淺談“二分法”對提升配網(wǎng)事故處理效率的作用

摘? 要：配網(wǎng)線路事故平均停電時(shí)間，從10 kV線路出現(xiàn)故障的時(shí)刻開始計(jì)算，故障點(diǎn)隔離后，非故障線路段復(fù)電時(shí)刻為止。非故障線路段用戶的復(fù)電速度受硬件影響，與地區(qū)電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)率高低有關(guān)，要縮短配網(wǎng)線路平均事故停電時(shí)間，必須縮短事故處理階段故障點(diǎn)隔離時(shí)間。文章主要討論如何通過“二分法”，科學(xué)縮小范圍，提高故障點(diǎn)的查找效率，縮短故障查找時(shí)間，以縮短配網(wǎng)線路事故平均停電時(shí)間。

關(guān)鍵詞：二分法;事故平均停電時(shí)間;客戶平均停電時(shí)間

中圖分類號：TM86? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：2096-4706（2021）22-0041-04

Abstract： The average outage time of distribution network line accident is calculated from the time when the 10 kV line fails to the non fault line section is restored to power after the fault point being isolated. The power restoration speed of users in non fault line section is affected by hardware and is related to the ring rate of regional power grid. In order to shorten the average outage time of distribution network line accidents， it is necessary to shorten the isolation time of fault point in accident handling stage. This paper mainly discusses how to scientifically narrow the scope， improve the search efficiency of fault points and shorten the fault search time through the “dichotomy”， so as to shorten the average outage time of distribution network line accidents.

Keywords： dichotomy; average outage time of accident; average outage time of customer

0? 引? 言

配網(wǎng)線路直接與用戶供電相關(guān)。配網(wǎng)線路事故平均停電時(shí)間是客戶平均停電時(shí)間最重要的組成部分，是打造供電可靠性管理品牌的重要指標(biāo)，是限制事故發(fā)展，解除對人身和設(shè)備安全威脅的內(nèi)在要求。配網(wǎng)線路故障隱患“點(diǎn)多面廣”，持續(xù)時(shí)間長、隨機(jī)性明顯，若線路配備齊全的故障指示器，或饋線自動(dòng)化功能，可通過故障指示器查找故障點(diǎn)或饋線自動(dòng)化功能隔離故障點(diǎn)，但由于配網(wǎng)線路投資規(guī)劃等因素影響，故障指示器和饋線自動(dòng)化難免配備不充分或出現(xiàn)盲點(diǎn)，如何有效縮短故障查找時(shí)間，優(yōu)化配網(wǎng)線路停電的應(yīng)急處置，對電網(wǎng)安全運(yùn)行極為重要。

1? 分段試送故障查找法的基本思路

基于線路合于故障點(diǎn)即跳閘或接地現(xiàn)象的基本原理，對于架空或混合型10 kV線路[1]，確認(rèn)故障點(diǎn)不在變電站后，對線路分為若干段[2]，并逐段進(jìn)行試送，直至出現(xiàn)故障現(xiàn)象為止，確認(rèn)出現(xiàn)故障現(xiàn)象的線路段并進(jìn)行隔離，迅速恢復(fù)非故障線路段的供電，并對故障段進(jìn)行進(jìn)一步排查或消缺處理，其過程類似配網(wǎng)自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)模式[3]。

以下通過如圖1所示的環(huán)網(wǎng)線路進(jìn)行闡述。假設(shè)F1、F2、F3、F4都是線路的分段處，L為配網(wǎng)線路S1、S2的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，分段處存在刀閘或開關(guān)。線路在M點(diǎn)發(fā)生永久性故障（分段處F3、F4之間），引起線路跳閘。

1.1? 永久故障點(diǎn)的隔離

（1）當(dāng)M點(diǎn)發(fā)生永久性短路故障時(shí)，變電站S1開關(guān)跳閘，重合失敗。線路維護(hù)人員先后到達(dá)分段處F1、F2、F3、F4，拉開刀閘或斷開分段開關(guān)[4]。

（2）退出變電站開關(guān)S1的重合閘功能。

（3）合上變電站開關(guān)S1，若跳閘，故障點(diǎn)在S1與F1之間，否則在F1至L之間，繼續(xù)執(zhí)行（4）。

（4）斷開變電站開關(guān)S1，合上F2處的分段開關(guān)或刀閘，然后再合上變電站開關(guān)S1，若跳閘，故障點(diǎn)在F1至F2之間（1.1.3證明故障點(diǎn)不在S1至F1之間），否則在F2至L之間，繼續(xù)執(zhí)行（5）。

（5）斷開變電站開關(guān)S1，合上F3處的分段開關(guān)或刀閘，然后再合上變電站開關(guān)S1，按照故障點(diǎn)M的設(shè)定，線路跳閘，確認(rèn)故障點(diǎn)在F2至F3之間，線路段S1至F3，F(xiàn)4至L，均為非故障線路段。

1.2? 非故障線路段恢復(fù)供電

按照（5）試送結(jié)果，判斷M的位置在分段處F2至分段處F3之間。

（1）在F3處斷開分段開關(guān)或拉開刀閘，合上變電站開關(guān)S1（備注：1.1.5變電站開關(guān)S1已跳閘，因此，在開始執(zhí)行1.2.1時(shí)，變電站開關(guān)S1仍在分閘位置），對S1至F3線路段恢復(fù)送電。

（2）在F4處確認(rèn)分段開關(guān)在斷開位置或刀閘在拉開位置，合上環(huán)網(wǎng)開關(guān)L，由線路S2通過環(huán)網(wǎng)開關(guān)L對F4至L段線路復(fù)電。

（3）對F3至F4線路段轉(zhuǎn)檢修處理。

1.3? 單相接地情況分析

對于Y-△接線的變壓器（10 kV側(cè)為△接線），單相接地不會(huì)引起跳閘，線路合于故障點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)接地告警現(xiàn)象，與跳閘現(xiàn)象類同，隔離故障點(diǎn)辦法類同1.1所述，非故障線路段復(fù)電與1.2所述類同。

由于線路單相接地時(shí)不跳閘，處理時(shí)，但試送時(shí)出現(xiàn)線路單相接地的現(xiàn)象，需要由調(diào)度員遠(yuǎn)方斷開開關(guān)。雖然按照調(diào)度規(guī)程，允許單相接地線路繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，但線路單相接地時(shí)，接地點(diǎn)附近人身觸電風(fēng)險(xiǎn)也成倍增加，因此試送出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象時(shí)建議斷開變電站開關(guān)[5]。

2? 分段試送故障查找法的用時(shí)分析

由于配網(wǎng)線路長，路徑復(fù)雜，大部分分段處的開關(guān)、刀閘沒有遙控功能，須要檢查人員到現(xiàn)場操作才能實(shí)現(xiàn)分段。以下按照檢查人員只有一組的情況下討論分段試送的用時(shí)。

2.1? 分段試送前的總耗時(shí)

假設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)L常在分閘狀態(tài)。按照1.1所述的試送經(jīng)過，操作人員須在分段試送前先后到達(dá)分段點(diǎn)F1～F4，并最后在F1處，等待調(diào)度員對線路S1至F1線路段的試送結(jié)果，即該組檢查人員應(yīng)先到達(dá)F4，并依次到達(dá)F3、F2、F1。假設(shè)從供電分局配電部到達(dá)線路上任意分段處的時(shí)間為T0，兩個(gè)分段處之間的行走耗時(shí)如圖2所示，即：

{M為故障點(diǎn)，圖中的代數(shù)定義如下：

T0：配電部到達(dá)其中一個(gè)分段點(diǎn)的時(shí)間（假設(shè)時(shí)間等同）

T12：從分段處F1到達(dá)分段處F2的路程時(shí)間

T23：從分段處F2到達(dá)分段處F3的路程時(shí)間

T34：從分段處F3到達(dá)分段處F4的路程時(shí)間

T4L：從分段處F4到聯(lián)絡(luò)開關(guān)處L的路程時(shí)間}

分段試送需要先到各分段處操作，只有先到達(dá)F4，再依次從F4到達(dá)F1的次序，重復(fù)往返的次數(shù)最少，因此分段試送準(zhǔn)備階段最少耗時(shí)為，配電部到達(dá)F4的路程時(shí)間，加上F1-F4各分段點(diǎn)之間的路程時(shí)間，即：

T試送前=T0+T12+T23+T34

{T0、T12、T23、T34定義與圖2所示一致}

2.2? 分段試送耗時(shí)

忽略遙控開關(guān)分合閘時(shí)間和線路保護(hù)跳閘時(shí)間。按照1.1所述過程，供電分局操作人員在分段試送前，起始位置為F1。對線路段逐級試送，直至分段處F3的開關(guān)或刀閘合閘時(shí)，通過站內(nèi)開關(guān)S1送電，線路出現(xiàn)故障現(xiàn)象（跳閘或接地告警）。即現(xiàn)場操作人員必須先后到達(dá)F2和F3，即F1至F2，以及F2至F3路程時(shí)間的總和為試送期間的耗時(shí)。

T試送= T12+ T23

因此總耗時(shí)：

T分段試送=T試送前+T試送=T0+2（T12+T23）+T34

{T0、T12、T23、T34定義與圖2所示一致}

3? 通過“二分法”提升分段試送故障查找法的效率

3.1? 10 kV配網(wǎng)線路分段試送的問題分析

分段試送故障查找法的辦法，思路簡明清晰，但實(shí)施上存在兩點(diǎn)問題。一是現(xiàn)場人員須要到達(dá)所有相關(guān)分段處操作一遍，耗時(shí)多;二是站內(nèi)開關(guān)動(dòng)作次數(shù)偏多。

按照1.1所述示例，現(xiàn)場操作人員先后到達(dá)分段處F1、F2處合上開關(guān)或刀閘，調(diào)度對站內(nèi)開關(guān)分別遙控合、分1次。操作人員到達(dá)分段處F3處合上開關(guān)或刀閘時(shí)，調(diào)度員對站內(nèi)開關(guān)遙控合閘，線路立即跳閘或接地告警，然后線路跳閘或調(diào)度員遙控分閘，現(xiàn)場操作人員在分段處F3斷開開關(guān)或拉開刀閘后再合上站內(nèi)開關(guān)，全過程站內(nèi)開關(guān)動(dòng)作了7次。

3.2? “二分法”隔離故障與復(fù)電的主要思路

依據(jù)現(xiàn)場勘察，選取有利于故障隔離并恢復(fù)重要用戶或部分用戶供電的主干線分段開關(guān)作為“二分點(diǎn)開關(guān)”（優(yōu)先選取線路的1/2處）。以圖2為示例說明，假設(shè)以分段處F2為二分點(diǎn)，對線路一分為二，則：

（1）當(dāng)M點(diǎn)發(fā)生永久性短路故障時(shí)，變電站S1開關(guān)跳閘，重合失敗。線路維護(hù)人員到達(dá)分段處F2，拉開刀閘或斷開開關(guān)。

（2）退出變電站開關(guān)S1的重合閘功能。

（3）合上變電站開關(guān)S1，若跳閘，故障點(diǎn)在S1與F2之間，否則在F1至L之間，繼續(xù)執(zhí)行3.2.4。

（4）斷開變電站開關(guān)S1，線路維護(hù)人員先合上F2處的分段開關(guān)或刀閘，再到達(dá)F3處拉開刀閘或斷開開關(guān)，然后再合上變電站開關(guān)S1，若跳閘，故障點(diǎn)在F2與F3之間（（3）證明故障點(diǎn)不在F1至F2之間），否則在F3至L之間，繼續(xù)執(zhí)行（5）。

（5）斷開變電站開關(guān)S1，線路維護(hù)人員先合上F3處的分段開關(guān)或刀閘，再到達(dá)F4處拉開刀閘或斷開開關(guān)，然后再合上變電站開關(guān)S1，按照故障點(diǎn)M的設(shè)定，線路跳閘，確認(rèn)故障點(diǎn)在F3至F4之間（（3）證明故障點(diǎn)不在F2至F3之間）。S1至F3，與L至F4段線路為非故障線路段。

（6）現(xiàn)場操作人員返回至F3斷開開關(guān)或拉開刀閘后，調(diào)度員通過遙控站內(nèi)開關(guān)S1恢復(fù)S1至F3段線路供電，然后操作人員到達(dá)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)L，線路S2通過環(huán)網(wǎng)開關(guān)L對L至F4段線路復(fù)電。

3.3? “二分法”耗時(shí)分析

3.3.1? “二分法”執(zhí)行前準(zhǔn)備時(shí)間

忽略開關(guān)操作以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。按照3.2敘述過程，“二分法”執(zhí)行前準(zhǔn)備時(shí)間僅為到達(dá)二分點(diǎn)F2的路程時(shí)間，因此

3.3.2? “二分法”執(zhí)行耗時(shí)分析

忽略開關(guān)操作以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。按照3.2，操作人員到達(dá)的分段點(diǎn)依次為F2、F3、F4，其中，到達(dá)F4后，再返回F3一次，按照圖2所標(biāo)注各分段點(diǎn)之間的路程耗時(shí)，以S1至F3復(fù)電的耗時(shí)作為“二分法”的耗時(shí)，則：

因此：

當(dāng)2T12+T23-T34>0時(shí)，“二分法”比分段試送省時(shí)間;

當(dāng)2T12+T23-T34≤0時(shí)，“二分法”不比分段試送優(yōu)勝。

因?yàn)槎贮c(diǎn)是經(jīng)過現(xiàn)場勘察選定的分段點(diǎn)，具有一分為二的特點(diǎn)，2T12+T23-T34>0的條件不難實(shí)現(xiàn)。

3.3.3? 特例分析

假設(shè)F4為二分點(diǎn)，F(xiàn)4至聯(lián)絡(luò)開關(guān)L之間有多個(gè)分段點(diǎn)未標(biāo)示出來。執(zhí)行前耗時(shí)與3.3.1同，即=T0

按照圖2設(shè)定（故障點(diǎn)在F3至F4之間），斷開F4，從站內(nèi)開關(guān)S1對S1至F1的線路試送，線路跳閘?？膳袛喙收宵c(diǎn)在S1至F4之間。操作人員到達(dá)聯(lián)絡(luò)開關(guān)L，由線路S2通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)L對F4至L段線路復(fù)電，耗時(shí)=T4L，已達(dá)到事故處理復(fù)電時(shí)間統(tǒng)計(jì)要求。即總耗時(shí)為：

{T0、T12、T23、T34、T4L定義與圖2所示一致}

因此：

當(dāng)2（T12+T23）+T34-T4L>0時(shí)，“二分法”比分段試送省時(shí)間;

當(dāng)2（T12+T23）+T34-T4L≤0時(shí)，“二分法”不比分段試送優(yōu)勝。

因?yàn)槎贮c(diǎn)是經(jīng)過現(xiàn)場勘察選定的分段點(diǎn)，具有一分為二的特點(diǎn)，2（T12+T23）+T34-T4L>0的條件不難實(shí)現(xiàn)。按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，特例情況

采取“二分法”，線路帶電的時(shí)間會(huì)更早。此外，因?yàn)镕4是二分點(diǎn)，復(fù)電后50%或以上負(fù)荷快速復(fù)電，有利于電網(wǎng)經(jīng)營和安全運(yùn)行。

3.4? 站內(nèi)開關(guān)動(dòng)作次數(shù)分析

按照3.2所述示例，現(xiàn)場操作人員先后到達(dá)分段處F2、F3分?jǐn)嚅_關(guān)或拉開刀閘，調(diào)度對站內(nèi)開關(guān)分別遙控合、分1次。然后操作人員到達(dá)F4處分?jǐn)嚅_關(guān)或拉開刀閘，調(diào)度員對站內(nèi)開關(guān)遙控合閘，線路立即跳閘（或接地告警，調(diào)度員遙控分閘），確認(rèn)接地點(diǎn)。待現(xiàn)場操作人員回到分段處F3斷開開關(guān)或拉開刀閘后，再合上站內(nèi)開關(guān)，全過程站內(nèi)開關(guān)動(dòng)作了7次。變電站站內(nèi)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)與10 kV配網(wǎng)線路分段試送故障查找辦法相當(dāng)。

4? 實(shí)際應(yīng)用情況和成效

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)經(jīng)過供電分局、供電所現(xiàn)場勘察，選取有利于故障隔離并恢復(fù)重要用戶或部分用戶供電的主干線分段開關(guān)作為“二分點(diǎn)開關(guān)”（優(yōu)先選取故障線路段的1/2處），以確?！岸贮c(diǎn)”的合理性。此外，在生產(chǎn)工作中，應(yīng)及時(shí)在系統(tǒng)圖和紙質(zhì)環(huán)網(wǎng)方式圖增加“二分點(diǎn)”做標(biāo)識(shí)，動(dòng)態(tài)管理，與現(xiàn)場環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化同步更新，確?！岸贮c(diǎn)”的正確性。只有合理、正確選取二分點(diǎn)，才可能在10 kV配網(wǎng)線路事故中發(fā)揮“二分法”的效果。

此外，積極開展技改工作，充分利用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，對分段開關(guān)，特別是“二分點(diǎn)”開關(guān)配置遙控功能，可有效進(jìn)一步提高配網(wǎng)10 kV線路事故處理的效率。一是因?yàn)檫b控功能的配置，可減少事故處理現(xiàn)場操作人員須到達(dá)的分段點(diǎn)的數(shù)目，減少路程時(shí)間;二是通過遙控取代現(xiàn)場操作，有效消除現(xiàn)場操作人員的觸電可能，降低電力操作的人身風(fēng)險(xiǎn)。

截至2019年12月31日，中山地區(qū)累計(jì)全社會(huì)用電量突破300億千瓦時(shí)，經(jīng)過多年的配網(wǎng)建設(shè)，10 kV配網(wǎng)線路總長度超過1.5萬公里，公用線路環(huán)網(wǎng)率98.23%。如表1所示，2018年，深耕配網(wǎng)建設(shè)多年，永久性故障平均處理時(shí)間控制在89分鐘左右。但受到硬件技術(shù)指標(biāo)的制約，線路投資或技術(shù)改造難以及時(shí)實(shí)施，可靠性指標(biāo)難以繼續(xù)提升。

2019年，全面使用“二分法”，通過管理手段加速對故障點(diǎn)的查找和定位，配網(wǎng)事故平均停電時(shí)間較2018年縮短33分鐘，10 kV配網(wǎng)事故平均停電時(shí)間控制在66分鐘左右。讓縣區(qū)享受到類似城區(qū)的高供電可靠性，為城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了最有力的電力保障。2020年，全面鋪開對配網(wǎng)線路分段開關(guān)的遙控功能技改工程，梳理“二分點(diǎn)”開關(guān)1 991個(gè)，52.28%配置遙控功能。通過對“二分點(diǎn)”的遙控，更有效判斷故障段出現(xiàn)的可能，配網(wǎng)事故平均停電時(shí)間進(jìn)一步縮短19分鐘，控制在47分鐘左右。

5? 結(jié)? 論

可靠的應(yīng)急處置機(jī)制是高質(zhì)量發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)保障。10 kV配網(wǎng)線路的事故處理，直接與用戶供電相關(guān)，關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)作業(yè)能否正常進(jìn)行，決不能掉以輕心。10 kV配網(wǎng)自動(dòng)化集約化、智能化的發(fā)展，對配網(wǎng)線路事故處理幫助時(shí)巨大的，但我們也不能輕視其中的缺失。特別在配網(wǎng)事故應(yīng)急處置期間，應(yīng)該發(fā)揮好調(diào)度統(tǒng)籌作用，才可能控制好10 kV配網(wǎng)線路事故平均停電時(shí)間。

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作者簡介：古俊賢（1981—），男，漢族，廣東梅縣人，工程師，工程碩士，研究方向：電力安全管理。