基于配网自动化系统的电缆配电环网纵联保护技术思考

2021-12-09王俊锜

通信电源技术 2021年12期

王俊锜

（国网重庆市电力公司市区供电分公司，重庆 400030）

0 引言

电缆配电环网的体系组成结构较为复杂，包含电缆线路、系统连接部位以及其他的关键结构部件。电缆配电环网如果表现为大规模的配电运行故障，那么电缆配电系统的良好经济效益与安全效益就无法得到保障，甚至还可能给电缆配网的系统操作使用人员带来人身伤害风险。纵联保护的自动化技术手段有助于配网管理人员准确识别电缆配电环网的安全风险因素，通过实施电缆网络体系的故障隔离措施来保护网络其他区域的配电运行安全，切实降低并控制配电网的运行事故损失。

1 配网自动化系统的电缆配电环网基本组成结构

现阶段的城市配电网络原有功能正在逐步得到拓展优化，网络电缆线路全面取代了架空输电线路[1]。在此前提下，瞬时性的配电网安全使用故障产生概率将会得到显著降低。在配网自动化模式下，电缆配电环网可以被设计为环网柜的体系结构，其中电缆线路应当连接系统中的双重电源。电缆配电环网的核心组成部件为环网柜，可以确保不同系统电源控制下的系统馈线都能够融入合环运行的范围，充分提升了电缆配电环网本身的稳定性和安全性[2]。

系统环网柜有充足的配电运行负荷，如果系统中的一侧供电电源表现为退出状态，那么另一侧的系统电源可以提供全部电缆运行所需的电能[3]。对于变电站系统中的母线组成结构而言，环网柜与系统母线之间主要经由断路器来进行开关连接，这是由于断路器的系统进线开关组合连接方式可以缩短故障电流的响应切断时间，对于系统故障侧的隔离处理效果较好。电缆配电环网的体系结构如图1所示。

2 电缆配电环网纵联保护系统的总体设计思路

纵联保护系统包括系统通信装置、系统通信通道以及系统保护装置等。纵联保护的基本技术思路体现在两侧的系统线路部位实现纵向联系的目标，确保一侧的系统线路故障，信息数据能够瞬时传递给另外一侧的系统线路，实现联合工作和联合保护电气系统的目的[4]。电缆配电环网包含了较多的电缆线路组成部件，技术人员针对网络中的各条电缆线路通过实施统一化的纵联保护，可以有效提升整个配电环网的安全性能[5]。

纵联保护系统的总体设计思路在于准确定位网络故障的产生部位区域，对于电流突变状态下的故障信号传输处理模式进行了合理优化，确保达到自动同步处理配电环网运行使用故障的目的。对于环网柜的系统运行状态进行详细划分，确保环网范围内的起动元件能够得到全面保护。在故障区段的定位过程中，统一的配网自动化闭锁信号装置将会传输特定频率的系统故障信号，进而准确识别与定位环网故障区域位置[6]。

此外，系统设计人员针对自动化的环网保护仿真立体化模型进行构建，依靠仿真的三维动态化系统模型来选择最佳的纵联保护规划方案。建立在统一闭锁控制前提下的环网纵联保护模式可以有效降低系统故障的识别定位成本。从根本上来讲，纵联保护系统优化设计的宗旨就是严格确保环网稳定运行，对于发送跳闸信号和系统故障隔离的全过程实现统一化管控。

3 电缆配电环网纵联保护技术的实践运用要点

3.1 系统通信通道

对于电缆配电环网的结构体系而言，现有的纵联保护通信通道包括光纤通道和电力载波通道，这两种类型的系统通信通道都可以被用来传输与发送纵联保护数据信号[7]。对于光纤通信通道而言，包含光纤传输媒介的纵联保护网络通信通道可以达到较大的通信传输总量，并且可以与配网电缆线路实现共同运行的目标。光纤通道设有较长的通信数据发送传输空间距离，对于架空地线与光缆能够进行结合布置，有助于实现最大化的配电环网电缆线路保护实效性。

电力载波通道重点对高频电流进行发送与传输处理，其中包含400 kHz以内的系统电流信号。电力载波通道体系包含耦合电容器、阻波器、收发信机以及高频电缆线路，可以确保经由高频电缆线路的信号数据都能得到准确的发送或接收处理。在配电环网的两侧结构中，系统电气量的数据信息可以得到准确安全的发送，有效节约了电缆环网的数据处理成本[8]。

3.2 发送闭锁跳闸信号

电缆配电环网如果表现为错误的系统运行状况或者配电环网的特定区域部位出现了安全事故风险，那么纵联保护模式下的自动控制系统可以准确识别，进而实时发送闭锁跳闸保护的指令信号[9]。闭锁跳闸保护信号本身具有快速切断环网电缆线路的效果，可以避免环网内部的电缆线路被烧毁或者熔断。在环网故障全面解除的状态下，系统将会自动发出允许信号指令，表示配电环网可以恢复正常的运行使用状态[10]。

电缆配电环网的基础设施必须要达到较高的标准，否则将会给安全运行管理带来难题[11]。系统管理技术人员应当将传感监测装置布置在电缆配电环网体系的各个区域部位，以便准确控制与监测空间环境因素。如果能够确定电缆配电环网基础设施的运行空间湿度过高，那么应当密切重视基础设施的受潮损坏风险[12]。具体负责人员对电缆配电环网的电流泄漏安全隐患也要展开全面监测和排查，妥善处理电缆配电环网体系的安全风险因素[13]。

3.3 构建智能化的纵联保护模型

目前，配网自动化的智能技术手段已经被推广运用于电缆系统安全保护工作中。系统运维管理人员应当构建立体化和动态化的配电环网运行状态模型，据此达到准确识别配电环网安全运行风险因素的目标[14]。与原有的人工实施配电网络安全监管保护方式相比，建立在动态化与三维立体化模型支撑下的纵联保护技术方案可以达到最佳实践效益，同时合理节约识别与检修配电环网故障的成本。

为了提高电缆配电环网系统的经济效益，需要严格保障电缆配电环网安全。自动化的纵联保护模型可以帮助系统运维人员实时监测系统设备风险，避免发生规模较大的运行事故[15]。纵联保护技术手段运用于电缆配电环网的具体实践要点如表1所示。