电力系统配电网自动化技术的研究

2023-11-27屈梦禹

通信电源技术 2023年18期

关键词：实时性馈线分段

屈梦禹

（国网江苏省电力有限公司高邮市供电分公司，江苏高邮 225600）

0 引言

随着电力系统的发展进步，自动化处理环节的运行质量受到了更多的关注。在融合配电网自动化技术时，要整合资源结构，建立完整的电力系统控制体系，在实现统筹管理目标的基础上，简化维护流程，确保电力系统运行的安全稳定。

1 电力系统配电网自动化技术应用的意义

一方面，配电网自动化技术支持电力系统落实全程检测，并配合远程控制模块及时汇总电力输配系统的运行数据和信息。无论是电气线路还是运行参数，在对比分析后都能建立相匹配的管理方案，并针对故障问题第一时间设置相应的故障隔离方案和恢复方案，减少大范围停电等问题造成的不良影响，优化电力系统服务质量[1]。

另一方面，电力系统配电网自动化技术的应用极大程度上提高了线路故障处理效率，减少成本的同时，延长电力系统设备的使用寿命，共同构建更加科学规范的电力系统协同控制体系，进一步降低电能损耗，建立科学高效的电力系统配电网综合管理模型。

2 电力系统配电网自动化技术的功能体系

在电力系统中，将现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术融合后对配电网系统进行实时性监测、保护、控制以及配电管理的综合自动化系统称为配电管理系统。在融合自动化技术的基础上，能实时完成数据的汇总和电网调度自动化工作，确保顺利开展综合化管理工作内容，减少隐患问题留存，优化电力系统综合运行效益。

2.1 配电网调度自动化功能

2.1.1 配电网数据采集与监视控制

利用遥测、遥信等方式完成数据采集，结合数据对比分析结果进行报警，并建立状态监视、遥控、遥调以及统计计算、趋势分析等模型，更好地保证配电系统自动化运行效率满足预期。

2.1.2 配电网电压管理

结合实际运行情况，依据配电网电压、功率因数或无功电流等参数自动控制无功补偿电容器完成投切处理和有载调压分接处理等，更好地建立电压无功自动闭环控制模式。

2.1.3 配电网故障诊断和断电管理

结合远传信息数据和故障报告分析等内容，有效进行故障的诊断和定位工作，并配合自愈处理（见图1）等方式完成故障隔离和供电恢复，提高故障检修作业的精准性和时效性。

图1 自动化设备自愈过程

2.2 配电变电站自动化功能

采集汇总配电变电站实时性运行数据，并建立动态监视平台，与控制中心和调度自动化系统建立配电网数据采集与监视控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）通信模型，确保自动化操作流程更加合理和规范，提高电力系统配电网的运行效率[2]。

2.3 馈线自动化功能

在电力系统配电网常态化运行环节，为更好地维持其运行效率和质量，要充分发挥自动化技术的自动监视功能，及时获取相关信息和数据，配合实时性馈线分段开关和联络开关状态监视环节，完成馈线电流、馈线电压的综合管理，保证线路开关远程和就地开合闸操作均能顺利落实[3]。若是整个电力系统出现异常的故障问题，则馈线自动化支持故障记录的汇总，并自动判定和隔离馈线故障区段，从而迅速实现非故障区域恢复供电的目的，为综合运行管理提供保障。与此同时，电力系统配电网自动化还具备用户自动化功能。结合需求控制用户负荷参数，辅助中心操作员制定负荷控制策略。同时，采用自动计量计费系统实现用电信息管理。

2.4 配电网地理信息分析功能

借助自动化技术完成地理信息系统的实时性联动，更加直观地提升运行管理质量。首先，地理信息分析模块和SCADA 系统的动态着色功能接口予以连接，并在地图中显示配电网带电状态、电压分布等实时性情况[4]。其次，自动动态连接电路接线图和图像数据库，一旦电路接线图出现异常变化，图形数据库和拓扑网络着色就会随之发生改变。最后，如果电网在运行过程中出现跳闸等问题，配电网地理信息分析模块能自动提供受影响的用户、变压器、线路清单，辅助工作人员开展更加精准的维护保养工作，提高工作效率[5]。

3 电力系统配电网自动化技术内容

在电力系统配电网自动化技术应用的过程中，要明确具体的运行模式，确保相应的自动化技术处理环节都能发挥实际效果，满足自动化运行需求的同时，提高配电网自动化模式方案的应用水平。

3.1 自动重合闸

在电力系统配电网自动化技术应用方案中，自动重合闸的应用频率较高。它能够完成故障电流检测，并在给定时间内断开故障电流。在给定次数重合的过程中，利用自身故障电流检测和操作顺序控制执行等优势，最大限度保证继电保护装置和操作电源运行的安全性。基于自动重合闸的智能化操作，能在执行开合功能的同时具有记忆功效，无论是恢复初始状态还是完成合闸闭锁，都能更好地维系整个电力系统配电网自动化运行的实效性[6]。

3.2 分段器

分段器是一种和电源侧前级开关配合的设备，在整个配电网系统处于失压或无电流状态时能建立自动分闸指令。但是，分段器不能断开短路故障电流。较为常见的形式是“电压-时间”型分段器，支持5G 等通信方式，能及时完成故障信息、状态信息的传递。以高压交流真空负荷分段器为例，后台配置区域配电监控系统，能及时完成数据的汇总和上传[7]。

3.3 馈线电路器

将变电站主断路器和馈线断路器予以配合，由2 个电源形成环网供电模式，不仅能优化配网结构，还能落实“手拉手”配电网的应用要求。在微机控制重合指令的基础上，线路开关具备自动启动和遥控作业的作业优势，实现远动监控管理的一体化控制，保证故障处理的效率，充分展现自动化技术性能，降低故障问题造成的影响[8]。

3.4 馈线自动化

近年来，人们对馈线配电开关监控终端（Feeder Terminal Unit，FTU）的研究不断增多。电力系统自身具备遥控、遥测、遥信以及故障检测等功能，与配电自动化主站建立通信模式，能及时提供系统运行的相关参数和通过监控获取的具体信息，更好地完成配电主站下发的相关动态指令，严格落实配电设备调控管理工作，提高电力系统配电网自动化运行系统的综合效率。一般而言，馈线FTU 会安装在配电室或馈线上。

目前，较为常见的馈线自动化实现方式分为2种。一种是当地控制方式。借助馈线上安装的重合器和分段器等设备，建立设备功能运行体系，发挥相应设备功能优势的同时，有效消除瞬时性故障问题和隔离永久性故障问题，提高系统运行的综合水平。在当地控制方式中，无须和控制中心建立通信通道，能及时进行故障的隔离和恢复供电作业。另一种是远方控制方式。主要借助负荷开关、FTU 配合主站系统实现相应的功能作业。在FTU 接收到故障前后数据信息后，第一时间回传到主站系统。主站依据历史信息完成故障区段的判定工作，并将相应的遥控命令直接发送到开关。开关执行具体的指令要求，就能进行故障隔离和恢复非故障区域供电等工作[9]。远方控制方式的原理如图2 所示。

图2 远方控制方式工作原理

除此之外，借助计算机集中监控模式将就地监控和远方监控予以融合，搭配智能型负荷开关也能对系统进行综合管理，确保馈线自动化运行效率符合要求。馈线上的自动中断采集模块能完成数据的实时性汇总分析，配合通信通道回传到主站。一旦出现故障问题，能及时切断故障位置，提高配电网综合管理效能，在实现网络优化调整目标的基础上，为区域性电力系统常态化运行提供保障[10]。