配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)研究

李鑫　劉婧

摘 要：現(xiàn)如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，人們對(duì)電力資源的需求不斷增加。配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)直接決定供電安全和穩(wěn)定，對(duì)于配電網(wǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成的損失也是難以估量的，因此，如何高效解決配網(wǎng)故障問題，實(shí)施配網(wǎng)智能化管理，是現(xiàn)階段電力企業(yè)需要解決的重要問題，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為提高配網(wǎng)運(yùn)行和自愈性奠定了重要的基礎(chǔ)。電力企業(yè)要著力研究當(dāng)前社會(huì)用電情況，完善并優(yōu)化配網(wǎng)系統(tǒng)，探索配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，第一時(shí)間分析、研究并處理故障，充分保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為人們提供良好的供電服務(wù)，持續(xù)推動(dòng)電力企業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化;故障處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.021

電力系統(tǒng)正朝著智能化、自動(dòng)化發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)也日趨復(fù)雜，出現(xiàn)線路故障的概率逐漸增加。配網(wǎng)自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一，也是擴(kuò)大供電能力、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高供電可靠性和供電質(zhì)量的重要手段。隨著新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，在提高配網(wǎng)的質(zhì)量和效率方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。為滿足社會(huì)不斷提高的用電量、電力穩(wěn)定性要求，要及時(shí)采取措施快速定位故障，提高配網(wǎng)工作效率。在配網(wǎng)自動(dòng)化中出現(xiàn)不同的故障，需要結(jié)合實(shí)際情況，采取最為有效的處理措施。只有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，才能保證故障處理模式的合理性，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 配電網(wǎng)故障自動(dòng)排除技術(shù)的重要性

配電網(wǎng)自動(dòng)化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、信息管理技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控及管理的信息化、自動(dòng)化。作為智能信息時(shí)代的產(chǎn)物，配電網(wǎng)故障自動(dòng)處理技術(shù)可以利用自動(dòng)化技術(shù)檢測(cè)配電網(wǎng)的故障，并分析研究故障，可以在發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，初步限制故障，減小故障范圍，避免故障持續(xù)傳播。配電網(wǎng)故障自動(dòng)處理技術(shù)可以為用戶提供可靠的供電服務(wù)，提高事故處理效率，充分保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等手段，完成配電網(wǎng)各種運(yùn)行信息的采集，根據(jù)配電網(wǎng)運(yùn)行狀況制定配電網(wǎng)運(yùn)行策略，完成配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證配電網(wǎng)高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 影響配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接決定了配電網(wǎng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是故障位置能否準(zhǔn)確、快速地確定。配電網(wǎng)各部分的匹配性和兼容性將影響自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。人員配備水平將決定配電網(wǎng)的使用效率。配電網(wǎng)通信設(shè)備是否暢通，終端系統(tǒng)是否穩(wěn)定，將在一定程度上影響配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信技術(shù)

3.1 光纖通信技術(shù)

傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)等是光纖通信技術(shù)的主要特點(diǎn)，但是由于其投入成本高、工程量大，制約了光纖通信技術(shù)的發(fā)展。隨著我國(guó)光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上的光纖價(jià)格急劇下降。目前，光纖通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，將配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備DTU應(yīng)用于光纖通信技術(shù)中，選用光纖專用線信道作為主要通信技術(shù)。專用線信道選用光纖作為傳輸介質(zhì)，而光纖設(shè)備一般與光纜相連，是傳輸光纖數(shù)據(jù)的主要設(shè)備。光端機(jī)主要通過EIA/RS—232/485接口連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備。

光纖專用線信道的配置模式主要分為從機(jī)模式、環(huán)路通信對(duì)等模式和雙環(huán)路自愈網(wǎng)絡(luò)。光纖專用線信道的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸時(shí)延小、易于控制等，但是其不具有主動(dòng)報(bào)告通信機(jī)制，無法反映高透光率的特性[2]。

3.2 公共網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)

公用網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)只應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的DTU和FTU。目前，公共網(wǎng)絡(luò)中有兩種無線通信技術(shù)，即碼分多址（CDMA）、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）。GPRS主要應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的GSM。

GPRS通信網(wǎng)絡(luò)可以傳輸實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)，也可以傳輸連續(xù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。作為一種新型數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，GPRS具有許多優(yōu)點(diǎn)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主機(jī)一般不超過1 024字節(jié)，數(shù)據(jù)包傳輸延時(shí)不超過1 500毫秒，GPRS通信網(wǎng)絡(luò)最高在線率可達(dá)95%以上[3]。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理措施

4.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化

為保證配網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在設(shè)置配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)時(shí)，要檢查開關(guān)參數(shù)、指標(biāo)等，只有滿足安全要求和設(shè)計(jì)規(guī)范，才能投入使用。如果檢測(cè)過程中出現(xiàn)觸點(diǎn)不靈敏、規(guī)格不符合規(guī)定等問題，必須及時(shí)更換。如果有必要，可以在配網(wǎng)中增加饋線終端智能監(jiān)測(cè)裝置，利用配網(wǎng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，避免由于配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)發(fā)生故障導(dǎo)致的停電問題。

4.2 精細(xì)化故障定位

4.2.1 行波故障定位

行波振幅可以指示傳播方向呈指數(shù)變化。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以通過改變行波振幅確定斷層位置。當(dāng)行波通過失效點(diǎn)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行反射，然后根據(jù)行波衰減計(jì)算失效點(diǎn)距離。

在實(shí)際應(yīng)用中，同一信號(hào)源形成的行波在線路檢測(cè)端注入配電網(wǎng)，行波發(fā)生故障后，傳播速度和傳輸時(shí)間都會(huì)發(fā)生變化，利用行波的特性計(jì)算出故障的準(zhǔn)確位置。通常在模糊定位后定位行波故障，可以縮短故障定位時(shí)間，提高工作效率。

4.2.2 分布式故障定位

利用行波故障定位原理實(shí)現(xiàn)分布式故障定位。在定位過程中，將傳統(tǒng)的故障定位裝置從變電站二次側(cè)轉(zhuǎn)移到線路上，可以確定故障位置和斷面，縮短修復(fù)時(shí)間，提高供電可靠性，避免故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。

相較于傳統(tǒng)的故障定位和檢測(cè)方法，分布式故障定位在解決T型接線等復(fù)雜結(jié)構(gòu)線路故障方面效果更好，電流行波采集更為逼真，從而保證定位精度。系統(tǒng)還可以根據(jù)雷電電流的行波分析時(shí)域，并根據(jù)雷電電流的極性和能譜分析結(jié)果識(shí)別雷電故障[4]。

4.2.3 小比例尺模糊定位

小比例尺模糊定位要求在線路的所有分支檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置多個(gè)分支檢測(cè)裝置，對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該方法檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果更直接，但精度相對(duì)較低。該方法已應(yīng)用于許多傳統(tǒng)的線路故障檢測(cè)工作，取得了良好的檢測(cè)效果。然而，在電網(wǎng)內(nèi)部復(fù)雜度較高、能耗增加的情況下，該方法只能在較淺的層次上研究故障定位，明確故障傳輸位置的區(qū)域類別。然而，通常與其他故障定位方法結(jié)合使用，無法獲得準(zhǔn)確的故障定位結(jié)果。

4.3 故障區(qū)自動(dòng)隔離與恢復(fù)

在電力系統(tǒng)配網(wǎng)中，自動(dòng)化開關(guān)主要分為負(fù)荷開關(guān)和斷路器開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)用于輸電線路的分段、連接，斷路器開關(guān)則能夠連接饋線與變電站。加裝自動(dòng)化開關(guān)元件后，在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)下，電力系統(tǒng)能夠主動(dòng)隔離故障區(qū)段，縮短查找故障的時(shí)間，同時(shí)，進(jìn)一步提高供電效率，為快速恢復(fù)供電創(chuàng)造有利條件。故障區(qū)自動(dòng)隔離與恢復(fù)需要判斷故障區(qū)段屬于過流短路故障、瞬時(shí)故障，還是屬于接地故障，通過重合閘功能，自動(dòng)恢復(fù)供電。

4.4 規(guī)范操作

做好過壓、過流保護(hù)，做好閉鎖保護(hù)，減少區(qū)域斷電。例如，可以在接地側(cè)刀閘操作孔上安裝電磁鎖，為降低周圍磁場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化開關(guān)性能的影響，還可以利用新增裝置，增加其運(yùn)行的靈敏度，提高配網(wǎng)的可靠性和安全性。

在此基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)運(yùn)維和管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，通過專題講座、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐等形式，確保運(yùn)維和管理人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求操作自動(dòng)化開關(guān)，避免暴力閉合，因過流燒毀開關(guān)。同時(shí)，避免出現(xiàn)操作失誤的情況，導(dǎo)致相間短路，進(jìn)而造成裝置擊穿等問題。

4.5 注意事項(xiàng)

在探索國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)于線路故障快速定位裝置，要不斷提高其可靠性、有效性、準(zhǔn)確性。

從系統(tǒng)升級(jí)角度分析，要定期拓展和維護(hù)快速定位系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確度和數(shù)據(jù)采集精度，避免由于系統(tǒng)問題導(dǎo)致判斷失誤。

從系統(tǒng)優(yōu)化角度分析，要優(yōu)化和升級(jí)故障定位系統(tǒng)，按照智能診斷要求構(gòu)建分層數(shù)據(jù)體系，不斷提高算法模型的有效性和科學(xué)性，借鑒配網(wǎng)線路故障處理工作經(jīng)驗(yàn)，確?？焖賹?shí)現(xiàn)故障處理和故障數(shù)據(jù)匹配。

在實(shí)際工作中，要快速定位系統(tǒng)中的關(guān)鍵內(nèi)容，圍繞線路故障，深入推進(jìn)配網(wǎng)智能化建設(shè)，并通過多種方式開展操作實(shí)訓(xùn)和知識(shí)教育，尤其是在故障快速定位系統(tǒng)得到高效率、高質(zhì)量的應(yīng)用以后，必須提高操作人員的技能水平，加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)。

4.6 配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備DTU、FTU公網(wǎng)無線通信技術(shù)

造價(jià)成本低、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差、傳輸速率慢等是配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備DTU、FTU公網(wǎng)無線技術(shù)的突出特點(diǎn)。由于配電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和形式，如果出現(xiàn)故障，可以通過公網(wǎng)無線通信技術(shù)單元向主站發(fā)出信號(hào)，通過配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備DTU、FTU開關(guān)的保護(hù)功能，切實(shí)做好故障隔離，判斷是否屬于瞬時(shí)故障、過流短路故障或接地故障等報(bào)送故障類型，并報(bào)送故障位置[5]。

4.7 運(yùn)行維護(hù)

4.7.1 智能監(jiān)測(cè)

通過上文的分析可知，可以通過嵌入方式，在配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)線路中安裝電壓、電流、行程等傳感器，并配合濕度傳感器、SF6傳感器、溫度傳感器等，確保狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等處于正常狀態(tài)。如果這些參數(shù)已經(jīng)超過配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的安全閾值，IED模塊此時(shí)會(huì)向DTU模塊發(fā)出告警信息，在聲音告警和三維顯示的基礎(chǔ)上，顯示狀態(tài)數(shù)據(jù)、開關(guān)位置等，將這些數(shù)據(jù)信息作為運(yùn)行維護(hù)的依據(jù)。

由于運(yùn)行維護(hù)工作量較大，為構(gòu)建基礎(chǔ)框架，可以增設(shè)IED狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，同時(shí)配合各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用傳感器等有效分析其絕緣特性、機(jī)械特性、熱特性等，確保其處于正常運(yùn)行狀態(tài)，在全面監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，這一操作能夠減少人工投入。

4.7.2 重點(diǎn)維護(hù)

第一，配套運(yùn)維。在運(yùn)維過程中，不僅要開展輔助設(shè)施的防控，而且要做好開關(guān)保護(hù)。配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)運(yùn)行過程中需要調(diào)控和保護(hù)電纜、傳感器等配套裝置，使其符合電力規(guī)范及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

在線纜運(yùn)行與維護(hù)的過程中，要利用紅外感應(yīng)裝置等測(cè)定護(hù)套是否存在異常，線纜的絕緣是否存在問題，測(cè)試線纜絕緣系數(shù)，杜絕由于電纜絕緣而引起的自動(dòng)化開關(guān)拒動(dòng)或誤動(dòng)。在設(shè)置傳感器裝置的過程中，要盡量選擇靈敏度較高的傳感器以及配合保護(hù)裝置，科學(xué)確定安裝位置，降低由于傳感器損壞、運(yùn)行異常等情況，影響自動(dòng)化開關(guān)的正常運(yùn)行。

第二，開關(guān)運(yùn)維。初步檢查發(fā)現(xiàn)沒有問題以后，可以安全標(biāo)準(zhǔn)逐步測(cè)試，判斷自動(dòng)化開關(guān)是否存在安全隱患。檢查配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)質(zhì)量等，確定其中的關(guān)鍵部件是否已經(jīng)破損、老化。如果維修后其可靠性仍然不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，可以根據(jù)具體決定是否作出報(bào)廢處理。如果的確存在問題，則要先通過相應(yīng)的傳感器，測(cè)定自動(dòng)化開關(guān)中各部分的性能情況，確定故障點(diǎn)，進(jìn)而查找故障因素，逐一拆檢，維修或更換故障零件。

5 結(jié)語

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是控制和監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行情況的自動(dòng)化系統(tǒng)，具備配網(wǎng)、故障處理、分析應(yīng)用及與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)互連等功能。作為現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通過處理配電網(wǎng)在線、離線數(shù)據(jù)，綜合地理位置信息、配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，組成一個(gè)完善的自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，電力用戶對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和供電質(zhì)量的要求逐步提高。

配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)直接決定供電安全和穩(wěn)定，對(duì)于配電網(wǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成的損失也是難以估量的，因此，如何高效解決配網(wǎng)故障問題，實(shí)施配網(wǎng)智能化管理，是現(xiàn)階段電力企業(yè)需要解決的重要問題，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為提高配網(wǎng)運(yùn)行和自愈性奠定了重要的基礎(chǔ)。因此，電力企業(yè)要不斷研究和分析電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理技術(shù)，為電力用戶提供良好的供電服務(wù)，進(jìn)一步提高電力企業(yè)供電質(zhì)量，推動(dòng)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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