10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展與應(yīng)用

謝麗平

10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展與應(yīng)用

謝麗平

（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528000）

10 kV配電作為中國(guó)當(dāng)前電力系統(tǒng)的核心，其自動(dòng)化發(fā)展能夠提高供電的可靠性與質(zhì)量，縮短事故處理的時(shí)間，減小停電的發(fā)生概率與范圍，提高配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)維成本，最大限度增強(qiáng)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為用戶提供優(yōu)良服務(wù)。然而在10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行中，因部分技術(shù)的缺陷，導(dǎo)致配電系統(tǒng)常發(fā)生故障，電網(wǎng)的可靠運(yùn)行受到影響。對(duì)此，對(duì)10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展與應(yīng)用展開(kāi)分析。

10 kV配網(wǎng)；短路故障；故障指示器；智能分布

配電網(wǎng)的安全運(yùn)行是供電單位的根本，在配電網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中，供電質(zhì)量的提高是必然趨勢(shì)。換言之，在10 kV配網(wǎng)運(yùn)行中，引進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)，將為中國(guó)電網(wǎng)改革提供強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，對(duì)電能質(zhì)量控制更嚴(yán)格，降低電壓波動(dòng)，有效降低電網(wǎng)事故的發(fā)生概率。正常情況下，10 kV配網(wǎng)的自動(dòng)化能夠?qū)﹄姎鈪?shù)、設(shè)備狀態(tài)、配網(wǎng)運(yùn)行方式等遠(yuǎn)程控制，如果線路發(fā)生短路故障，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠及時(shí)定位故障、切除故障點(diǎn)、隔離故障段、恢復(fù)非故障區(qū)的供電。為快速恢復(fù)短路故障，加強(qiáng)故障智能定位系統(tǒng)的應(yīng)用，具有重要意義。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展歷程

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，整個(gè)社會(huì)在向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，實(shí)際上，早在20世紀(jì)90年代，中國(guó)電網(wǎng)研究學(xué)者已經(jīng)提出了自動(dòng)化這一概念，其發(fā)展歷程如下：①故障監(jiān)測(cè)+現(xiàn)場(chǎng)人工隔離轉(zhuǎn)供（故障指示器）；②重合切除故障+現(xiàn)場(chǎng)人工隔離轉(zhuǎn)供（自動(dòng)化負(fù)荷開(kāi)關(guān)）；③重合切除故障+聯(lián)絡(luò)備自投（自動(dòng)化負(fù)荷開(kāi)關(guān)）；④級(jí)差切除故障+現(xiàn)場(chǎng)人工隔離轉(zhuǎn)供（自動(dòng)化斷路器）；⑤級(jí)差切除故障+調(diào)度遙控隔離轉(zhuǎn)供（自動(dòng)化斷路器）；⑥級(jí)差切除故障+主站遙控隔離轉(zhuǎn)供（開(kāi)環(huán)）（自動(dòng)化斷路器）；⑦級(jí)差切除故障+主站遙控隔離轉(zhuǎn)供（閉環(huán)）（自動(dòng)化斷路器）；⑧對(duì)等通信切除故障、隔離、轉(zhuǎn)供（自動(dòng)化斷路器）。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化概念及系統(tǒng)構(gòu)成

配網(wǎng)自動(dòng)化是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的智能化監(jiān)控管理，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。新形勢(shì)下，科技在不斷發(fā)展，諸多高科技設(shè)備對(duì)電力質(zhì)量提出更高要求，10 kV配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展，為電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，10 kV配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力傳輸、電力控制的監(jiān)測(cè)與保護(hù)，電力傳輸?shù)玫絻?yōu)化，線路損耗有效減少，配網(wǎng)安全性明顯提高。

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要包括骨干層和接入層，如圖1所示。骨干層匯聚接入層通信終端的數(shù)據(jù)，并將其傳送至業(yè)務(wù)主站系統(tǒng)；接入層接入各配網(wǎng)業(yè)務(wù)終端的數(shù)據(jù)，并將其傳送至骨干層。

3 10 kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)應(yīng)用

在10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行中，仍然會(huì)產(chǎn)生各類(lèi)故障，尤其是短路故障，通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)查的結(jié)果得知，在中國(guó)的10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行中，比較常見(jiàn)故障的類(lèi)型主要包括：三相短路故障（約占5%）、單相接地短路故障（約占65%）、兩相短路故障（約占10%）、兩相接地短路故障（約占20%）為全面掌握故障，降低故障帶來(lái)的損失，加強(qiáng)故障智能定位系統(tǒng)的應(yīng)用，具有重要作用。以下對(duì)常用的故障定位系統(tǒng)展開(kāi)探討。

3.1 主站集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在10 kV配網(wǎng)實(shí)際工作中，為全面降低故障發(fā)生概率，提高配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，可通過(guò)主站集中控制，對(duì)配網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，一旦發(fā)生故障，能夠及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行智能定位，以此迅速解決故障，降低供電企業(yè)的損失。主站集中控制技術(shù)的應(yīng)用，主要對(duì)配電終端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果配電終端發(fā)生故障，將發(fā)出警報(bào)，主站集中控制系統(tǒng)即刻采集故障信息并分析故障，及時(shí)確定故障類(lèi)型、故障位置，提出故障隔離措施并解決，降低故障影響。該控制技術(shù)并不需要配合變電站重合閘，不需要配合進(jìn)行保護(hù)，具有操作便利、管理簡(jiǎn)單、分段自由等優(yōu)勢(shì)，但是，該類(lèi)技術(shù)定位故障并控制時(shí)，對(duì)主站、通信依賴(lài)性較強(qiáng)，投入的資金量較大。

中心城區(qū)推廣該方案，主干線關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)配置自動(dòng)化斷路器，采用有線或可靠的無(wú)線通信方式接入主站，故障時(shí)分段節(jié)點(diǎn)按電流時(shí)間級(jí)差就地切除故障，主站匯總分析各開(kāi)關(guān)跳閘和告警信息，自動(dòng)定位故障點(diǎn)，遙控對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)將故障隔離到最小區(qū)段，并通過(guò)轉(zhuǎn)供恢復(fù)區(qū)段外供電。

3.2 智能分布式故障定位系統(tǒng)的應(yīng)用

智能分布式故障定位系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是對(duì)配網(wǎng)各終端進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)直接將故障信息發(fā)送到主站，并對(duì)終端信息進(jìn)行綜合分析，判斷故障所在方位，并將判斷結(jié)果發(fā)送到主站，如此，工作人員可根據(jù)主站接收的信息定位故障并快速解決，推動(dòng)10 kV配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展。在該系統(tǒng)應(yīng)用中，因?yàn)槠渑渲孟鄳?yīng)的保護(hù)裝置，如重合閘、三項(xiàng)過(guò)流保護(hù)、接地告警、分布式故障判斷等。

高可靠性地區(qū)可采用該方案，主干線所有節(jié)點(diǎn)均配置自動(dòng)化斷路器，通過(guò)對(duì)等光纖通信實(shí)現(xiàn)故障的快速就地切除、隔離和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的備自投，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的秒級(jí)自愈控制。

3.3 遠(yuǎn)程故障點(diǎn)處理技術(shù)的應(yīng)用

在10 kV配網(wǎng)進(jìn)行通信鋪設(shè)中，對(duì)于偏遠(yuǎn)線路，鋪設(shè)工程困難，對(duì)此，為實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)，可選擇裝設(shè)故障指示器，對(duì)線路故障進(jìn)行定位，提高配網(wǎng)的可靠性。同時(shí)，還可將故障定位的主站、通信終端、故障指示器等有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障的可視化定位，為故障的處理提供便利。依照配置不同，遠(yuǎn)程故障點(diǎn)的處理技術(shù)主要有以下幾種模式：?jiǎn)我还收现甘酒?、故障指示器結(jié)合通信終端、故障定位的主站、指示器與通信終端三合一模式。

在應(yīng)用單一故障指示器時(shí)，存在以下問(wèn)題：在故障指示器運(yùn)行中，為保障輸電線路監(jiān)控的全面性，需要每隔一段距離裝設(shè)一個(gè)指示器，僅維護(hù)指示器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要投入較多人力，與配網(wǎng)自動(dòng)化要求不符。同時(shí)，普通故障指示器并沒(méi)有通信功能，無(wú)法向運(yùn)維人員實(shí)時(shí)發(fā)送線路故障信息，運(yùn)維人員需要巡視現(xiàn)場(chǎng)，才能確定故障點(diǎn)，故障維修時(shí)間延長(zhǎng)。另外，普通故障指示器僅僅能夠檢測(cè)故障，并不能對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并且，普通的故障指示器是獨(dú)立設(shè)備，無(wú)法有效利用信息系統(tǒng)中的各類(lèi)資源。因此，該類(lèi)故障指示器逐漸被智能型故障指示器代替，為配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展提供了推動(dòng)力。

智能型故障指示器，具有短路故障檢測(cè)、遠(yuǎn)程控制、接地檢測(cè)等多種功能，在10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行中，一旦輸電線路出現(xiàn)故障，故障指示器能夠利用GPRS通信平臺(tái)，及時(shí)將故障信息傳遞到終端系統(tǒng)，線路運(yùn)維人員能夠?qū)崟r(shí)掌握故障情況，并及時(shí)解決故障，有效保障配網(wǎng)的可靠運(yùn)行。并且，智能型故障指示器應(yīng)用中，外觀設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為獨(dú)特，操作便利，即使線路處于運(yùn)行狀態(tài)，也能夠安裝指示器[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)揮了重要作用，提高了配網(wǎng)可靠性，增強(qiáng)了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。然而，在配網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中，即使對(duì)整個(gè)配網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，某些故障也很難避免。對(duì)此，加強(qiáng)10 kV配電網(wǎng)故障指示器、故障智能定位系統(tǒng)等的應(yīng)用，快速發(fā)現(xiàn)故障、圈定故障區(qū)域，及時(shí)解決故障，實(shí)現(xiàn)故障的智能化控制，降低故障損失，對(duì)電力企業(yè)發(fā)展具有重要意義。

［1］梁杰華.淺談10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)及故障處理［J］.科技風(fēng)，2015（9）：46.

［2］袁禾.10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)常見(jiàn)故障處理分析［J］.通訊世界，2016（19）：175-176.

［3］劉潔.淺談10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)及故障處理［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2017（17）：143.

［4］鐘志強(qiáng).10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題分析［J］.中國(guó)高新區(qū)，2017（14）：99.

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TM715

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.065

2095－6835（2019）15－0156－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕