智能配電網(wǎng)的故障處理自動(dòng)化技術(shù)

鄧子華

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

隨著我國(guó)社會(huì)各層經(jīng)濟(jì)體用電量的急劇增加，需要從電力系統(tǒng)方面做出技術(shù)改革。全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)是解決用電供給困難的核心途徑，將會(huì)提高整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。

1 智能配電網(wǎng)故障處理自動(dòng)化技術(shù)的特征

1.1 提升安全性能，保障配電網(wǎng)供電質(zhì)量

顧名思義，智能配電網(wǎng)中的“智能”很大程度上指的是自動(dòng)化技術(shù)。在配網(wǎng)中利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)中存在的隱患。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)到故障后會(huì)自動(dòng)將故障范圍的電網(wǎng)與其他正常運(yùn)行狀態(tài)下的路段采用隔離的方式進(jìn)行處理，避免故障發(fā)生蔓延的情況。自動(dòng)化技術(shù)具備及時(shí)精準(zhǔn)定位配電中故障的范圍，通過(guò)設(shè)置隔離區(qū)及時(shí)恢復(fù)供電，降低由于故障問(wèn)題對(duì)廣大用戶造成的影響，在確保供電質(zhì)量方面有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 提升配電網(wǎng)信息化程度

智能配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的監(jiān)測(cè)功能取代了過(guò)去人工監(jiān)測(cè)故障的方式。該技術(shù)在掌握到異常情況的第一時(shí)間將信息反饋至配電網(wǎng)控制中心，控制中心能夠?qū)崟r(shí)掌握智能電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度展開科學(xué)安排。

1.3 主動(dòng)性增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)

智能電網(wǎng)的故障處理自動(dòng)化技術(shù)在對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，會(huì)自動(dòng)判斷所獲得的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)分析預(yù)測(cè)電網(wǎng)中相關(guān)位置極有可能出現(xiàn)的故障。這種主動(dòng)性預(yù)測(cè)故障的作用體現(xiàn)在能夠及時(shí)為配電網(wǎng)排除故障，降低故障影響程度。同時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)互動(dòng)化操作，根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息得出不同的解決措施，最終按照系統(tǒng)的最優(yōu)方案對(duì)相應(yīng)故障進(jìn)行針對(duì)性處理。值得關(guān)注的是，掌握權(quán)限的工作人員可以采取人為方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。

2 智能配電網(wǎng)相關(guān)故障處理技術(shù)概述

2.1 分布式智能控制技術(shù)

在當(dāng)前的發(fā)展階段，絕大部分配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用集中型故障自愈控制方法，是基于每個(gè)配電終端和子站/主站兩者之間的重要通信的角度出發(fā)[1]。配電網(wǎng)調(diào)度主站根據(jù)配電終端故障數(shù)據(jù)與配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)展開故障評(píng)估，精準(zhǔn)定位故障位置，建立故障隔離區(qū)間與故障恢復(fù)措施，最終利用遠(yuǎn)程遙控的功能執(zhí)行處理措施，進(jìn)而發(fā)揮故障的自動(dòng)隔離與非故障范圍的恢復(fù)供電作用。但是，該模式存在一定的缺陷，主要是由于過(guò)分依賴通信通道與主站，從實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的角度上分析，可靠性十分有限。

隨著配電網(wǎng)技術(shù)的變革，主站與終端之間的數(shù)據(jù)交互功能將產(chǎn)生大量信息。這種情況下仍然只有主站負(fù)責(zé)判斷與決策工作，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，無(wú)法快速切除故障。另外，分布式故障自愈控制模式作為智能配電網(wǎng)建立在廣域與區(qū)域保護(hù)的角度上的一種就地控制方式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一種有信道的就地控制方式。該控制模式往往不涉及配電網(wǎng)自動(dòng)化主站與子站的控制，只需要采用配電網(wǎng)智能終端相互通信模式，就可以實(shí)現(xiàn)重構(gòu)轉(zhuǎn)供、及時(shí)故障隔離。該項(xiàng)模式的原理體現(xiàn)在[2]：當(dāng)配電網(wǎng)中的饋線出現(xiàn)永久性故障時(shí)，饋線配電終端與距離最近的配電終端進(jìn)行通信，將故障檢測(cè)信息進(jìn)行互換、比較后，按照采集到的電流、電壓等電氣量實(shí)施故障判斷與定位程序。在成功完成故障定位工作后，再利用配電終端和變電站出口斷路器的保護(hù)作用進(jìn)行配合，重點(diǎn)針對(duì)故障點(diǎn)的邊界位置為斷路器或者負(fù)荷開關(guān)等裝置實(shí)現(xiàn)區(qū)分，降低上游非故障范圍的用戶就故障問(wèn)題需要啟動(dòng)停電模式的幾率，再使用遠(yuǎn)程遙控進(jìn)行故障隔離，同時(shí)充分利用自動(dòng)重合閘為下游非故障停電范圍恢復(fù)正常供電。

通常情況下，分布式故障自愈控制模式還有另外一種表現(xiàn)即區(qū)域控制[3]。它基于一個(gè)或二個(gè)以上環(huán)網(wǎng)區(qū)分為一個(gè)區(qū)域單位。使用區(qū)域控制器實(shí)現(xiàn)和區(qū)域范圍內(nèi)的每一個(gè)不同類型的終端展開通信，在采集到終端故障信息的同時(shí)快速做出處理。智能配電網(wǎng)的分布式控制技術(shù)從對(duì)等通信模式的角度上出發(fā)，通過(guò)利用距離最近的配電終端采用信息交互的模式實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)處理功能，而且故障處理相對(duì)快捷且靈活，但同時(shí)也存在不足，主要體現(xiàn)在面對(duì)配電網(wǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及拓?fù)涞淖兓矫鏌o(wú)法很好地適應(yīng)。但是，普通集中型故障自愈控制模式是通過(guò)主站與配電終端雙向通信推動(dòng)信息統(tǒng)一采集與控制功能的效果，可以同時(shí)兼容網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的配電網(wǎng)。因此，在智能配電網(wǎng)故障處理自動(dòng)化技術(shù)中，應(yīng)當(dāng)合理綜合利用這兩種優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的控制模式。智能配電網(wǎng)故障處理自動(dòng)化自愈技術(shù)的控制范圍，如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)的自愈控制范圍示意圖

2.2 網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)

現(xiàn)階段，一般配電網(wǎng)故障延時(shí)的長(zhǎng)度取決于故障電流的大小。在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的城市和地區(qū)，用電量越大，故障電流相對(duì)會(huì)增大，因此會(huì)增加故障延時(shí)時(shí)間。而在面對(duì)配電網(wǎng)的故障恢復(fù)效率與配電網(wǎng)系統(tǒng)安全性兩者不可兼得的背景下，在相關(guān)城市的配電網(wǎng)出現(xiàn)故障后，需要迅速啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)保障智能配電網(wǎng)保護(hù)裝置的安全性，從而為配電網(wǎng)的及時(shí)恢復(fù)供電提供有利條件。在啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)后，普通的保護(hù)系統(tǒng)需要無(wú)條件配合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)出的任何指令。不同區(qū)域電力系統(tǒng)的保護(hù)均需要在網(wǎng)絡(luò)總系統(tǒng)中出現(xiàn)后統(tǒng)一調(diào)配，只有通過(guò)統(tǒng)一，才能真正發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制的作用與效果。

2.3 故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)

目前，在智能配電網(wǎng)主站控制系統(tǒng)內(nèi)部的通信交換機(jī)的軟件系統(tǒng)，可以針對(duì)不同的信息展開自動(dòng)評(píng)估與傳輸工作，促進(jìn)故障區(qū)域的定位與查詢工作的時(shí)效性。即時(shí)通信對(duì)自動(dòng)定位功能的實(shí)現(xiàn)意義重大，是決定自動(dòng)定位功能能否正常工作的核心標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的工作原理主要體現(xiàn)在數(shù)字識(shí)別技術(shù)上，全部采集器和指示器都具備自身唯一四字節(jié)的精準(zhǔn)地址，為主站計(jì)算機(jī)及時(shí)分析出故障地址提供了硬性條件。目前，只需要將指示器的過(guò)流情況作為故障判定的基本根據(jù)。這種情況下，一旦變電站出口發(fā)生跳閘現(xiàn)象，可以直接通過(guò)主站的相關(guān)設(shè)置判斷故障的所在區(qū)域。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化判斷功能對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)展開拓?fù)浞治?，可以在最短的時(shí)間獲取最準(zhǔn)確的故障定位，進(jìn)而選擇最科學(xué)的故障處理技術(shù)及相關(guān)方法。配電網(wǎng)故障自動(dòng)定位技術(shù)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 配電網(wǎng)故障自動(dòng)定位技術(shù)示意圖

3 結(jié) 論

綜上所述，智能配電網(wǎng)故障的自動(dòng)化處理技術(shù)對(duì)供電質(zhì)量、故障處理率以及及時(shí)率等方面具有重要作用。文章結(jié)合高效的非故障區(qū)域的恢復(fù)供電、故障定位、切除與隔離等，進(jìn)一步研究了目前高新的配電網(wǎng)故障處理技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)與缺陷，在已獲得信息的基礎(chǔ)上，優(yōu)化智能配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行路徑。