浅析配电网自动化系统线路故障及其应用

李志红

摘 要：随着我国经济水平的不断提升，当前社会最为重要的建设项目之一便是城乡电网改造，这期间必然要用到用配电网自动化技术，其中包括馈线自动化技术以及配电管理系统两方面。配电自动化及管理系统具有实时性好，自动化水平高，管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量，提高对用户的服务效率，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益，因此，我们需要根据城区配电网发展的实际情况，充分运用当代科技手段，提高配电网的管理水平。本文详细分析了配电网自动化系统的典型模式以及馈线网的保护技术现状，指出了馈线自动化系统的方案设计方向。

关键词：配电网自动化系统;线路故障;应用

1 配电网自动化系统的典型模式及组成

配电网自动化系统是由SCADA系统和配电自动化的GIS系统组成，当前配电网自动化系统主要分为无主站馈线自动化系统、基于主站的配电自动化系统以及配电综合自动化系统等，首先是无主站的馈线自动化系统，这种模式不需要主站，利用自动化开关便可以完成全面保护措施，且当配电线路发生故障问题时，也可以对故障进行自动隔离，并全面恢复正常的运行模式。其次是基于主站的配电自动化系统，它主要依靠安装数据采集端以及计算机系统。在依靠通讯方法的前提下确保配电网的正常运行。

2 馈线自动化功能

首先是可以监测运行状态，其又可以被细分为正常状态以及事故状态两方面，电压幅值、电流、有功及无功功率、开关运行状态以及电量等均属于正常状态。且这种监测模式下会得出实时数据。在具备数据传送设备时，这些数据可以达到SCADA系统，而在缺少传输设备时，则可以在监测后进行保存。

其次是可以控制功能，其又可以被分为远方控制以及就地控制。远方控制分为分散式以及集中式，集中式是根据所获信息进行判断，根据判断进行针对性的控制。而分散式控制则是向馈线开关设备发出信息，且在综合判断之后对开关设备进行控制。除了以上控制方法外，在设备正常运行模式下，还可以实行优化控制方法，比如选择较小的运行方式以及在设备检修情况下进行网络重构等[1]。

再次是隔离故障区域，且可以及时恢复正常供电。当配电网发生永久性故障时，可利用开关设备的顺序进行故障区域的隔离，并在环网结构中实现负荷转供，从而及时恢复正常供电。在发生瞬时性故障时，还可利用开关自动重合进行恢复。

最后是无功补偿以及调节电压，配电网中的无功补偿装备主要安装在用户端以及变电站中，变电站中可以通过自动化系统进行控制调节，而用户端则依靠就地控制方法。

3 配电网自动化系统线路故障原因

3.1 用户设备方面

线路故障的主要原因便是用户设备出现故障问题，比如部分用户设备没有得到及时的维护，以致出现老化以及绝缘性能降低等问题，增大了配电网自动化系统出现故障的几率，进而影响了整个配电线路的正常运行，甚至还会发生跳闸等问题。

3.2 线路设备自身方面

一方面是电缆头的质量较低，使用劣质的电缆头，以致密封性能较差，经常出现接地不良问题，降低了自动化系统的使用性能。另一方面是配电线路没有得到及时改造，以致出现线路过长、老化问題，且零值以及防雷性能差等现象也会增大故障的发生几率。

3.3 外力破坏方面

夏季植物生长速度较快，以致线路与树木之间的距离小于安全范围，而大风天气会很容易折断树枝，这也增大了树枝触碰线路的几率，以致出现跳闸问题。同时，随着国家对环境保护的重视，鸟类数量也逐渐增多，而其在线路上栖息停留也成为线路跳闸的主要原因。除此之外，不规范的线路架设也会导致线路出现跳闸问题[2]。

3.4 网络设备设置方面

首先是电线杆塔的稳定性较差，电线杆容易出现倾斜问题，导致出现线路故障。其次是施工质量水平较低，线夹与设备没有充分连接，以致线路运行期间出现接头烧毁问题。再次，保护定值数不符合实际负荷要求也会导致线路跳闸。最后是使用了质量不合格的熔断器，且没有做好相应的维护与更换工作，导致线路出现故障问题。

3.5 季节方面

一方面，春季经常出现大风天气，容易引起线路短路问题，甚至还会出现刮倒广告牌等外立设施，以致触碰线路出现跳闸问题。另一方面，在雷雨频繁的天气，线路会因雷电的袭击而出现断线甚至变压器烧毁等问题。同时接地设施老化、绝缘子质量问题以及人们对避雷器缺乏认识等均属于线路易受雷电袭击的原因。

4 配电网自动化系统线路故障的解决措施

4.1 采用配电网馈线系统保护技术

随着科学的不断发展，各项技术也不断的提升，其中最为关键的便是配电网馈线自动化技术。但目前我国馈线保护技术仍然处于发展阶段，须待进一步完善，下面是几种保护技术的详细分析。

首先是过电流保护，这种保护方式较为传统，属于继电流保护方法，受经济因素的影响，传统配电网馈线主要利用电流保护方法，这种方式下采用的配电线路较短，且稳定性较差，为了提升此保护行为的可选择性，设计人员应合理配合时间，从而对全线路进行全面保护。期间主要采用反时限电流保护以及三段电流保护方法，反时限电流保护可以根据时间配合的特点分为不同程度的时限电流;而三段电流保护的灵活性较大，且运行成本费用较低，但这种电流保护主要将馈线看做一个整体，一旦馈线出现问题需要切断整个供电线路，降低了供电的可靠性。同时这种方法选择保护目标时间较长，不但延长了故障的检修时间，还影响了供电设备的使用寿命。

其次是重合器方式保护，这种保护方式主要在传统保护基础上进行了改进，利用重合器将馈线故障限制在一定区域范围内，提升了供电的可靠性，这种方法在我国的城乡电网中使用较为频繁。但故障出现后需要较长的隔离时间，且重合器多次重合下也会增大电压负荷[3]。

最后是馈线保护，馈线自动化保护属于效果最好的配电网馈线保护方法，它可以实现馈线自动化，利用通讯功能获得采集信息，从而在判断控制后对馈线实行全方位保护。同时，它还具备配电管理系统，利用科学的管理方法充分结合限级技术，实现了馈线的自动化管理，这种保护方法结合了传统电流保护以及重合器保护的优势，操作更为灵活方便，还提升了故障的解决效率，降低了供电时间，值得在此后的配电网系统中得到广泛使用。

4.2 变电站主断路器与馈线断路器相结合

将馈线开关与保护开关相互结合，其各自的电源结合后会形成环状网结构，通过此结构可以满足供电线需求。而线路开关也具备自动操作以及遥控操作等功能，微机可以有效监控事故信息及远程装置，主站则用于监测配电线路及相关设备的故障问题，在明确故障位置及规模后，通过相关信号技术断开此位置的开关。

4.3 优化馈线自动化

当前的配电网自动化系统主要采用调配一体的主站系统模式，且采用三层结构的通信系统，为此，只有在主站以及配电终端的双向配合下，馈线自动化才可以发挥自身功能。

馈线自动化主要利用分段操作将环网结构的配电线路分割成不同的供电区域，当某区域发生故障问题后，及时跳开分隔区域的开关，之后快速恢复未发生故障问题区域的供电，以防因线路出现故障问题导致整个线路发生断电现象，缩短了停电范围，也提升了供电的可靠性。

当馈线自动化技术处理供电故障问题时应遵循两个基本的原则，且采用故障集中控制处理方法，配电网故障自动化系统主要分为故障检测、定位以及隔离恢复等三方面，使用馈线自动化技术时应将配电终端作为基础的故障检测部位，将配电子站作为核心的控制区域，由主站对全层的供电网络实行全局控制。

馈线终端故障处理以及主站故障处理属于馈线自动化故障处理的两个方法，馈线终端故障处理主要采用DSP技术，以便在满足故障检测需求前提下，对电压与电流进行实时分样，从而确定故障性质，从而执行主站及子站的故障处理命令[4]。

4.4 加强运营管理

配电网自动化系统项目规模较大、覆盖面较广，具备较大的数据量，因而线路的维护管理工作较为艰巨。在实际的配电网运营管理过程中，应由以下几个方面做好线路的维护与保养工作。首先，应指派具有丰富经验且熟悉配电网自动化系统的技术人员，从事线路的维护与保养工作，确保配电网自动化系统的正常运行。其次，应加强配电网自动化系统线路运营、维护以及管理人员的培训工作，确保相关人员掌握最新的技术方法，建立一支专业素质较高的员工队伍，使其可以完全胜任配电网自动化系统线路故障的处理工作。最后，应制定完善可行的配电网自动化系统维护管理制度，促使配电网自动化运行的标准化与规范化，全面提升自动化系统的运行效率。

5 结语

随着我国科学技术的不断进步，配电网自动化技术也在逐步面向智能化方向发展，且各种线路故障得到了有效解决。配电自动化及管理系统具有实时性好，自动化水平高，管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量，提高对用户的服务效率，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益，根据城区配电网发展的实际情况，充分运用当代科技手段，提高配电网的管理水平。本文分析了配电网馈线保护的基本原理，指出了故障的保护方法，并提出了具体的方案设计，为我国供电系统的顺利发展提供了理论保障。

参考文献：

[1]邓日潮.浅谈配电网自动化系统线路故障自动隔離功能[J].山东工业技术，2015（23）：130.

[2]张铁良.浅析配电网自动化系统线路故障及其应用[J].科技与企业，2012（22）：323.

[3]王合勇.浅谈电力系统配电网自动化技术的应用[J].科技风，2019（18）：101.

[4]李好文.电力系统配电网自动化技术的应用及解析[J].科技风，2019（03）：62.