配网自动化技术在自动化配电网中的应用

刘绚琛

国网甘肃省电力公司兰州供电公司西固供电分公司，甘肃 兰州 730070

0 引言

在研究配网自动化技术对自动化配电网供电可靠性的影响时，电力企业与研究人员首先需要了解配网自动化技术及应用的主要设备，同时应明确自动化配电网的主要组成，然后以此为依据，根据相应的配网运行实例进行配网自动化技术的可靠性分析[1]。这样才可以明确配网自动化技术在自动化配电网稳定供电中的积极影响，同时发现其中存在的技术问题，并使其得到合理优化。这对于自动化配电网的稳定运行起到积极的促进作用，充分满足当今社会的用电需求，以为电力企业的经营与发展提供足够的技术支撑。

1 配网自动化技术及其主要设备

1.1 配网自动化技术

配网自动化技术是以自动化技术、人工智能技术、GIS系统、电子信息技术及计算机网络技术等多种先进的现代化技术和系统为基础，对自动化配电网进行合理布局，实时监测其运行状态的一种技术[2]。通过配网自动化技术的合理应用，可让配网的整个运行过程得到良好控制，从而最大限度地防止配网运行出现故障，让配网始终保持在可靠运行状态。这样可为现代化电网建设、管理及其服务质量的提升奠定良好的技术基础，从而进一步促进自动化配电网的自动化与智能化发展[3]。

1.2 配网自动化技术的主要设备

配网自动化技术设备主要包括真空柱上的自动化断路器成套设备和自动化配电网成套设备。自动化断路器成套设备需要在户外的柱上安装，其主要组成部分包括断路器、测量设备、控制设备、调节设备、保护设备、连接线、支撑架构、外壳等附件；自动化配电网成套设备的主要组成部分包括断路器、隔离开关、电压互感器、避雷器、自动化终端和连接在其间的电缆等[4]。

2 自动化配电网的组成

在建设现代自动化配电网的过程中应用配网自动化技术，可以让配电网自动进行供电运行的控制与调节，从而显著提升配电网运行效率和质量，并进一步确保配电网运行的可靠性。目前，自动化配电网的主要组成包括自动化馈线系统、故障定位系统、配电系统及一体化调配系统等[5]。

在具体应用中，配网自动化技术也可以应用在自动化配电网的分段器、重合器等各种重要设备中。在配电网的自动化运行过程中，分段器属于负荷开关功能部件，其主要作用是隔离断口，主要组成部分包括控制器、隔离刀闸、可切除负荷的灭弧室等。分段器本身并不能断开短路电流，而是按照相应的条件来开合或关闭短路电路。在自动化配电网中，重合器也是十分重要的组成部分，重合器通常在户外线路上设置，其主要作用是在瞬时故障时快速恢复电路，从而达到故障的永久性隔离及重合闸自动化效果[6]。在自动化配电网的运行过程中，重合器会以设定好的电路分段及重合顺序为依据，按照电路实际的运行情况实现自动断开或重合操作，同时可以在自动断开或重合之后再实现自动化的复位和闭锁。一般情况下，分段器需要和重合闸配合使用[7]。分段器与重合闸在配电线路中的配合使用如图1所示。

图1 分段器与重合闸在配电线路中的配合使用示意图

如图1所示，当电流从分段器FD2及FD4中经过时，分段器保护范围内会产生过流故障或永久性短路故障。在此过程中，可采用控制器记录后备保护过程中的故障电流开断次数，再借助分段器对记忆次数进行整定。在此之后，实现自动分闸闭锁操作，从而让故障断流得到隔离保护。在分段器动作之后，重合器中的CH1及CH2会和其他未发生故障的线路重合，从而保障配网线路的可靠运行[8]。

3 配网自动化技术对自动化配电网供电可靠性的影响

3.1 案例分析

为了研究配网自动化技术对自动化配电网供电可靠性的影响，选择某区域2020年和2021年（配网自动化技术覆盖率不同）的自动化配电网故障情况为研究对象。在研究的供电区域内，自动化技术覆盖率在2020年达到32.19%，在2021年达到51.42%。根据该区域电力企业的配网故障记录可知，在2020年，该供电区域内共出现42 999起中压停电故障，其中，有14 350起架空线路故障、5 830起用户设备故障、3 875起跌落式熔断器故障、1 907起低压配合设备故障维修停电、426起配变故障、246起开关类故障、150起电缆线路故障、50起环网柜故障，以及16 165起其他故障。此外，该供电区域2021年和2020年的中压故障发生率及对比如表1所示。

根据表1数据，在配网自动化技术覆盖率增加之后，各个地区的中压故障率都降低了。由此可知，配网自动化技术在配网供电可靠性方面具有积极作用。

表1 供电区域2020年、2021年的中压故障发生率统计表

3.2 配网自动化技术对供电可靠性的影响

根据相关实践与研究，对于自动化配电网的供电可靠性，配网自动化技术的影响体现在数据的实时采集和监控、故障的自动定位和隔离、馈线的全面自动化和负荷的协调管理四个方面。

3.2.1 数据的实时采集和监控

在自动化配电网的运行中，数据的实时采集和积累是其自动化功能实现的基础。在数据的实时采集和监控中，通过配网自动化技术的应用，可以让自动化配电网的实际运行状态得到全面的实时监测，并进行远程操作与调节。以采集到的数据变化为依据，可及时发现自动化配电网运行中的故障隐患，从而大幅度降低各种设备设施的损坏率；同时，也可以减少人工形式的刀闸操作及现场巡查，让自动化配电网对于故障有更快的响应速度，并进一步提升故障处理效率。

3.2.2 故障的自动定位和隔离

当线路中发生永久故障时，配网自动化技术会以故障定位系统为依据，对线路中的故障点进行自动定位，使故障点两侧设置的分段开关跳开，从而将故障区段隔离出去。之后，未发生故障的线路段中的分段开关会迅速合上，非故障段继续保持正常供电。在配网自动化技术的支持下，整个过程都可以自动化完成，这样不仅可及时隔离配网中的故障，确保供电可靠性，也可以大幅度节约人力与物力资源。

3.2.3 馈线的全面自动化

将配网自动化技术应用到自动化配电网，可让整个配电线路实现自动化运行。通过远程操控的方式，可管理与控制配电网中所有电力设备，如电容器的远程投切控制及变压器的远程控制等，让电力系统中的负荷始终保持在平衡状态。通过馈线的自动化，配网线路中的瞬时故障开关也具备了自动合闸效果，从而显著缩短故障停电时间。另外，应用配网自动化技术可以让备用电源实现自动化切换，从而为供电可靠性提供保障。

3.2.4 负荷的协调管理

在自动化配电网中，配网自动化技术可对其负荷进行协调管理。在具体应用中，通过配网自动化技术，可监视用户电力负荷状况，并根据实际情况，通过可控负荷投切、降压减负荷、拉路限电等自动化控制方式实现用户负荷的协调管理，让配电及用电这两个关键环节得以良好协调，从而确保稳定供电。

4 配网自动化技术的主要问题及优化措施

虽然配网自动化技术的应用为自动化配电网供电稳定性带来了很多的积极影响，但是就目前来看，配网自动化技术在具体应用中依然存在一定程度的不足。其中最主要的问题有3个：终端信息不能正确上传；信号频发；开关柜拒动。

4.1 终端信息不能正确上传问题及优化措施

问题主要包括漏传信息及终端断开重联后不能继续将装置信息传递到主站。针对以上问题，在优化中，需要更改终端软件，使其充分满足终端信息的实际上传要求。通过相应的系统编程来禁止终端信息的漏发、漏传情况，并对终端掉线重联后的消息补发功能进行科学设置。通过这样的方式，可确保终端信息的正确上传，从而为自动化配电网的供电稳定性提供保障。

4.2 信号频发问题及优化措施

信号频发是指不停地将同一信号向主站上传，经分析发现，该问题的主要原因是终端内部出现接线松动情况，或终端软件出现问题。对于这些问题，在优化中，需要建立信息上报的科学机制。将同一信号在30 min内的最多上传次数设置为5次，在上传超出限值之后，系统可将上传通道自动关闭，在2 h之后再将上传通道恢复，这样可有效解决信号频发问题。

4.2.1 开关拒动问题及优化措施

在配网自动化技术的应用中，如果出现开关拒动问题，很容易导致自动化配电网中的故障无法及时切除，从而使其影响范围进一步扩大，停电区域进一步扩大，停电时间进一步延长。为了避免此类问题的发生，在优化中，可将过流保护定值告警装置投入终端，以此实现信号不动作出口的及时告警，以准确判断故障位置。

例如，某自动化配电网线路故障如图2所示。在c段出现故障时，若2#分段开关拒动，1#及3#分段开关会动作并闭锁，在这样的情况下，故障点在b段还是c段便难以判断。如果将过流定值告警装置投入各个终端，则1#和3#分段开关终端会上传过流告警信号，这样便可准确判断得到故障点在c段线路。通过这样的方式，可在开关拒动情况下及时发现故障点位置，待到故障解决之后，再对拒动的分段开关进行检修，从而最大限度地确保自动化配电网供电的稳定性。

图2 某自动化配电网线路故障示意图

5 结束语

综上所述，在自动化配电网的发展中，配网自动化技术发挥着不可或缺的作用。通过配网自动化技术的合理应用，可实现配网运行数据的实时采集和监控，可对配网中的故障进行自动化定位与隔离，让配网馈线实现全面自动化，同时实现配网负荷的协调管理。由此可见，配网自动化技术对于自动化配电网供电的可靠性具有非常积极的作用。但是，在配网自动化技术的应用中，依然存在一些有待优化的问题，在具体应用中，电力企业与技术人员应对其主要问题进行深入分析，然后结合配网自动化技术和自动化配电网的实际情况，采取合理的措施进行优化，以此为自动化配电网的供电可靠性提供保障。