配網自動化技術在自動化配電網中的應用

劉絢琛

國網甘肅省電力公司蘭州供電公司西固供電分公司，甘肅 蘭州 730070

0 引言

在研究配網自動化技術對自動化配電網供電可靠性的影響時，電力企業與研究人員首先需要了解配網自動化技術及應用的主要設備，同時應明確自動化配電網的主要組成，然后以此為依據，根據相應的配網運行實例進行配網自動化技術的可靠性分析[1]。這樣才可以明確配網自動化技術在自動化配電網穩定供電中的積極影響，同時發現其中存在的技術問題，并使其得到合理優化。這對于自動化配電網的穩定運行起到積極的促進作用，充分滿足當今社會的用電需求，以為電力企業的經營與發展提供足夠的技術支撐。

1 配網自動化技術及其主要設備

1.1 配網自動化技術

配網自動化技術是以自動化技術、人工智能技術、GIS系統、電子信息技術及計算機網絡技術等多種先進的現代化技術和系統為基礎，對自動化配電網進行合理布局，實時監測其運行狀態的一種技術[2]。通過配網自動化技術的合理應用，可讓配網的整個運行過程得到良好控制，從而最大限度地防止配網運行出現故障，讓配網始終保持在可靠運行狀態。這樣可為現代化電網建設、管理及其服務質量的提升奠定良好的技術基礎，從而進一步促進自動化配電網的自動化與智能化發展[3]。

1.2 配網自動化技術的主要設備

配網自動化技術設備主要包括真空柱上的自動化斷路器成套設備和自動化配電網成套設備。自動化斷路器成套設備需要在戶外的柱上安裝，其主要組成部分包括斷路器、測量設備、控制設備、調節設備、保護設備、連接線、支撐架構、外殼等附件；自動化配電網成套設備的主要組成部分包括斷路器、隔離開關、電壓互感器、避雷器、自動化終端和連接在其間的電纜等[4]。

2 自動化配電網的組成

在建設現代自動化配電網的過程中應用配網自動化技術，可以讓配電網自動進行供電運行的控制與調節，從而顯著提升配電網運行效率和質量，并進一步確保配電網運行的可靠性。目前，自動化配電網的主要組成包括自動化饋線系統、故障定位系統、配電系統及一體化調配系統等[5]。

在具體應用中，配網自動化技術也可以應用在自動化配電網的分段器、重合器等各種重要設備中。在配電網的自動化運行過程中，分段器屬于負荷開關功能部件，其主要作用是隔離斷口，主要組成部分包括控制器、隔離刀閘、可切除負荷的滅弧室等。分段器本身并不能斷開短路電流，而是按照相應的條件來開合或關閉短路電路。在自動化配電網中，重合器也是十分重要的組成部分，重合器通常在戶外線路上設置，其主要作用是在瞬時故障時快速恢復電路，從而達到故障的永久性隔離及重合閘自動化效果[6]。在自動化配電網的運行過程中，重合器會以設定好的電路分段及重合順序為依據，按照電路實際的運行情況實現自動斷開或重合操作，同時可以在自動斷開或重合之后再實現自動化的復位和閉鎖。一般情況下，分段器需要和重合閘配合使用[7]。分段器與重合閘在配電線路中的配合使用如圖1所示。

圖1 分段器與重合閘在配電線路中的配合使用示意圖

如圖1所示，當電流從分段器FD2及FD4中經過時，分段器保護范圍內會產生過流故障或永久性短路故障。在此過程中，可采用控制器記錄后備保護過程中的故障電流開斷次數，再借助分段器對記憶次數進行整定。在此之后，實現自動分閘閉鎖操作，從而讓故障斷流得到隔離保護。在分段器動作之后，重合器中的CH1及CH2會和其他未發生故障的線路重合，從而保障配網線路的可靠運行[8]。

3 配網自動化技術對自動化配電網供電可靠性的影響

3.1 案例分析

為了研究配網自動化技術對自動化配電網供電可靠性的影響，選擇某區域2020年和2021年（配網自動化技術覆蓋率不同）的自動化配電網故障情況為研究對象。在研究的供電區域內，自動化技術覆蓋率在2020年達到32.19%，在2021年達到51.42%。根據該區域電力企業的配網故障記錄可知，在2020年，該供電區域內共出現42 999起中壓停電故障，其中，有14 350起架空線路故障、5 830起用戶設備故障、3 875起跌落式熔斷器故障、1 907起低壓配合設備故障維修停電、426起配變故障、246起開關類故障、150起電纜線路故障、50起環網柜故障，以及16 165起其他故障。此外，該供電區域2021年和2020年的中壓故障發生率及對比如表1所示。

根據表1數據，在配網自動化技術覆蓋率增加之后，各個地區的中壓故障率都降低了。由此可知，配網自動化技術在配網供電可靠性方面具有積極作用。

表1 供電區域2020年、2021年的中壓故障發生率統計表

3.2 配網自動化技術對供電可靠性的影響

根據相關實踐與研究，對于自動化配電網的供電可靠性，配網自動化技術的影響體現在數據的實時采集和監控、故障的自動定位和隔離、饋線的全面自動化和負荷的協調管理四個方面。

3.2.1 數據的實時采集和監控

在自動化配電網的運行中，數據的實時采集和積累是其自動化功能實現的基礎。在數據的實時采集和監控中，通過配網自動化技術的應用，可以讓自動化配電網的實際運行狀態得到全面的實時監測，并進行遠程操作與調節。以采集到的數據變化為依據，可及時發現自動化配電網運行中的故障隱患，從而大幅度降低各種設備設施的損壞率；同時，也可以減少人工形式的刀閘操作及現場巡查，讓自動化配電網對于故障有更快的響應速度，并進一步提升故障處理效率。

3.2.2 故障的自動定位和隔離

當線路中發生永久故障時，配網自動化技術會以故障定位系統為依據，對線路中的故障點進行自動定位，使故障點兩側設置的分段開關跳開，從而將故障區段隔離出去。之后，未發生故障的線路段中的分段開關會迅速合上，非故障段繼續保持正常供電。在配網自動化技術的支持下，整個過程都可以自動化完成，這樣不僅可及時隔離配網中的故障，確保供電可靠性，也可以大幅度節約人力與物力資源。

3.2.3 饋線的全面自動化

將配網自動化技術應用到自動化配電網，可讓整個配電線路實現自動化運行。通過遠程操控的方式，可管理與控制配電網中所有電力設備，如電容器的遠程投切控制及變壓器的遠程控制等，讓電力系統中的負荷始終保持在平衡狀態。通過饋線的自動化，配網線路中的瞬時故障開關也具備了自動合閘效果，從而顯著縮短故障停電時間。另外，應用配網自動化技術可以讓備用電源實現自動化切換，從而為供電可靠性提供保障。

3.2.4 負荷的協調管理

在自動化配電網中，配網自動化技術可對其負荷進行協調管理。在具體應用中，通過配網自動化技術，可監視用戶電力負荷狀況，并根據實際情況，通過可控負荷投切、降壓減負荷、拉路限電等自動化控制方式實現用戶負荷的協調管理，讓配電及用電這兩個關鍵環節得以良好協調，從而確保穩定供電。

4 配網自動化技術的主要問題及優化措施

雖然配網自動化技術的應用為自動化配電網供電穩定性帶來了很多的積極影響，但是就目前來看，配網自動化技術在具體應用中依然存在一定程度的不足。其中最主要的問題有3個：終端信息不能正確上傳；信號頻發；開關柜拒動。

4.1 終端信息不能正確上傳問題及優化措施

問題主要包括漏傳信息及終端斷開重聯后不能繼續將裝置信息傳遞到主站。針對以上問題，在優化中，需要更改終端軟件，使其充分滿足終端信息的實際上傳要求。通過相應的系統編程來禁止終端信息的漏發、漏傳情況，并對終端掉線重聯后的消息補發功能進行科學設置。通過這樣的方式，可確保終端信息的正確上傳，從而為自動化配電網的供電穩定性提供保障。

4.2 信號頻發問題及優化措施

信號頻發是指不停地將同一信號向主站上傳，經分析發現，該問題的主要原因是終端內部出現接線松動情況，或終端軟件出現問題。對于這些問題，在優化中，需要建立信息上報的科學機制。將同一信號在30 min內的最多上傳次數設置為5次，在上傳超出限值之后，系統可將上傳通道自動關閉，在2 h之后再將上傳通道恢復，這樣可有效解決信號頻發問題。

4.2.1 開關拒動問題及優化措施

在配網自動化技術的應用中，如果出現開關拒動問題，很容易導致自動化配電網中的故障無法及時切除，從而使其影響范圍進一步擴大，停電區域進一步擴大，停電時間進一步延長。為了避免此類問題的發生，在優化中，可將過流保護定值告警裝置投入終端，以此實現信號不動作出口的及時告警，以準確判斷故障位置。

例如，某自動化配電網線路故障如圖2所示。在c段出現故障時，若2#分段開關拒動，1#及3#分段開關會動作并閉鎖，在這樣的情況下，故障點在b段還是c段便難以判斷。如果將過流定值告警裝置投入各個終端，則1#和3#分段開關終端會上傳過流告警信號，這樣便可準確判斷得到故障點在c段線路。通過這樣的方式，可在開關拒動情況下及時發現故障點位置，待到故障解決之后，再對拒動的分段開關進行檢修，從而最大限度地確保自動化配電網供電的穩定性。

圖2 某自動化配電網線路故障示意圖

5 結束語

綜上所述，在自動化配電網的發展中，配網自動化技術發揮著不可或缺的作用。通過配網自動化技術的合理應用，可實現配網運行數據的實時采集和監控，可對配網中的故障進行自動化定位與隔離，讓配網饋線實現全面自動化，同時實現配網負荷的協調管理。由此可見，配網自動化技術對于自動化配電網供電的可靠性具有非常積極的作用。但是，在配網自動化技術的應用中，依然存在一些有待優化的問題，在具體應用中，電力企業與技術人員應對其主要問題進行深入分析，然后結合配網自動化技術和自動化配電網的實際情況，采取合理的措施進行優化，以此為自動化配電網的供電可靠性提供保障。