配网自动化技术在10 kV线路故障处理中的应用

2022-02-21卢中春

通信电源技术 2022年22期

卢中春

（国网江苏省电力公司盐城供电分公司，江苏盐城 224000）

1 配网自动化系统的基本功能

配网自动化系统涉及电力、配电等多个领域，因此在进行配网自动化设计时，须根据当地的具体情况，制定最佳的布网自动化方案，使其发挥其应有的功能。配网自动化系统能有效地保障电压品质，合理地降低网损，也能最大限度地利用现有的资源，减轻以往调度、值班、维修等工作中出现的问题，从而实现了节能减排。通过严格监测、测量各时段的数据，利用各种开关保护电网的基本工作状况，以保证配网自动化系统的正常工作。通过合理的调度，实现了远程控制[1-3]。此外，在线路发生故障时，应及时进行维修，以防止事故扩大。同时，在正常运行的配网自动化系统中，可以采用闭环和开环2种方式。若线路有接地故障，即接直线弧光接地，将会对线路的绝缘性能造成很大的影响，这时应对故障线路进行处理。配网自动化系统如图1所示。

图1 配网自动化系统

2 配网自动化技术在10 kV配电线路故障维修中的重要性

随着10 kV输电线路的建设，随着城市化进程的推进，输电线路的容量越来越大，同时城市居民对供电的需求越来越大，故障率也越来越高。然而，传统的人工操作方式已不能适应大规模的故障维修需求，因此有关部门须将配网自动化技术用于线路的故障检修，使其充分发挥自动化的作用。

2.1 自动化程度高

配网自动化技术的主要优势就是自动化程度较高。传统的线路故障检修环节，由于技术的限制，电力企业在进行10 kV故障检修时只能通过人力进行检修，效率较低难以满足检修的需要。配网自动化技术可以监控电网的运行状况自动化程度高，及时发现存在的问题，实现自动管理，在最短的时间内恢复电力，同时减少员工的参与以及工作强度，避免出现人为错误的情况。

2.2 安全性较强

安全指的是维修和人员的安全2个方面。在故障诊断部分，采用配网自动化技术建立的智能配网自动化络传感技术，可以对网络存在的安全隐患进行探测，并将故障的电网区域技术传送至控制中心，以切断故障网络与其他线路的联系。此外，配网自动化技术可以利用各类智能机械设备，实现对配网的全过程监控，最大限度地避免了潜在的安全风险。从个人的角度来看，配网自动化技术可以在出现故障的瞬间切断这一地区的电力供应，防止电力系统的故障波及无辜的行人。

2.3 主动性很强，能够起到预防效果

在我国现代化建设进程中，电网线路的主要问题是治理，而对防范环节的关注不够，导致了电力企业的重大损失。配网自动化技术在设计阶段设置了一个信息采集系统，能够根据实际情况采集和分析配电装置的运行情况，当发现有关区域出现异常时，可以采取相应的调整电流、电压等方法来降低线路的负荷，从而防止故障出现。另外，感知异常的数据也会引起相关人员的警惕，从而进行检查，排除智能配网自动化络的安全隐患，延长配网自动化络的使用寿命。另外，在发现故障后，可以从资料库中选取合适的解决方案，以便于检修。

3 配网自动化故障定位技术的相关问题

配网自动化络自动化技术的实施，要求将通信、计算机、电子技术以及其他的自动控制技术结合起来，使配网自动化络能够在线、离线、智能化的监控和管理，并使整个配网自动化络的运行更加可靠、安全，同时能够在一定程度上提高系统的运行效率。配电网自动化系统运行过程中难免会出现各种各样的故障，由于配电网线路负荷分布存在一定的不均匀性，部分城区的电网规划也不够科学合理，用电相的人也较为集中，总是存在线路紧张问题，而部分区域的线路又基本上没有什么用户使用，在线路终端存在大量负荷，导致线路出现“头重脚轻”现象和供电半径比较大的问题，从而导致配电线路出现了较大的损耗，经过多次改造和延伸之后就很容易造成配电线路供电半径过大问题的发生。在这种条件下，如果导线截面较小，则会造成较大的负载工况，已无法很好地满足持续不断增长的用电负荷实际需求，这就给实际用电过程埋下了一定的安全隐患。

4 10 kV配电线路故障处理中的电网自动化技术应用分析

在10 kV配线的故障诊断中，采用了网络自动控制技术。当前，馈线自动控制和故障指示是2个发展趋势。因此，为更好地保证10 kV配电线路的运行，提高设备的运行效率和运行的质量，缩短故障处理的时间，电力企业和技术人员必须对其进行深入的研究。

4.1 通过故障指示器快速进行故障定位

在电力系统自动化技术中，故障指示仪是一种用于快速检测线路故障的先进技术装置。在实际使用中，该故障指示装置可以在10 kV的线路和架空线上、箱型变压器和环网开关柜上以及线路分支、用户进线等地方安装。当10 kV配电系统发生短路或接地故障时，故障指示仪会显示出故障电流和它所处的区域。在此期间，故障指示灯会闪烁，将故障信号和电流信号进行数字化处理，并将故障信息发送至调度中心或控制台，通过CDMA或GPRS的形式传递给紧急检修班组或管理人员。从而大大节省了10 kV配电线路的故障定位时间，减少了故障处理中的断电时间，增强10 kV配电线路的供电可靠性。近年来，随着科技水平的提高，各种故障指标的通信性能也得到了很好的提高。将此故障指示仪用于10 kV配线，可以实时监测线路的工作状况，及时地发现故障[4,5]。

4.2 采用科学的故障排除程序

为了有效地解决输电线路的故障，需要建立一套科学、合理的故障诊断程序，以有效地解决这些问题，增强电网的供电可靠性。通过对故障部位的精细检测，对故障类型、故障原因、故障排除等进行了详细的总结和总结，再结合故障附近的输配电线路的状况，进行横向扩展，以进一步减少故障发生的可能性。该方案由2个方面组成：第一，紧急处理，迅速修复和恢复供电；二是制定相应的防范措施，使其理论和实际相结合，以确保其运行后不会对周围电网的安全和稳定产生任何影响。

4.3 通过馈线自动化技术进行故障处理

在常规10 kV输电线路中，馈线断路器采用常规柱上切换方式，而馈线切换中应用最多的是负载切换。其中，故障电路可以切断负载和短路电流，负载开关只能切断负载。在实际应用中，不能采用断路器或负载开关实现10 kV线路的自动切断。从2种不同的馈线形式进行比较，可以看出，与负载开关相比，断路器的绝缘成功率更高，而且装置结构简单，经济效益也很好。然而，在实际使用中，断路器也存在着一些缺陷，无论是在主干或分支上，还是永久或暂态的，一旦发生故障，变电站的出线开关就会跳闸，而没有故障的线路也会随之断开。其次，馈线出线开关在进行故障隔离时，往往会进行多次断路，从而使未发生故障的地区连续断电，并对整个系统产生一定的影响。最后，每次出现故障，维修人员都要对线路进行彻底的检查，而且还必须手工进行分合闸，维修工作非常复杂，维修效率也很低。为了有效地解决这一问题，电力企业应充分运用现代先进的馈线自动化技术，采用自动切换实现对电网的故障隔离和保护。

目前，10 kV输电线路的馈线自动化切换系统主要有以下几种。一是智能柱式断路器，根据馈线的实际作用，对10 kV馈线的主干、支路进行适当的调整，并在10 kV馈线的主干、支路上进行断开，并带有时间限制的过流保护，实现了较好的重合闸保护。二是智能柱上加载开关，它是以传统的负载开关为基础，通过安装在10 kV输电线路的主干和支路上，当出现故障时，可以及时切断零序和负载，并可将其配置成电压型负载切换或电流负载切换。同时，本装置具有很强的有压延时合闸和不压延时间关断的能力，当出现故障时，可以自动地将故障区隔离开来。第三种是分界开关，它能根据实际使用需要，合理调整保护定值，并将10 kV馈线上的出线断路器与主干自动断路器相结合，能自动切断用户端的单相接地，从而避免上层线路和设备跳闸，从而有效地减少了停电范围。第四类是馈线自动控制器，它包括负载开关、重合闸和连接断路器，在具体的应用中，各种控制参数要合理地设定，并通过各种通信方式通信。同时，该控制器可以设置多种保护功能，例如接地过断和电流保护，从而实现对馈线的自动控制。

由于不同的馈线自动化技术，其实现方式、应用范围、应用成本等都有很大的差别，在具体的10 kV输电线路的故障处理中，要根据实际情况和实际需要，合理地选用合适的技术设备，从而既能保证10 kV配电线路的故障处理效果，又能有效地节省运行维护费用。馈线自动化构建模型图如图2所示。

图2 馈线自动化构建模型图

4.4 配网自动化技术在配电运行监测与控制过程的应用

随着人口的不断增长，配网自动化的负荷增长率也越来越高，但是电力配套设施达不到用户需求，电力设备老化，增加了配网自动化事故发生概率。配网自动化的运行环境复杂，在运行中会受到自然、人为因素的干扰，从而造成电力系统失效。配电设备运行管理人员若不能及时发现配电系统的故障，会对供电企业的供电安全构成了极大的威胁。在配电运维监控、监控中应用配网自动化技术，利用监控功能对电网的运行状态进行监控，一旦发现电网中的某个部位或某个环节出现了异常，自动检测技术就会自动识别出故障的部位和原因，从而将故障区域隔离开来，避免故障继续蔓延。同时，配网自动化具有自动保护和自动检修的功能，当配网自动化受到外力袭击时，该系统会及时进行分析、屏蔽，避免被入侵，从而保证配电系统的安全。同时，该系统具备自愈功能，在配网自动化发生干扰或故障时，自动检测并隔离故障，故障排除后，自动恢复电源。

4.5 应用于配网信息管理

通过对配网自动化络的维护，可以有效地监控配网自动化络的运行状况，有利于对其进行有效的管理，保证其运行的安全性。但是，配网自动化络的内容比较复杂，涉及的电力线路和设备也比较多。为保证配网自动化络运行人员的人身安全，合理运用配网自动化技术可以减少配网自动化络运行中出现的安全隐患。通过采用配网自动化技术，可以获得更多的配网自动化运行资料。通过对这些数据的分析，可以更加直观、准确地了解配网自动化络的运行状况，为今后的配网自动化络运维工作指明了一个清晰的方向，从而保证了电网的正常运行。另外，通过对设备的控制，可以极大地减少人工操作中的错误，从而提高网络运行的质量，减少系统的失效概率。