn)故障幾率跟高，而由于配電網絡分布廣的特性，如何能夠準確對故障點進行定位是維持安全供電，保障供電可靠性的前提。當前，配電自動化系統(tǒng)通常采用以下三類技術對配電系統(tǒng)的故障點進行定位和處理：

（1）和系統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)相互配合，明確故障點;

（2）在線路設備上裝設斷路器、熔斷器及重合閘設備等，保證故障點的切除和恢復供電;

（3）對配電網系統(tǒng)裝設故障指示器。

3.1 故障指示器檢測技術

當配電網系統(tǒng)發(fā)生故障時系統(tǒng)中會產生正序及零序等故障電流，而故障指示器主要根據(jù)對該故障電流進行檢測，可實現(xiàn)對配電網系統(tǒng)故障的定位。常見的故障指示器主要應用于架空線路、地下電纜及開關柜母排等地，常見的故障指示器如圖1所示。故障指示器的工作原理是：當配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，在變電站和故障點之間將會流過比較大的故障電流，而裝設了故障指示器后將會對故障電流進行監(jiān)測并指示出來[13]。

3.2 單相接地故障檢測技術

相比較故障指示器，采用單相接地故障檢測技術應用存在一定局限性，它的原理是在站點內裝設一個負載設備，該設備的電阻可控，當發(fā)生單相接地故障時該負載設備自動在短時間內投入，其將會使站點和故障接地點間產生一個特殊電流，將該電流調制于故障點相的負載電流上，當發(fā)生故障時，提前安裝的故障指示器將檢測到該電流信號，進而定位故障點[14]。接地故障檢測示意圖如圖2所示。

4 總結

隨著配電自動化系統(tǒng)的推廣使用，對于配電自動化系統(tǒng)故障檢測技術的問題，本文通過調研分析了配電自動化系統(tǒng)在配電網運行使用中的功能和優(yōu)勢，此外也研究了配電系統(tǒng)的故障檢測技術，對于保障配電網的正常安全運行具有重要意義。

參考文獻：

[1]楊志淳，張俊，沈煜，等. 湖北配電自動化建設相關問題研究[J]. 湖北電力，2015（02）：47-51.

[2]王良. 智能配電網自動化應用實踐的幾點探討[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2016（44）：12-16.

[3]楊文琛. 變電運行中的事故分析及處理措施[J]. 城市建設理論研究（電子版），2017（15）：34.