10kV高压配电房二次系统状态检修方法

2024-02-01苏毅

中国设备工程 2024年2期

苏毅

（福建新奥能源发展有限公司，福建泉州 362500）

在配电自动化规模逐渐扩大的发展背景下，配电自动化终端数量的数量越来越多，配电系统的运维环境的复杂程度也越来越高。这不仅在一定程度上增加了相关运检工作的执行难度，同时对配电自动化系统的进一步发展起到了不同程度的限制。在精益化配电网管理机制的要求下，如何实现对配电系统的有效检修成为备受关注的问题之一。在此基础上，对具体的配电系统检修工作执行情况进行分析，首先，要确保检修工作具有较高的针对性，最大限度减少无效检修；其次，要确保检修工作具有较高的有效性，最大限度提高检修措施的实施效果；最后，要确保检修工作具有较高的经济性，以最小的成本保障配电系统实现稳定运行。不仅如此，结合现阶段电力能源在实际生产生活中的作用，在配电系统劣化设备发生故障前及时发现问题并解决也是保障供电安全的重要基础。

对此，本文以10kV高压配电房的二次系统为研究对象，设计了一种状态检修方法，并以实际环境为基础，采用对比测试的方式对设计检修方法的应用效果展开了分析讨论。借助本文设计的配电房二次系统状态检修方法，也希望能够为相关配电安全管理工作的开展提供有价值的帮助。

1 配电房二次系统状态检修方法设计

1.1 配电房二次系统状态检测

在开展配电房二次系统状态检测工作的过程中，本文结合配电系统的运行机制，充分考虑了不同异常状态下具体运行参数的变化情况，并将时频变化作为状态阿检测的指标参量，利用小波变换的方式对配电房二次系统的原始数据进行时频变换处理。在具体的小波变换处理过程中，利用平方可积函数分析配电房二次系统运行状态在时域上的局部特征，利用小波函数分析配电房二次系统运行状态在频域上的局部特征，其可以表示为

其中，Wf(a,b)表示小波变换处理后的配电房二次系统运行数据，a和b分别表示伸缩因子和平移因子，x(t)表示原始的配电房二次系统运行数据，与ψab互为共轭关系，按照这样的处理方式，即可将原始的配电房二次系统运行数据投影到时频-二维平面中，得到对应的连续小波变换系数矩阵。以此为基础，本文对于配电房二次系统状态检测的检测是根据x(t)和ψ(t)之间的相似性实现的。当x(t)和ψ(t)的相似性与二次系统输出信号的时频能量强度存在拟合关系时，则认为此时处于正常运行状态；当x(t)和ψ(t)的相似性与二次系统输出信号的时频能量强度不存在拟合关系时，则认为此时处于异常运行状态，需要采取相应的维修措施。

按照上述所示的方式，实现对配电房二次系统状态的检测。

1.2 配电房二次系统异常维修

根据1.1部分对配电房二次系统状态的检测结果，本文对其存在异常的维修也是根据检测结果进行的。

（1）当x(t)和ψ(t)的相似性与二次系统输出信号的时频能量强度过拟合时，初步判定其异常类型为三相负荷不平衡。对此，本文设计了三种处理方法。第一就是对二次系统的布线设置进行充分规划，以实际供电阶段的量能分配为基础，差异化不同区间的布线规模和型号，通过这样的方式提高布线的合理性，保障配电房二次系统状态稳定。第二就是以配电房覆盖区域的用电需求，重新对电荷进行调度分析。一般情况下，在调度规模相同的条件下，以距离为优先原则。第三就是根据配电房供电区域发展的实际需求，合理增设电源。

（2）当x(t)和ψ(t)的相似性与二次系统输出信号的时频能量强度未拟合时，初步判断异常类型为配电房内变压器发生故障。对此，结合不同的情况，本文也设计了差异化的处理方法。当状态异常类型为变压器内部发生短路时，对安装变压器时阶段熔丝的选择要避免铜线及铝线材料，通过按照负荷数据对变压器荷载进行充分分配，使得变压器的单向及三项电压处于平衡状态。除此以外，调整处于电场之中的夹件与铁芯等金属处于一点接地的状态，使得其与地面之间产生电容。

2 测试与分析

2.1 测试环境

在测试阶段，本文以某实际的10kV高压配电房的二次系统为基础开展对比测试，其中，对照组分别为文献[3]提出的以数字孪生技术为基础的配电故障检修方法，文献[4]提出的在线配电故障检修方法。对测试环境的基本情况进行分析，其为典型馈线自动化（feeder automation，FA）环网自动化配电二次系统，具体结构如图1所示。

图1 测试自动化配电二次系统结构示意图

在图1中，包括联络开关（A6、A9）以及分段开关（A1-A5，A7-A8，A10-A12），上述开关均为柱上开关，负荷开关（B1-B15）。在此基础上，本文对故障状态进行设置，具体的故障如下：（1）位置为分段开关A5处的FTU(feeder terminal unit，馈线终端装置)，故障类型为遥信回路故障，停止过流信号的上送。（2）负荷5和负荷6的故障类型为线路故障，且故障隔离和故障恢复失效，宏观表现为失电损失。（3）位置为联络开关A6处FTU，故障类型为遥信回路故障，停止过流等故障信号的上送。（4）负荷7、负荷8和负荷9无法得到供电，宏观表现为负荷5～6及7～9出现失电损失。

在上述设置的基础上，具体的运行参数如表1所示。

表1 测试环境运行参数信息统计表

其中，负荷1～3的用电类型为居民用电，负荷5～9的用电类型为工业用电，负荷10～12的用电类型为政府机关用电，负荷10～12的用电类型为政府机关用电，负荷13～15的用电类型为商户用电。以此为基础，分别采用三种方法实施对测试配电二次系统进行检修。

2.2 测试结果

在上述基础上，分别统计了不同检修方法下对应的检修效果，由于体现检修效果的指标较多，包括时间开销、人力开销、有效检修效率等，为了能够全面分析不同检修方法的应用效果，本文将综合成本投入作为评价指标，其中包括检修阶段造成的配网运行损失、设备损失、负荷损失。最终得到的测试结果如表2所示。

表2 不同检修方法下配电网损失统计表/万元

结合表2中的测试结果，对三种不同检修方法的应用效果进行分析。其中，数字孪生配电检修方法对于故障（1）和故障（3）的检修效果相对较好，但是对于故障（2）和故障（4）的检修效果相对较差，在配网损失上的表现即为故障（1）和故障（3）检修阶段的损失相对较低，故障（2）和故障（4）检修阶段的损失相对较高。在在线配电检修方法的测试结果中，表现出了与数字孪生配电检修方法相反的特点，特别是对于故障（3）而言，其检修阶段的损失得到了1.226万元。相比之下，在本文设计配电检修方法的测试结果中，对于不同故障的检修效果均有良好表现。故障（1）和故障（3）检修阶段的损失分别低于数字孪生配电检修方法900元和80元，故障（1）和故障（3）检修阶段的损失分别低于在线配电检修方法530元和32元。综合上述测试结果可以得出结论，本文设计的10kV高压配电房二次系统状态检修方法可以有效降低配电系统异常状态带来的损失，具有良好的实际应用价值。