配電網(wǎng)自動化在電網(wǎng)建設(shè)運行中的應(yīng)用問題分析及對策

靳一林

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣州 510080)

1 配電網(wǎng)自動化存在的問題

配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及自動化選點不合理。在城區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)中，盲目增加聯(lián)絡(luò)點以提高供電可靠性，使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜;而在農(nóng)村或城郊結(jié)合部等區(qū)域由于地形、投資金額等因素，配電網(wǎng)典型接線率較低，難以建立有效聯(lián)絡(luò)點;在自動化分段點的選取時，缺乏對用戶行為的分析和線路轉(zhuǎn)供能力的評估，分段不合理，以上原因都導(dǎo)致發(fā)生故障時，難于進(jìn)行轉(zhuǎn)電操作，無法有效轉(zhuǎn)移線路負(fù)荷并大幅縮短用戶平均停電時間。

配電網(wǎng)自動化智能化水平相對落后。配電網(wǎng)自動化技術(shù)快速迭代，早期設(shè)備與后續(xù)設(shè)備建設(shè)不匹配，新舊設(shè)備無法有效聯(lián)動。主站系統(tǒng)無法充分利用自動化設(shè)備上送的信息，亟待開發(fā)高級應(yīng)用功能。此外，設(shè)備模塊本身存在質(zhì)量問題出現(xiàn)拒動、誤動現(xiàn)象，導(dǎo)致故障排查費時費力。

配電網(wǎng)運行環(huán)境惡劣。多變的自然環(huán)境，在沿海地區(qū)臺風(fēng)災(zāi)害頻發(fā)易受鹽霧侵蝕，在內(nèi)陸地區(qū)溫差大易受冰凍災(zāi)害，在山林地區(qū)樹林茂密易發(fā)生山火，在農(nóng)村地區(qū)空曠易受雷擊，電網(wǎng)和設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性受到了嚴(yán)峻考驗。不穩(wěn)定的通信環(huán)境也極大影響設(shè)備正常運行，大部分自動化設(shè)備使用無線公網(wǎng)通信，偏遠(yuǎn)地區(qū)通信信號不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳送延遲現(xiàn)象嚴(yán)重，后臺監(jiān)控?zé)o法獲得及時有效數(shù)據(jù)，容易錯誤評估設(shè)備狀態(tài)。

2 設(shè)備布點

配電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃是自動化設(shè)備合理布點的基礎(chǔ)，從規(guī)劃的源頭提高規(guī)劃質(zhì)量，資源統(tǒng)籌力度，網(wǎng)架規(guī)劃應(yīng)根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的負(fù)荷發(fā)展水平，電網(wǎng)基本情況、供電可靠性要求因地制宜地確定區(qū)域的配電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)目標(biāo)、規(guī)模等，依據(jù)線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的環(huán)網(wǎng)點確定饋線組，系統(tǒng)性的對線路、主站、通信進(jìn)行規(guī)劃，最終確定自動化設(shè)備布點思路，如圖1所示。

圖1 動化設(shè)備布點思路

從現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、發(fā)展預(yù)測、預(yù)期目標(biāo)3個方面確定配電網(wǎng)的遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)主站功能目標(biāo)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)目標(biāo)、通信方式目標(biāo)，劃分配電網(wǎng)的饋線組，并確定網(wǎng)架結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)期接線方式和每組饋線的優(yōu)化目標(biāo)。為了避免過度超前電網(wǎng)建設(shè)造成資金的浪費，根據(jù)饋線組遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)制定近期過渡接線方式。近期改造方案涉及主站設(shè)計方案、網(wǎng)架優(yōu)化方案、通信設(shè)計方案，注重統(tǒng)一規(guī)劃，明確在規(guī)劃過程的3種方案的協(xié)同性。網(wǎng)架優(yōu)化方案要根據(jù)現(xiàn)有的電源、網(wǎng)架、開關(guān)設(shè)備情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，做到分層分區(qū)。在綜合考慮主站建設(shè)、通信建設(shè)的基礎(chǔ)上，確定饋線組的轉(zhuǎn)供電，明確線路的環(huán)網(wǎng)點，充分開展前期現(xiàn)場調(diào)研，合理安排聯(lián)絡(luò)點，最大程度實現(xiàn)線路轉(zhuǎn)供，減少用戶平均停電時間，最終制定自動化設(shè)備布點方案。

在配電網(wǎng)自動化設(shè)備的選點時要分別針對電纜、架空線路及電纜與架空線混合線路，確定不同類型配電線路的關(guān)鍵性節(jié)點和非關(guān)鍵性節(jié)點，在關(guān)鍵性節(jié)點設(shè)置分段開關(guān)。主干線長度一般為2 000～3 000 m處，中壓用戶10～20戶處，低壓用戶1 500～2 500戶處進(jìn)行自動化設(shè)備布點。在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求，通常主干線選擇2～5個關(guān)鍵節(jié)點配置自動化設(shè)備。分段點設(shè)置時，不可機(jī)械的對照線路長度、中低壓用戶數(shù)量等數(shù)值要求，對線路上的重要用戶、密集用戶、小電源，如小水電、風(fēng)電等分布式電源，結(jié)合便于檢修等實際要求，靈活設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行自動化布點，保證線路的安全可靠運行。結(jié)合線路故障頻率，合理設(shè)置分界開關(guān)以減少用戶故障出門頻次。

3 模式選擇

配電網(wǎng)自動化基本模式分為監(jiān)測型和控制型兩類。

監(jiān)測型有就地型故障指示、帶信息上送的故障指示。就地型故障指示是指一種可以直接安裝在配電線路上的指示裝置，通過檢測線路電流、電壓，進(jìn)行線路的故障判別和故障狀態(tài)指示。帶信息上送的故障指示是指在就地型故障指示的基礎(chǔ)上，增加通信功能，將狀態(tài)信號送到主站或后臺監(jiān)控系統(tǒng)。

控制型有集中型和就地控制型。集中型通過終端與主站的雙向通信，根據(jù)實時采集的配電網(wǎng)和配電設(shè)備運行信息及故障信號，由主站自動計算或輔以人工方式遠(yuǎn)程控制開關(guān)設(shè)備投切，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化和故障的快速隔離與供電恢復(fù)。按實現(xiàn)方式分為半自動和全自動兩種。就地控制型通過終端相互通信，配合繼電保護(hù)或邏輯功能，實現(xiàn)隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，同時上報主站處理過程及結(jié)果。按實現(xiàn)方式又可細(xì)分為就地重合式，級差保護(hù)式和智能分布式3種。

根據(jù)地區(qū)的網(wǎng)架線路建設(shè)情況及主站建設(shè)情況，選擇配電網(wǎng)自動化模式，確定自動化設(shè)備的邏輯和保護(hù)功能，不一味的追求自動化分段的設(shè)置。

對于新建線路，為避免重復(fù)改造建設(shè)，按照遠(yuǎn)期建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)備的安裝和功能的配置。

對于沒有自動化設(shè)備的線路改造線路時，根據(jù)實際線路條件配置自動化設(shè)備，可采取近期的過渡方案，例如在線路優(yōu)化完成前，減少自動化布點或采用簡便的自動化模式的方式。

對于已有老式自動化設(shè)備的線路改造時，綜合考慮實用性和經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到更換年限的可整體更換，未達(dá)到更換年限的設(shè)備要充分的改造利用，例如，具有電操機(jī)構(gòu)的可在原設(shè)備的基礎(chǔ)上升級改造，不具備升級改造條件的設(shè)備可通過參數(shù)的合理設(shè)置，與新設(shè)備配合使用，避免資源的浪費。

為提高故障檢測及定位效率，可選擇一個或多個斷路器、負(fù)荷開關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜，可配合使用故障指示器和自動化開關(guān)，也可試點應(yīng)用智能化或模塊化配電網(wǎng)自動化設(shè)備，縮小故障處理時間。

線路自動化模式的確認(rèn)后，在設(shè)備驗收各個環(huán)節(jié)中確認(rèn)選擇模式的可行性，驗收流程如圖2所示。部分現(xiàn)場單位忽視對樣機(jī)的功能性測試，造成供貨后調(diào)試時間過長，工程進(jìn)度緩慢，現(xiàn)場運行不穩(wěn)定等問題。

圖2 配電網(wǎng)自動化設(shè)備驗收流程

在確定供貨廠家后，應(yīng)重點針對自動化功能、邏輯功能開展開展樣機(jī)測試，合格后開展出廠驗收工作，期間發(fā)現(xiàn)任何不符合標(biāo)準(zhǔn)的事項，需嚴(yán)格執(zhí)行返廠處理程序。出廠驗收合格后，開展關(guān)于設(shè)備、材料及資料的到貨驗收，將該批次的設(shè)備送到第三方檢測機(jī)構(gòu)開展到貨抽檢。合格后生產(chǎn)單位開展倉庫調(diào)試，包括開關(guān)本體、終端功能、PT功能設(shè)備測試，以及成套設(shè)備的聯(lián)調(diào)，保證安裝到現(xiàn)場的設(shè)備可用。

針對改造的饋線組的全部自動化設(shè)備開展自動化功能的聯(lián)調(diào)，以確保整條饋線組設(shè)備可準(zhǔn)確切除線路故障，及時恢復(fù)非故障區(qū)域供電，不會擴(kuò)大停電范圍。組織施工隊到現(xiàn)場安裝調(diào)試，驗收送電成功后工程方結(jié)束。

4 運維管理

按照配電網(wǎng)線路的重要度和健康度兩個指標(biāo)來差異化制定運維管控策略。開展常態(tài)化一、二次設(shè)備的綜合巡視，對線路的關(guān)鍵信息開展專業(yè)巡視，對惡劣天氣、保供電、外力破壞等特殊情況開展特別巡視。發(fā)揮主站的監(jiān)控作用，主站設(shè)備進(jìn)行巡視及日常維護(hù)保障主站的正常運轉(zhuǎn)，確保數(shù)據(jù)正常交互，通過主站實時監(jiān)測配電自動化終端、通信通道運行異?，F(xiàn)象，縮短故障的排查時間。在各類巡視中，最重要的工作任務(wù)是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀態(tài)并消缺，以保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。設(shè)備異常狀態(tài)主要分為異常信號和設(shè)備拒動誤動兩種，處理流程如圖3所示。

圖3 異常狀態(tài)處理流程

在設(shè)備故障處理時，要及時開展一故障一分析，尤其對設(shè)備拒動誤動。首先查看參數(shù)配置，由于參數(shù)配置涉及人為因素較多，應(yīng)首先予以排除，隨后依次檢查二次回路、設(shè)備模塊、一次設(shè)備是否存在故障。

針對異常信號，要分為有無信號上送主站2種，無信號上送主站時，要依次排查主站端規(guī)約、參數(shù)等設(shè)置、通信信道、終端設(shè)備是否存在問題;有信號上送主站時，但是發(fā)生信號抖動、信號丟失、誤報等，一般是從終端設(shè)備開始檢查，按照設(shè)備模塊、二次回路、參數(shù)配置的順序進(jìn)行檢查，可快速查找到問題。

速排查處理設(shè)備異常狀態(tài)，做好各類故障、缺陷登記及整理工作，需要重點針對批次性、家族性、多發(fā)性設(shè)備故障、缺陷，進(jìn)行原因分析及對應(yīng)措施的制定工作，完善日常運維方案，增加設(shè)備相應(yīng)的定檢內(nèi)容，降低設(shè)備故障頻次，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

配電網(wǎng)自動化可以縮短配電網(wǎng)停電時間，提高供電可靠性，保障配電網(wǎng)安全可靠運行。設(shè)備布點、模式選擇到運維管理三方面都可以有效提高配電網(wǎng)自動化應(yīng)用效果，人才隊伍的培養(yǎng)是對配電網(wǎng)建設(shè)運維的有力保障，對日后及時發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化在配電網(wǎng)建設(shè)運維中的問題并剖析解決至關(guān)重要。