配电网自动化在电网建设运行中的应用问题分析及对策

2020-10-17靳一林

河北电力技术 2020年4期

靳一林

(广东电网有限责任公司电力科学研究院，广州 510080)

1 配电网自动化存在的问题

配电网网架结构及自动化选点不合理。在城区配电网网架建设中，盲目增加联络点以提高供电可靠性，使得网架结构过于复杂;而在农村或城郊结合部等区域由于地形、投资金额等因素，配电网典型接线率较低，难以建立有效联络点;在自动化分段点的选取时，缺乏对用户行为的分析和线路转供能力的评估，分段不合理，以上原因都导致发生故障时，难于进行转电操作，无法有效转移线路负荷并大幅缩短用户平均停电时间。

配电网自动化智能化水平相对落后。配电网自动化技术快速迭代，早期设备与后续设备建设不匹配，新旧设备无法有效联动。主站系统无法充分利用自动化设备上送的信息，亟待开发高级应用功能。此外，设备模块本身存在质量问题出现拒动、误动现象，导致故障排查费时费力。

配电网运行环境恶劣。多变的自然环境，在沿海地区台风灾害频发易受盐雾侵蚀，在内陆地区温差大易受冰冻灾害，在山林地区树林茂密易发生山火，在农村地区空旷易受雷击，电网和设备的稳定性和可靠性受到了严峻考验。不稳定的通信环境也极大影响设备正常运行，大部分自动化设备使用无线公网通信，偏远地区通信信号不稳定，数据传送延迟现象严重，后台监控无法获得及时有效数据，容易错误评估设备状态。

2 设备布点

配电网的网架规划是自动化设备合理布点的基础，从规划的源头提高规划质量，资源统筹力度，网架规划应根据规划区域的负荷发展水平，电网基本情况、供电可靠性要求因地制宜地确定区域的配电网发展建设目标、规模等，依据线路网架结构中的环网点确定馈线组，系统性的对线路、主站、通信进行规划，最终确定自动化设备布点思路，如图1所示。

图1 动化设备布点思路

从现状数据、发展预测、预期目标3个方面确定配电网的远期发展目标。根据主站功能目标、网架结构目标、通信方式目标，划分配电网的馈线组，并确定网架结构远期接线方式和每组馈线的优化目标。为了避免过度超前电网建设造成资金的浪费，根据馈线组远期发展目标制定近期过渡接线方式。近期改造方案涉及主站设计方案、网架优化方案、通信设计方案，注重统一规划，明确在规划过程的3种方案的协同性。网架优化方案要根据现有的电源、网架、开关设备情况进行优化设计，做到分层分区。在综合考虑主站建设、通信建设的基础上，确定馈线组的转供电，明确线路的环网点，充分开展前期现场调研，合理安排联络点，最大程度实现线路转供，减少用户平均停电时间，最终制定自动化设备布点方案。

在配电网自动化设备的选点时要分别针对电缆、架空线路及电缆与架空线混合线路，确定不同类型配电线路的关键性节点和非关键性节点，在关键性节点设置分段开关。主干线长度一般为2 000～3 000 m处，中压用户10～20户处，低压用户1 500～2 500户处进行自动化设备布点。在综合考虑经济性和可靠性要求，通常主干线选择2～5个关键节点配置自动化设备。分段点设置时，不可机械的对照线路长度、中低压用户数量等数值要求，对线路上的重要用户、密集用户、小电源，如小水电、风电等分布式电源，结合便于检修等实际要求，灵活设置关键节点进行自动化布点，保证线路的安全可靠运行。结合线路故障频率，合理设置分界开关以减少用户故障出门频次。

3 模式选择

配电网自动化基本模式分为监测型和控制型两类。

监测型有就地型故障指示、带信息上送的故障指示。就地型故障指示是指一种可以直接安装在配电线路上的指示装置，通过检测线路电流、电压，进行线路的故障判别和故障状态指示。带信息上送的故障指示是指在就地型故障指示的基础上，增加通信功能，将状态信号送到主站或后台监控系统。

控制型有集中型和就地控制型。集中型通过终端与主站的双向通信，根据实时采集的配电网和配电设备运行信息及故障信号，由主站自动计算或辅以人工方式远程控制开关设备投切，实现配电网运行方式的优化和故障的快速隔离与供电恢复。按实现方式分为半自动和全自动两种。就地控制型通过终端相互通信，配合继电保护或逻辑功能，实现隔离故障区域，恢复非故障区域供电，同时上报主站处理过程及结果。按实现方式又可细分为就地重合式，级差保护式和智能分布式3种。

根据地区的网架线路建设情况及主站建设情况，选择配电网自动化模式，确定自动化设备的逻辑和保护功能，不一味的追求自动化分段的设置。

对于新建线路，为避免重复改造建设，按照远期建设目标进行设备的安装和功能的配置。

对于没有自动化设备的线路改造线路时，根据实际线路条件配置自动化设备，可采取近期的过渡方案，例如在线路优化完成前，减少自动化布点或采用简便的自动化模式的方式。

对于已有老式自动化设备的线路改造时，综合考虑实用性和经济性，达到更换年限的可整体更换，未达到更换年限的设备要充分的改造利用，例如，具有电操机构的可在原设备的基础上升级改造，不具备升级改造条件的设备可通过参数的合理设置，与新设备配合使用，避免资源的浪费。

为提高故障检测及定位效率，可选择一个或多个断路器、负荷开关或环网柜，可配合使用故障指示器和自动化开关，也可试点应用智能化或模块化配电网自动化设备，缩小故障处理时间。

线路自动化模式的确认后，在设备验收各个环节中确认选择模式的可行性，验收流程如图2所示。部分现场单位忽视对样机的功能性测试，造成供货后调试时间过长，工程进度缓慢，现场运行不稳定等问题。

图2 配电网自动化设备验收流程

在确定供货厂家后，应重点针对自动化功能、逻辑功能开展开展样机测试，合格后开展出厂验收工作，期间发现任何不符合标准的事项，需严格执行返厂处理程序。出厂验收合格后，开展关于设备、材料及资料的到货验收，将该批次的设备送到第三方检测机构开展到货抽检。合格后生产单位开展仓库调试，包括开关本体、终端功能、PT功能设备测试，以及成套设备的联调，保证安装到现场的设备可用。

针对改造的馈线组的全部自动化设备开展自动化功能的联调，以确保整条馈线组设备可准确切除线路故障，及时恢复非故障区域供电，不会扩大停电范围。组织施工队到现场安装调试，验收送电成功后工程方结束。

4 运维管理

按照配电网线路的重要度和健康度两个指标来差异化制定运维管控策略。开展常态化一、二次设备的综合巡视，对线路的关键信息开展专业巡视，对恶劣天气、保供电、外力破坏等特殊情况开展特别巡视。发挥主站的监控作用，主站设备进行巡视及日常维护保障主站的正常运转，确保数据正常交互，通过主站实时监测配电自动化终端、通信通道运行异常现象，缩短故障的排查时间。在各类巡视中，最重要的工作任务是及时发现设备异常状态并消缺，以保障配电网的安全稳定运行。设备异常状态主要分为异常信号和设备拒动误动两种，处理流程如图3所示。