配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

趙迎亞 崔惠

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的全面發(fā)展，民眾的生活水平得到了大力提升，電力資源作為一種與民眾日常生活和社會(huì)生產(chǎn)密切相關(guān)的現(xiàn)代能源，對(duì)供電穩(wěn)定性提出了更高的要求。在信息技術(shù)和能源技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，電力傳輸技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)飛速發(fā)展的過程，配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)就是其中的典型代表，給全社會(huì)提供了高質(zhì)量的電力能源。該文在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，并著重分析了其在輸電工程中的應(yīng)用，希望對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù) 電力傳輸 能源 環(huán)網(wǎng)配電

中圖分類號(hào)：TM727.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（a）-0035-02

我國(guó)電力傳輸系統(tǒng)主要包括發(fā)電、輸電、配電和用電四個(gè)環(huán)節(jié)，其中配電環(huán)節(jié)是輸電與供電的轉(zhuǎn)換樞紐，在電力系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。電力輸運(yùn)工程是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)工程，近年來在黨和政府的大力扶持下，中國(guó)電網(wǎng)總公司投入了大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行輸電技術(shù)的研究，取得了豐碩的成果，基本建成了覆蓋全國(guó)范圍內(nèi)的自動(dòng)配電技術(shù)，大大改善了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的弊端，為國(guó)民提供了高質(zhì)量的電力供應(yīng)。但是與其他輸電技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家的相比，我國(guó)的輸電系統(tǒng)還存在很問題，尤其是配電自動(dòng)化技術(shù)還存在較大差距，因此，積極探索配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是電力工程師的重點(diǎn)研究課題。

1 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)架

配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)是建立在自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)之上而發(fā)展起來的一門先進(jìn)的配電技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上來說主要包括主站、FTU、負(fù)荷開關(guān)、高級(jí)應(yīng)用配置以及配電網(wǎng)等系統(tǒng)組成.系統(tǒng)故障檢測(cè)、故障處理以及系統(tǒng)重建等都是基于主站系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)的某一關(guān)鍵部位出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)TU系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)故障部位進(jìn)行檢測(cè)，并通過系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸線路將故障位置和故障信息上傳到主站系統(tǒng)中，主站系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)故障位置的故障類型、負(fù)荷情況、運(yùn)行方式等進(jìn)行統(tǒng)一的計(jì)算與分析，尋找出最優(yōu)的解決方案，在核實(shí)無誤后發(fā)出修復(fù)指令，指揮相應(yīng)的修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)工作。另外，在主系統(tǒng)之內(nèi)還存在根據(jù)工作內(nèi)容和工作方式而劃分的電力傳輸子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)不僅與主系統(tǒng)具備相同檢測(cè)、分析、診斷以及自動(dòng)修復(fù)等功能，還可以在主站發(fā)生故障時(shí)，暫時(shí)頂替完成通訊、自動(dòng)配電等功能，有效地降低了因設(shè)備故障而發(fā)生的停電事故。

2 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的技術(shù)特征

2.1 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的基本功能分析

饋線自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)稱FA，其基本功能就是在系統(tǒng)某一部位發(fā)生故障時(shí)可以利用物理開關(guān)的結(jié)構(gòu)在幾秒或是幾十秒內(nèi)切斷電源，最大限度地減小局部設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)整體產(chǎn)生的不利影響，并利用主站快速的分析能力和故障處理能力在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障的計(jì)算、處理措施的選擇以及處理指令的發(fā)出等，理想狀態(tài)下可以在十幾分鐘之內(nèi)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化需要的投入資金比較大，容易受到網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊，造成整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的崩潰。為了應(yīng)對(duì)這一問題，我國(guó)電力系統(tǒng)積極引進(jìn)以太網(wǎng)和GPRS等先進(jìn)技術(shù)，并建成了新型的FTU饋電自動(dòng)系統(tǒng)，主要有光線以外網(wǎng)、無線、專線等工作模式，有效地控制了工程建設(shè)成本，降低了故障發(fā)生概率，具備優(yōu)良的性能。

2.2 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)工作模式

配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的主要工作流程分為故障診斷與故障識(shí)別等兩個(gè)工作階段。故障處理是配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的功能，相較于傳統(tǒng)配電系統(tǒng)重合閘的工作形式相比，饋線自動(dòng)化技術(shù)更具可靠性、靈活性與及時(shí)性，可以對(duì)線路故障、瞬時(shí)或永久故障等進(jìn)行及時(shí)在線處理，有效地避免了電閘切斷電源給系統(tǒng)帶來的電流震蕩影響，降低了對(duì)電路系統(tǒng)的二次損壞。饋電系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程分為3個(gè)階段：以配電終端為基礎(chǔ)進(jìn)行故障檢測(cè)、子系統(tǒng)分析中心進(jìn)行初步處理、主站系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理。如果子站系統(tǒng)不能成功實(shí)現(xiàn)故障部位的隔離就會(huì)將相關(guān)信息送交主站系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算、整體調(diào)度和集中處理。

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中的FTU模塊負(fù)責(zé)對(duì)收集的故障信號(hào)進(jìn)行集中計(jì)算與處理，可將電流的瞬時(shí)采樣值作為故障評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如出現(xiàn)單相電的接地故障時(shí)，零線電位會(huì)出現(xiàn)與正常線路相反的情況，且正常線路的電壓值是故障電位的1.5倍以上，基于這些電路信息FTU系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)識(shí)別這些電路特征，判定故障等級(jí)。但是從目前我國(guó)輸電網(wǎng)配電系統(tǒng)的工作情況來看，由于普遍采用中性點(diǎn)不接地等零序分量幅值小的模式，造成了故障診斷的準(zhǔn)確性下降，因此可以通過增設(shè)開關(guān)操作序列提示等功能提升對(duì)接地故障的檢測(cè)準(zhǔn)確性。

3 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 FTU和DTU的故障處理

自動(dòng)終端系統(tǒng)中重要的功能單元是FTU和DTU采集系統(tǒng)，分布在整個(gè)供電電路的各個(gè)部位，對(duì)固定位置的電壓、電流等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將收集數(shù)據(jù)送入子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析中心進(jìn)行計(jì)算分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中的故障，并對(duì)故障的性質(zhì)、類型、破壞程度等上報(bào)主系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，饋線終端在故障檢測(cè)和解決的過程中扮演執(zhí)行者和一線工作者的角色，是FA系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)異常信號(hào)的敏感性識(shí)別和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸是保證故障檢測(cè)效果的關(guān)鍵。

3.2 對(duì)于架空線路的故障處理

由于空間、地面情況等的影響，很多輸電線路無法再地表或是地下進(jìn)行鋪設(shè)，傳統(tǒng)的架空線路的故障檢測(cè)都是在發(fā)生短路或是斷電以后由人工進(jìn)行分區(qū)域的檢測(cè)，耗費(fèi)大量人力物力的同時(shí)工作人員的安全難以保障。應(yīng)用配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)可以很好地解決這些問題。在某段架空線路出現(xiàn)故障時(shí)，柱上的FTU檢測(cè)裝置通過與子站、主站等進(jìn)行協(xié)同作用，共同實(shí)現(xiàn)故障的定位、故障類型和原因等的分析，并將檢測(cè)和分析結(jié)果呈報(bào)總控制室的值班人員，以便采取進(jìn)一步的補(bǔ)救措施。其中，故障位置的檢測(cè)由FTU完成，而故障的分析、應(yīng)以指令的發(fā)布以及供電恢復(fù)等由FTU系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和主分析計(jì)算中心共同完成。

3.3 故障檢測(cè)過程中的時(shí)間分配

電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障一般分為兩種，即永久性故障和主干線路故障。當(dāng)架空線路發(fā)生永久性故障時(shí)，變電系統(tǒng)會(huì)及時(shí)進(jìn)行斷電保護(hù)并試行通電，對(duì)于故障分配的時(shí)間通常為3～5 s。當(dāng)試行通電沒有成功，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)定為主線路故障。配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的子系統(tǒng)承擔(dān)著故障信息和開關(guān)閘等信息收集的主要工作系統(tǒng)，故障定位時(shí)間大約為1秒，若采用RTU技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)則需要3～5 s的時(shí)間。通過配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)和修護(hù)等工作在幾分鐘之內(nèi)就可以完成，大大加快了故障搶修效率，提升了工作質(zhì)量，節(jié)省了大量的人力物力財(cái)力，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的全面發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今電力系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù)的典型代表，極大地提升了電力系統(tǒng)故障的修復(fù)速率和修復(fù)質(zhì)量，將電力故障帶來的不利影響降到了最低點(diǎn)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾生活水平的提升提供了技術(shù)支持。電力工程師應(yīng)該立足于我國(guó)的電力系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，針對(duì)配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行深入探究，運(yùn)用科學(xué)的手段促進(jìn)配電自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展。

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