配网供电系统运行方式及安全可靠性技术措施

杨小虎，权张杰

（国网陕西电力公司渭南供电公司，陕西 渭南 714000）

0 引 言

在电力生产、输送、变电、配电以及用电的整个环节中，电力系统的管理至关重要，其运行质量直接关系到企业的生产加工和人们的日常生活。供电企业必须充分重视配电网，确保配电网能够高效、高质量的运行。在我国城市化进程快速推进的背景下，配电网的结构越来越复杂，内部涉及的电力设备也越来越多，因此对配电网的运行安全管理水平提出了更高的要求。供电企业既要保证电力的正常供应，又要保证供电的可靠性，为生产活动的正常开展提供强有力的支持。

1 配网供电系统的组成分析

配网供电系统的基本组成包括变电站、配电线路及用户终端。

1.1 变电站

变电站是整个配网供电系统中重要的组成部分[1]。在变电站中，变压器能够将高压输电线路上输入的三相交流电进行降压处理，使其转化为适合分配给用户终端使用的低压。变压器通过调整匝数比例，实现了从高压到低压的转换，确保配网供电系统能够满足不同用户对电能的需求。

1.2 配电线路

从变电站出发，通过各种类型的配电线路将低压电能传送给用户终端。根据具体情况和需求，配电线路可以采用架空线路或地下线缆等形式。架空线路适用于较为开阔的地区，通过将导线悬挂在电杆上进行传输；而地下线缆更适合城市等狭小空间，通过将导线埋入地下进行传输。

1.3 用户终端

用户终端是配网供电系统的最终目标和服务对象，包括工业企业、商业建筑及家庭等各类用电设施。其中，工业企业需要大量的电能来支持生产过程；商业建筑需要稳定供电来保证正常运营；家庭需要安全可靠的电力来满足日常生活和娱乐需求。配网供电系统通过变压器和配电线路将低压电能送达用户终端，为用户提供所需的电力[2]。

变电站通过变压器将高压转换为低压，配电线路将低压电能传输给用户终端，用户终端则是配网供电系统的最终目标和服务对象。

2 配网供电系统的安全性技术

2.1 过载保护

过载保护是一项关键的技术措施，主要通过差动保护和整定值选择等方法来实现，确保配网供电系统的正常运行和安全性。差动保护是一种常见的过载保护技术，主要通过比较电流输入和输出之间的差异来判断是否存在过载情况。当输入和输出之间的差异超出设定范围时，差动保护将触发报警或断电操作，避免过载造成更严重的后果。此外，在过载保护中，通过选择适当的整定值，可以确保过载保护系统在不同负荷条件下都能准确检测并响应过载事件，从而及时采取相应的措施来防范潜在风险。

2.2 短路保护

短路保护用于保障配网供电系统的稳定运行和安全性，主要通过熔断器、隔离开关等设备来实现。

熔断器是常用的短路保护设备之一。当系统发生短路时，熔断器能够迅速切断电路，阻止过高电流通过，从而避免设备损坏或引发更严重的事故。此外，隔离开关是重要的短路保护装置，能够将故障区域与其他部分隔离开，避免故障范围扩大影响整个系统。

在实际应用中，短路保护技术仍存在一些问题和挑战。例如，在某些情况下，传统的熔断器可能无法满足快速切断高压电流的需求。为提高短路保护效果，可以采取改进措施，如使用新型材料制造更可靠的熔断器或结合智能监测装置实现精准检测和定位。

2.3 故障检测与定位

故障检测与定位是配网供电系统中不可或缺的一部分，对于及时发现故障并准确定位至关重要。常见的故障检测与定位装置包括故障指示器和智能监测装置等[3]。

故障指示器是一种常见的故障检测装置，通过改变颜色或发出声音等方式提示操作人员系统中存在故障。这样操作人员可以迅速发现故障，并采取相应措施进行修复，从而缩短停电时间，并降低维修成本。

智能监测装置可以实时监测各个环节的运行状态，并通过数据分析算法判断是否存在异常情况。一旦发现异常，智能监测装置就会立即报警，并提供故障的相关位置信息，帮助操作人员快速准确地处理故障。

3 配网供电系统运行方式及安全可靠性技术应用

3.1 基于智能算法的安全自动控制策略

得益于计算机科学和人工智能领域的最新进展，基于智能算法的安全自动控制策略为电力系统提供了高级自动化控制方案。这些策略的核心目标是在电力系统运行时实时监测系统状态，并根据数据和模型进行智能决策。智能算法在多个方面发挥着关键作用，包括故障检测与诊断、负荷预测与调度以及控制策略优化。特别是在故障检测方面，智能算法通过分析传感器数据，能够高效地发现电力系统中的潜在故障或异常情况，从而确保电力系统的安全稳定运行。

利用智能算法能够识别电压异常、频率偏移及负荷不平衡等问题，以便及时采取应对措施，从而提高系统的稳定性和可靠性。此外，智能算法还可用于负荷预测和调度。这些算法通过分析历史数据，构建预测模型，可以准确预测未来的负荷需求，有助于实现电力系统的实时调度。基于智能算法还能优化各种控制策略，包括发电机调节、电压控制等。结合当前的系统状态和既定的目标，自动调整控制参数，以实现最佳性能，提高电力系统的可操作性和稳定性。

3.2 基于数据挖掘的安全自动控制策略

在电力系统的安全自动控制策略中，数据挖掘技术发挥着至关重要的作用。该技术利用历史数据的分析和模式识别来改善系统的稳定性与可靠性，主要应用于故障预测、负荷特征提取以及异常检测等方面。通过分析历史故障数据，数据挖掘可以识别潜在的故障模式，并预测未来可能发生的故障事件，从而帮助电力企业提前采取措施，防止故障发生，进一步提高电力系统的可用性和可靠性[4]。通过分析负荷数据，电力企业可以获取负荷需求的特征和趋势，进而更好地理解电力系统的负荷特性，并为负荷预测和合理调度提供支持。此外，数据挖掘技术可以帮助电力企业识别电力系统中的异常模式，如电压波动或频率偏移等。通过及时发现这些异常情况，电力企业能够采取必要的措施来维护电力系统的稳定性和可靠性。

3.3 利用继电保护装置对故障进行定位

继电保护装置通过实时监测电流和电压等电气参数，快速响应异常情况，并为故障处理提供关键信息。在故障定位过程中，继电保护装置会将监测信号与预设的阈值进行对比，判断是否存在异常情况。一旦检测到异常，该装置便会启动内部的定位算法，初步估计故障位置。对于线路故障而言，常用的定位技术包括双端法和行波定位法。

双端法主要是通过比较线路两端的电流和电压数据，从而得出故障位置。在正常情况下，线路两端的电流和电压应该是相等的。但当发生故障时，电流或电压发生了变化，两端之间就会出现差异。通过分析这些差异，并结合传输线特性和物理模型等信息，电力企业可以推断出可能存在故障的位置。

行波定位法是基于故障产生的电磁波在线路上的传播特性进行定位，具有较高的定位精度。当发生故障时，故障点周围会产生电磁波，并通过线路上的传输介质（如电缆或导线）传播。继电保护装置能够接收这些电磁波信号，并根据其到达时间和幅度等信息来确定故障位置。通过精确测量和分析这些参数，电力企业可以实现对故障位置的准确定位。

不同类型的故障可能需要采用不同的定位技术。例如，对于短路故障而言，双端法可能更加适用；而对于接地故障，行波定位法可能更具优势。在实际应用中，电力企业需要根据具体情况选择合适的定位方法。

3.4 利用光纤保护装置和通信系统

光纤保护装置采用光纤传感技术，能够高精度地实时监测电力线路的电气参数。当线路发生故障时，光纤保护装置可以迅速捕捉到这些参数的变化，并与预设的阈值进行对比，从而初步判断出故障情况。与传统的继电保护装置相比，光纤保护装置的监测范围更广，可以监测温度、应力等物理参数，进一步增加了故障检测的数据来源。

当光纤保护装置检测到故障后，需要快速、准确地将相关信息传输至中央控制室或其他关键节点。光纤通信网络凭借其超高数据传输速率和低延迟的特性，在这方面发挥着重要作用，确保故障信息能够及时、稳定地传输，为后续故障处理赢得宝贵的时间。此外，通过与配电自动化系统进行集成，可以将这些故障信息直接输入自动化系统，实现故障的自动隔离和供电路径的自动切换等操作。这种集成能够提高整个系统的响应速度和运行效率，使故障处理更加智能化和自动化。

3.5 实现配电自动化功能

配电自动化不仅代表着技术的进步，还是现代化电力系统管理和操作的体现。其核心目标在于赋予电网自主、自适应及自愈合的能力。当电网发生异常或故障时，配电自动化系统能够迅速做出反应，降低故障的影响，保障供电的稳定性。

将传感设备部署至关键位置，如配电柜、变压器及电缆井等，以便实时监测电力参数。同时，中央控制系统作为配电自动化的核心，需要具备强大的数据处理和分析能力，为操作人员提供清晰、准确的电网状态信息。结合先进的算法和模型，中央控制系统能够深度挖掘和分析数据，预测潜在故障，并为运维团队提供决策支持。

此外，自动化控制策略能在故障发生时自动隔离故障区域，并重新配置电网，确保非故障区域的正常供电，从而最大限度地减少故障对供电的影响，并为故障诊断和修复提供宝贵的时间与空间。将配电自动化与新型的能源管理系统紧密结合，能够实现与分布式能源资源、储能设备及微电网的无缝对接，提高电网的调度灵活性和运行效率[5]。

4 结 论

在电力系统中，电力供应的稳定性和安全性应受到高度重视。在检查配网供电系统线路时，必须特别注意其运行状态和使用情况。电力工作人员应细致地检查线路的材料质量、维护保养情况以及周边环境，确保不存在安全隐患。一旦发现潜在问题，应立即以这些问题为导向，采取有效的措施来确保电力系统的安全运行。此外，为确保线路的安全性和可靠性，还要完善相关制度和流程，形成长效机制，确保电力系统的稳定供电。