王鍵

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510800）

0 引言

10kV 是配電線路中的核心關(guān)鍵，但在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)不同的故障，影響到供電質(zhì)量，威脅供電安全。新時期，加強(qiáng)對10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的應(yīng)用分析，明確故障診斷、線路重構(gòu)的具體落實(shí)方式，可以讓10kV 配電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量得到提高，也從根本上解決了傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在的問題。

1 10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的發(fā)展概述

在配電網(wǎng)項(xiàng)目不斷擴(kuò)大的同時，電氣自動化系統(tǒng)在其中的作用也逐漸凸顯出來，作為工程運(yùn)行的關(guān)鍵，保證系統(tǒng)性能是每個工作人員都面臨的問題。從過往的經(jīng)驗(yàn)來看，一些細(xì)微的參數(shù)數(shù)值變動都可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題，因此技術(shù)人員需要對系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時性記錄，保證配電網(wǎng)項(xiàng)目得到控制，穩(wěn)定運(yùn)行。10kV 配電網(wǎng)是國家電網(wǎng)中最為關(guān)鍵的存在，但目前的自動化水平還需要得到進(jìn)一步提高，在實(shí)際調(diào)查過程中就地型模式和集中型模式較為常見，但這兩種模式在實(shí)際應(yīng)用過程中產(chǎn)生的效果各不相同，前者雖然成本較低且組網(wǎng)簡單，但對系統(tǒng)沖擊較大，需要多次分合后才能找到故障點(diǎn)，后者雖然能夠全面地檢測電網(wǎng)信息，但對通信網(wǎng)絡(luò)依賴性較強(qiáng)，成本較高，很難在邊遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)施。饋線自動化全面落實(shí)的今天，還需要不斷完善智能化、自動化效果，以此更好地解決故障，避免饋線跳閘問題。根據(jù)不完全統(tǒng)計，10kV配電線路中最為主要也是最為常見的故障為接地故障，饋線自動化技術(shù)的落實(shí)現(xiàn)了線路的智能化故障處理，在智能化、集中化、數(shù)字化的發(fā)展大環(huán)境下，需根據(jù)具體的故障類型，完善自動化功能，以此讓故障隔離、故障定位等工作得到落實(shí)，讓故障修復(fù)時間大范圍縮短，實(shí)現(xiàn)智能自動處理故障。自愈系統(tǒng)在10kV 配電網(wǎng)中應(yīng)用效果突出，自愈系統(tǒng)可以讓配電系統(tǒng)及時地檢測出故障問題，對危險狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，最大程度保證用戶正常用電，將故障帶來的影響降至最低[1]。

圖1 就地型自動化系統(tǒng)

圖2 協(xié)同自愈系統(tǒng)

2 10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的技術(shù)分析

饋線自動化在10kV 配電線路的運(yùn)行過程中得到了廣泛應(yīng)用，自愈系統(tǒng)作為其中的重要組成部分，借助人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等軟硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)控、監(jiān)測，能夠結(jié)合故障實(shí)際情況在第一時間展開處理，將故障控制在最小范圍內(nèi)。不僅如此，還可以對故障進(jìn)行預(yù)判分析，及時糾正潛在的故障問題，減少經(jīng)濟(jì)損失，高效修復(fù)故障，最大程度保證10kV 配電線路可以自動運(yùn)行，避免出現(xiàn)用戶斷電問題。自愈系統(tǒng)能夠根據(jù)10kV 配電線路的實(shí)際情況落實(shí)不同的處理手段，核心宗旨在于幫助10kV 配電線路正常穩(wěn)定運(yùn)行，最大程度控制因?yàn)楣收蠋淼慕?jīng)濟(jì)損失、電力損失。在使用自愈系統(tǒng)這一功能的過程中需要綜合考慮到線路的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)測控制，科學(xué)合理地選擇技術(shù)水平，配合故障分段隔離手段，有效降低故障處理中產(chǎn)生的問題。根據(jù)自愈系統(tǒng)的過往運(yùn)行情況來看，不僅需要具備良好的在線監(jiān)控技術(shù)，還需要對先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備進(jìn)行處理，不斷提高自愈系統(tǒng)本身的功能性。想要提高自愈系統(tǒng)水平，必須要引進(jìn)最新的技術(shù)設(shè)備，包括但不限于分支用戶分界斷路器、智能負(fù)荷開關(guān)、智能控制器、智能斷路器。另外，超導(dǎo)技術(shù)、電力電子技術(shù)、新儲能技術(shù)等方面的落實(shí)，在切斷電流上效果突出，如：負(fù)荷電流、零序電流，完成對故障區(qū)域的隔離，最大程度保護(hù)10kV 配電線路的正常運(yùn)行[2]。

圖3 配電網(wǎng)絡(luò)的快速自愈系統(tǒng)

3 10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的應(yīng)用方面

配電網(wǎng)改造工作逐漸推廣落實(shí)的背景下，配網(wǎng)自動化程度不斷提高，同時也對配網(wǎng)的運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性提出了全新的要求。作為當(dāng)前主要的供電技術(shù)，加強(qiáng)10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的應(yīng)用，可以更好處理故障，降低故障帶來的負(fù)面影響。

3.1 自愈系統(tǒng)的故障判斷

根據(jù)自愈系統(tǒng)的運(yùn)行原理來看，其是一種自我修復(fù)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中不僅可以在發(fā)現(xiàn)故障的第一時間確定故障的類型和位置，還能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)的自我修復(fù)，將其應(yīng)用在10kV 配電網(wǎng)內(nèi)，可以更好地幫助工作人員展開故障診斷，同時也為后續(xù)的重構(gòu)工作提供一定的輔助性作用，盡可能減少網(wǎng)絡(luò)丟失和負(fù)載。從故障診斷角度來看，自愈系統(tǒng)借助了深度學(xué)習(xí)技術(shù)、人工智能技術(shù)等手段學(xué)習(xí)過往的饋線運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并且建立形成數(shù)據(jù)集，以此完成對饋線故障問題的了解和掌握。在此基礎(chǔ)上如果發(fā)生故障，能夠根據(jù)預(yù)先建立好的故障集，判斷分析故障問題，根據(jù)故障分析處理程序采集得到的線路參數(shù)進(jìn)一步確定故障區(qū)域，并且將故障數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡?，通過主站打開、關(guān)閉信號，重建電路。故障診斷工作由自愈系統(tǒng)中的全局控制和局部控制兩個環(huán)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，一旦自愈系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了故障信號，兩個環(huán)節(jié)點(diǎn)就會立刻進(jìn)行分析、處理，并且發(fā)送出相應(yīng)的保護(hù)指令。需要注意的是，局部控制環(huán)節(jié)點(diǎn)、全局控制環(huán)節(jié)點(diǎn)是一種協(xié)同配合關(guān)系，不能獨(dú)立存在但也不是從屬關(guān)系。故障診斷由系統(tǒng)層完成，作為10kV 配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，本身較為復(fù)雜，主要任務(wù)在于測量、監(jiān)測、控制10kV 配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，對不同的信號、指標(biāo)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常信號，則會從系統(tǒng)層傳遞到過程層?？梢哉f，自愈系統(tǒng)讓10kV 配電網(wǎng)的運(yùn)行智能程度得到了進(jìn)一步提高。過程層會率先接收到系統(tǒng)層傳遞過來的信息，并且展開快速仿真、故障診斷，實(shí)現(xiàn)對異常信號的有效分析，進(jìn)一步提高控制效率，讓控制層能夠在最短時間內(nèi)完成處理方案。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，自愈系統(tǒng)應(yīng)用在10kV 配電網(wǎng)中，借助數(shù)據(jù)采集器完成網(wǎng)絡(luò)信號、輸出信號的采集，采集速率可達(dá)30M，不會出現(xiàn)傳輸延遲問題，也為后續(xù)的快速檢測、處理工作奠定基礎(chǔ)。最為關(guān)鍵的是，自愈系統(tǒng)內(nèi)具備應(yīng)急處理功能，在處理一些小的故障上效果突出，自愈效果較優(yōu)，故障判斷也比較準(zhǔn)確[3]。

3.2 自愈系統(tǒng)的重構(gòu)分析

在完成故障判斷的基礎(chǔ)上，還需要對10kV 配電網(wǎng)的線路進(jìn)行重構(gòu)，以此保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行?；谧杂到y(tǒng)展開的配電網(wǎng)重構(gòu)可以在短時間內(nèi)重新配置、恢復(fù)電源，盡可能地減少網(wǎng)絡(luò)丟失和負(fù)載。自動恢復(fù)供電系統(tǒng)由重合器和分段器構(gòu)成，但從實(shí)際應(yīng)用效果來看，這種自動恢復(fù)供電方式在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在一定的缺陷，為了最大程度確保重構(gòu)工作的順利進(jìn)行，在自愈系統(tǒng)中加入了自投技術(shù)，配合光纖差動保護(hù)技術(shù)，可以更好地完成重構(gòu)系統(tǒng)。以某10kV 配電網(wǎng)系統(tǒng)為例，在自愈系統(tǒng)檢測到了故障后，自愈保護(hù)裝置觸發(fā)了保護(hù)動作，斷路器開關(guān)跳閘，將線路故障100ms內(nèi)隔，在自投技術(shù)的輔助下，部分用戶的符合分值由另一側(cè)電源恢復(fù)供電，整個重構(gòu)過程控制在150ms 內(nèi)，用戶無法察覺，實(shí)現(xiàn)零停電的重構(gòu)。簡言之，在自投技術(shù)落實(shí)后，一旦發(fā)現(xiàn)故障會快速就地隔離，并且迅速恢復(fù)非故障區(qū)供電。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，自愈系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多功能應(yīng)急處理，不僅節(jié)約了自愈時間，也提高了自愈效果。在自愈系統(tǒng)重構(gòu)工作中，系統(tǒng)內(nèi)的控制層發(fā)揮了重要作用，讓自愈系統(tǒng)的防御能力得到提高，一旦接收到異常信號后，控制層會給出相應(yīng)的控制方案，并且給予實(shí)施控制方案。但需要注意的是，自愈系統(tǒng)重構(gòu)功能建立在約束條件下，自愈過程中需要全面考慮潮流約束、線路容量限制、電流限制、總線電壓約束、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束等方面內(nèi)容，同時還要確定交換機(jī)的操作次數(shù)，展開綜合性的判斷，以此減少網(wǎng)絡(luò)損失。在重構(gòu)功能中，自愈系統(tǒng)首先實(shí)現(xiàn)了自主就地隔離，在光纖差動技術(shù)保護(hù)下，電路的安全性得到了保護(hù)，同時借助自投技術(shù)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載分支，讓非故障區(qū)域的電源可以快速恢復(fù)供電，饋線分支也可以實(shí)現(xiàn)高效的現(xiàn)場保護(hù)隔離，不會影響到插座本身的運(yùn)行情況[4]。

3.3 自愈系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

在10kV 配電網(wǎng)中落實(shí)自愈系統(tǒng)，需要結(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況，在不同的供電區(qū)域內(nèi)落實(shí)針對性的自愈系統(tǒng)，中心城區(qū)的10kV 配電網(wǎng)一般為智能分布式饋線自動化運(yùn)行，因此在建立自愈系統(tǒng)中，需要配置成套開關(guān)，以此實(shí)現(xiàn)自動化、速斷、零序電流、重合閘、三遙功能等，其他不同區(qū)域根據(jù)具體的情況落實(shí)相對應(yīng)的自愈系統(tǒng)，構(gòu)建符合10kV 配電網(wǎng)發(fā)展需要的智能化系統(tǒng)功能。傳統(tǒng)的自愈系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在不同程度的問題，引入全新的技術(shù)原理，可以最大程度解決傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，從目前來看，國內(nèi)采用的是集中型10kV 配電網(wǎng)自愈方案，借助重合閘斷路器和FTU 完成自愈控制，但在處理單相接地故障時存在明顯延時，無法在故障的第一時間發(fā)出凍結(jié)命令，配電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)性能過于依賴監(jiān)控主機(jī)，需要主站程序具備較高的實(shí)時性和響應(yīng)能力。這種自愈系統(tǒng)對通訊光纖網(wǎng)絡(luò)提出了較高的要求，一旦通信過程出現(xiàn)問題，那么自愈系統(tǒng)的相關(guān)功能也會受到負(fù)面影響。傳統(tǒng)的自愈系統(tǒng)不僅對故障診斷具有一定的影響，能夠采用的重構(gòu)功能也相對固定，并不利于10kV 配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。新時期，借助自投技術(shù)、光纖差動保護(hù)技術(shù)，融入緊湊型的智能斷路器開關(guān)布局，可以實(shí)現(xiàn)短路電流分?jǐn)?，也能夠支持遠(yuǎn)程無線通訊，還能夠提供遙信遙測數(shù)據(jù)，確保在發(fā)生故障后可以第一時間隔離故障，并且不需要人為干預(yù)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果來看，在發(fā)生短路故障、單相接地故障、饋線短路故障等情況時，可以實(shí)現(xiàn)接地隔離，瞬時動作在100ms 內(nèi)。不僅如此，如果出現(xiàn)饋線過負(fù)荷也會展開相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)就地隔離。在人工智能技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展背景下，光纖設(shè)備的應(yīng)用可以有效降低成本，但在實(shí)際應(yīng)用自愈系統(tǒng)的過程中，需要綜合考慮配電網(wǎng)的實(shí)際需求，必要時也要選擇靈敏度更高、動作速度更快的保護(hù)技術(shù)。根據(jù)配電網(wǎng)自動化運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的智能化管理，為后續(xù)的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[5]。

圖4 應(yīng)用效果

4 結(jié)語

綜上所述，10kV 配電線路在國內(nèi)供電系統(tǒng)中應(yīng)用范圍較廣，受到不同地區(qū)環(huán)境的影響，路徑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，自愈系統(tǒng)作為饋線自動化的關(guān)鍵性存在，防范故障、處理故障等方面效果突出。不僅如此，10kV 配電線路的特殊性需要對饋線自動化自愈系統(tǒng)展開進(jìn)一步的優(yōu)化，以此最大程度保證配電線路的穩(wěn)定性和安全性。