论智能配电网自动化设备在配电网调控运行中的应用

论智能配电网自动化设备 在配电 网调控运行中 的应用

曹立平

国网北京 怀柔供电公司，北京市 101400

摘要：随着自动化技术和智能技术的发展，智能配电网研发与应用力度加强，配电自动化设备作为故障迅速定位、就地隔离、恢复电网故障，确保配电网能够持续稳定运行最基本的自动化功能终端，其应用起步最早、发展最快。基于此，本文就配电网调度中智能配电网自动化设备应用展开研究，首先对自动化设备进行阐述，其次具体分析了其使用现状以及深化应用方向及需求，以供参考。

关键词：智能配电网；自动化设备；配电调控运行

智能电网是基于双向通信网络建设而成的，随着高电压等级电网自动化、智能化发展越来越先进。10kV中压配电网迫切需要采用先进的通信技术、保护技术、传感器技术、控制技术等先进技术结合现状物理电网，建设成技术高度集成，可以实现故障自愈、状态监测、抵御攻击，并高效、稳定提供电能的一种新型电网。相对于现有电网而言，智能电网具有电力流、信息流以及业务流高度融合特征，智能电网是全世界电网的发展主流趋势，全球能源互联网、电力物联网发展的必要手段，需要加大建设发展力度，形成竞争优势。

一、智能配电网自动化设备概述

配电自动化设备基于传动的配电变压器、开断设备等电气一次设备，通过电源系统、采集系统、数据处理单元、控制系统、通讯系统等二次辅助系统的集成，形成了具备“遥测”、“遥信”、“遥控”、“遥调”以及继电保护、故障处理等功能的电气设备。10kV配电自动化设备是输变电智能化向中压配电的延伸，利用10kV配电网的特点，通过自动化各功能单元独立运行、协同配合，进而解决中压配电系统运行中的问题、故障，同时提供了自动化控制开断功能。自动化设备通过智能传感器以及微机处理技术、数字通信技术能够对电力设备、配电网络进行状态跟踪、监视，同时能够对故障设备进行快速准确隔离。

二、配网调度中智能配电网自动化设备应用

（一）定位故障

随着人民生活水平的提高，用电需求量的增加，对供电可靠性要求越来越高，这就要求配电线路、设备故障的查找、定位、恢复的时间要求越来越短。智能配电网系统中，利用自动化设备有效连接电网系统中的组件，而大规模应用自动化设备，利用其遥测感知、继电保护功能可以快速准确地解决配电网故障导致的停电问题。当前，配电网故障自动化设备应用中，主要有两种方式。开断设备隔离故障点和非开断设备辅助判断故障区段。开断设备隔离指利用具备继电保护功能并且配置保护出口的开关设备检查到故障信息后，采用就地或主站集中控制方式直接从故障上游断开故障区段，避免停电范围扩大。配电自动化主站利用配置保护告警、故障判断功能的“二遥”或“三遥”非（直接）开断设备上送的故障信息，集中判断出更准确的故障区段，为故障隔离后进一步缩小了故障查找区段。目前，故障选线、选段中配电自动化设备作用显著，对于线路短路故障，排除设备本体缺陷外，配电自动化故障开断设备判断、动作准确率可以达到100%，对于瞬时接地（消弧线圈接地系统）故障，故障段定位查出率达到80%。

（二）调度控制

10kV配电线路主要利用线路分段、联络负荷开关、断路器进行线路运行方式或停送电操作。在故障人工隔离、恢复，计划停送电、方式变更过程中利用“三遥”开关设备进行远程遥控操作，是配电自动化在调度运行中的主要应用。合理配置10kV配电线路主线、分支、联络开断设备，可以采用传统负荷开关自动化改造升级，安装新型断路器开关实现开关的“遥控”功能，在调度中心做到远程控制，并远程监视开断信号、遥测数据，综合判断现场动作情况。负荷开关在线路设备故障查找过程中，由于短路水平限制，不能参与短路故障时的遥控开断操作，断路器开关成为配网设备选型中的主力，随着设备成本的降低和良好的应用效果，并且具备短路保护动作功能，已开始逐步替代传动负荷开关设备。

（三）自愈恢复

主站集中式的配电自动化系统，能综合全线的配电自动化设备故障信号，通过电气拓扑关系判断出故障区段。自愈恢复是故障判断定位后进一步深化应用，通过自动系统执行遥控操作执行恢复非故障段供电。受各种因素限制，动作隔离故障区段的开关不能保证实际上停电区段为理论上的最小区段。一是部分参与故障判断的自动化终端设备非开关设备，不具备分段功能；二是部分开关设备为负荷开关，不具备切断短路故障的能力，三是受上级保护参数配置以及设备精度的限制，配电线路继电保护的分级受限，不能无限分级。种种原因导致故障动作的开关是一个扩大范围的区段，需要配电自动化系统结合终端故障信息、线路负载率，并利用接入配电网自动化系统的“三遥”开关实现故障区段前段、后段非故障区段的供电恢复。近2年怀柔地区配电网故障自愈共计实现11次。

（四）状态分析

配电自动化主站系统集中了10kV配电网，甚至0.4kV低压电网的大量设备运行状态数据，包括电压、电流遥测数据，线路、设备功率数据，状态波动的故障录波数据，停电、复电、失压、欠压遥信数据等，综合这些数据，可以分析掌握配电线路运行状态，开展主动运维工作。一是分析线路实时负载率，掌握负荷分布、线路负载、低电压情况；二是利用三相数据分析三相平衡度水平，均衡线路各相负荷；三是分析线路是否存在薄弱点，尽早发现缺陷，再故障发生前消除隐患。

5. 配电网规划

配电自动化系统大数据，同样是电力企业可以挖掘、利用的的数据资源。配电自动化系统自带的历史数据存储功能，可以设置需要长期存储的重要数据，结合历史电流数据、有功无功功率等数据，可对具体设备、线路区段、整条线路、部分区域做日曲线、月区线、季曲线、年曲线对比分析，结合地区定位发展情况，做好配电网短、长期规划。近年，怀柔公司充分利用往年历史数据，在度冬、度夏用电高峰期前做好负荷预测、负载分流工作，保持电网平稳运行，在重载线路切改、改善低电压、降低线路线损效果显著。

3. 自动化设备实际应用问题分析

2021年，本地区配电网覆盖自动化终端4030台，其中可“遥控”开关2200台，近一年断路器动作正确动作率、故障区段判断正确率和误动作率分别为97%和90%，月平均遥控190次。配电自动化的应用逐步深化，为供电可靠性和供电质量提供了有力支撑。但是配电自动化应用过程中也发现一些问题，具体体现在：（1）线路自动化覆盖率已达到100%，但是设备自动覆盖率偏低。尤其是开关设备覆盖率偏低，影响自动化的应用推广，人工手动、遥控自动相结合的操作方式给日常工作带来诸多不便；（2）配电自动化开关设备位置需要进一步优化。为节约投资，开关设备多在原设备位置更换或自动化改造实现自动化，因地区发展规划的变化导致部分配电网分段、联络位置不合理等网架结构问题，影响故障自愈等自动化进一步应用；（3）故障判断算法需要进一步改善。寻求解决继电保护分级的限制，以进一步缩小停电区段。对于接地故障，目前的算法判断可靠性普遍偏低，需要更加可靠的接地故障判断算法；（4）提高系统容错功能。配电自动化设备中，无线通信设备占比较大，存在信号延时、丢失现象，自动化终端体量增大，部分缺陷设备难以及时发现，影响系统判断。此类不可避免的问题，应在配电自动化系统主站寻求容错机制，减小或消除其影响。

结束语：

综上所述，电力物联网、配电自动化是电力企业发展的必然趋势。随着供电可靠性要求的不断提高和传感器、数据处理、继电保护等智能技术的不断发展，自动化设备精度、智能化水平逐步提高，种类不断增加。配电自动化应用需要不断深化加强，应尽早规范各类终端标准，简化调控运维人员操作，改善终端交互界面是深化终端侧应用急需解决的终端问题。逐步寻求解决传动配电网向智能配电网转变过程中遇到的种种问题，通过加大基础设备、技术研发投资、做好自动化建设长期规划、稳步推进各种先进技术试点应用，促进配电自动化专业和传统电力业务部分、专业的结合，提高相关专业对配电自动化应用的认识，并做好配电自动化应用效果统计分析工作。

参考文献：

[1]郁晓雅.论配电自动化设备在电力调度系统的应用[J].百科论坛电子杂志,2020,000(004):850.