蔡震宇

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司儀征市供電分公司，江蘇 高郵 211400）

引言

近年來(lái)隨著新能源在電力中的占比越來(lái)越大，分布式電源技術(shù)、多能源互補(bǔ)以及電池儲(chǔ)能技術(shù)飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的電網(wǎng)模式已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)階段用電用戶多樣化的電力需求。為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)電力資源的合理利用，降低電力系統(tǒng)受到自然環(huán)境、人為環(huán)境等諸多干擾因素的影響，保證電力系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行智能化、自動(dòng)化的改造，以增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障、突發(fā)情況的能力。配電自動(dòng)化作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要一部分，在智能化電網(wǎng)的建設(shè)中有著至關(guān)重要的意義。在配電自動(dòng)化不斷擴(kuò)大的過(guò)程中，配電系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)是制約其發(fā)展的重要一環(huán)。目前，電網(wǎng)系統(tǒng)中大部分采用的是定期維檢和故障檢修兩種方式，這兩種檢修方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電力設(shè)備的替換式的維修，以及耗時(shí)耗力的現(xiàn)場(chǎng)維修，運(yùn)維成本居高不下，在實(shí)際應(yīng)用方面的成效較小。因此，電網(wǎng)系統(tǒng)中采用配電自動(dòng)化的運(yùn)維技術(shù)對(duì)配電運(yùn)維有著非常重要的作用，能夠滿足配電自動(dòng)化現(xiàn)代發(fā)展的需求，提高電力企業(yè)的工作效率，減輕工作人員的工作壓力，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化運(yùn)維的安全、穩(wěn)定、可靠[1-2]。

1 配電自動(dòng)化運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)

本文涉及的配電自動(dòng)化運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)主要有配電終端失效規(guī)律分析技術(shù)、FTU 優(yōu)化配置技術(shù)和配電故障定位技術(shù)。

1.1 配電終端失效規(guī)律分析技術(shù)

電網(wǎng)系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到來(lái)自自然、人為或者是電力設(shè)備老化等多方面因素的影響，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了確保配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)配電系統(tǒng)終端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和失效規(guī)律進(jìn)行分析，就能夠有效提高電網(wǎng)系統(tǒng)配電終端的可靠性，從而科學(xué)、有效地指導(dǎo)電力企業(yè)的日常運(yùn)維。低壓電氣設(shè)備主要分為可修復(fù)和不可修復(fù)，針對(duì)不同類型的電氣設(shè)備，其可靠性指標(biāo)是不相同的，主要包括失效率、可靠度以及累計(jì)失效概率等。常見(jiàn)的配電終端的失效類型有指數(shù)分布、威布爾分布、正態(tài)分布以及對(duì)數(shù)正態(tài)分布。配電終端中的各個(gè)模塊由電氣元件綜合構(gòu)成，通過(guò)利用其失效分布擬合測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定其失效分布類型，為后期的可靠性指標(biāo)計(jì)算奠定基礎(chǔ)?；谑Х植紨M合的可靠性指標(biāo)的計(jì)算過(guò)程，如圖1 所示。

1.2 FTU 優(yōu)化配置技術(shù)

饋線開關(guān)監(jiān)控終端是饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)性元件，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中具有元件數(shù)量多、安裝分散等特點(diǎn)。在配電自動(dòng)化中應(yīng)用饋線開關(guān)監(jiān)控終端，能夠降低配電自動(dòng)化建設(shè)成本。在實(shí)施FTU 優(yōu)化配置的過(guò)程中，電力企業(yè)要按照國(guó)家電力事業(yè)的相關(guān)制度要求，按照電網(wǎng)工程中的實(shí)際情況以及區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷分布情況進(jìn)行終端配置，保證在最經(jīng)濟(jì)的條件下給用電用戶提供最可靠的電力供給。一般情況下，在確定了經(jīng)濟(jì)型、可靠性因素后，還需要考慮周圍終端附近負(fù)荷量大小的情況以及實(shí)際負(fù)荷類型的因素。不同類型的用電用戶，其所屬的優(yōu)先等級(jí)不同，在實(shí)際分類中，居民用戶用電的占比較小，商業(yè)用電的占比較大，特殊用電的占比更大。因此，采用廓線開關(guān)附近負(fù)荷優(yōu)先等級(jí)θi來(lái)表示，其計(jì)算公式為：

式中：nik為饋線開關(guān)i 附近k 型負(fù)荷的數(shù)量，wk為k型負(fù)荷的權(quán)重因子。PQik為負(fù)荷點(diǎn)i 的第k 類負(fù)荷大小。根據(jù)實(shí)際工作中不同用電用戶的不同操作經(jīng)驗(yàn)，能夠得到負(fù)荷因子。在選擇時(shí)，一般設(shè)定閾值為θ0，當(dāng)實(shí)際值>閾值時(shí)，采用三遙終端。電力企業(yè)根據(jù)FTU設(shè)置點(diǎn)的各類型用電用戶負(fù)荷的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合考慮三遙、二遙的數(shù)量以及位置情況。

1.3 配電故障定位技術(shù)

電網(wǎng)系統(tǒng)的配電系統(tǒng)故障定位技術(shù)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要功能，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)采用配電故障定位技術(shù)能夠快速確定故障點(diǎn)的位置，為電力企業(yè)的相關(guān)工作人員提供較快的故障定位。本文提出的配電故障定位技術(shù)是基于RS-IA 數(shù)據(jù)挖掘模型構(gòu)建的，采用RS 提取領(lǐng)域數(shù)據(jù)，獲得相關(guān)的輸入和輸出矢量。具體步驟為建立故障挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)故障的特征，確定相應(yīng)對(duì)象的條件和決策屬性，生成相應(yīng)的RS 決策表，利用矩陣中的求解組成最小的約簡(jiǎn)，最佳屬性約簡(jiǎn)集與故障定位規(guī)則相結(jié)合，確定配網(wǎng)系統(tǒng)的故障位置。配電故障定位技術(shù)的故障定位模型如圖2 所示。

2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為三層：配電自動(dòng)化主站、配電自動(dòng)化子站以及配電自動(dòng)化終端，這三種結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系，但又相互獨(dú)立。配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能主要有SCADA、電網(wǎng)分析應(yīng)用、FA 及各子系統(tǒng)之間通信等，其總體架構(gòu)圖如圖3 所示。

配電自動(dòng)化主站是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要核心組成部分，在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，配電自動(dòng)化主站分為三層：應(yīng)用層、服務(wù)層和平臺(tái)層。應(yīng)用層主要是指配電自動(dòng)化主站的基本功能以及拓展功能，服務(wù)層指的是其平臺(tái)服務(wù)和數(shù)據(jù)總線，平臺(tái)層指的是操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等，這三部分共同組成了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主站[3]。配電自動(dòng)化子站是在主站和配電自動(dòng)化終端之間的中間層，其作用是優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次以及提升系統(tǒng)的信息傳輸效率，有助于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)。配電自動(dòng)化子站完成對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)信息傳遞到主站，再將主站的相關(guān)任務(wù)指令傳遞到終端電氣設(shè)備。配電自動(dòng)化終端是指遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及調(diào)控裝置的總和，對(duì)電力系統(tǒng)的電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一般情況下配電網(wǎng)中的監(jiān)控終端主要有開關(guān)站、配電室、變電站以及配網(wǎng)線路等[4]。

3 配電自動(dòng)化運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用

某區(qū)域10 kV 配電線路總共有328 條，總長(zhǎng)3 981 km。架空絕緣化100%，電纜線路長(zhǎng)度為56 km，電纜化率14.21%。配變電變壓器共計(jì)1.253 4 萬(wàn)臺(tái)、容量共計(jì)6 464 MVA，柱上開關(guān)3 263 臺(tái)?；谂潆娮詣?dòng)化運(yùn)維技術(shù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)在某區(qū)域內(nèi)進(jìn)行建設(shè)改造，對(duì)該區(qū)域的配電網(wǎng)自動(dòng)化水平進(jìn)行全方面的提升。328 條線路中均投入了FA 功能，針對(duì)環(huán)網(wǎng)柜、分段開關(guān)的“三遙”和用戶分界開關(guān)“二遙”數(shù)據(jù)信息，均實(shí)時(shí)上傳到配電自動(dòng)化主站，整個(gè)系統(tǒng)中含有DTU終端759 臺(tái)、FTU 終端3 252 臺(tái)，故障指示器559 臺(tái)，光纖314 km。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分別從供電的可靠性和降低線損方面進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)，配電網(wǎng)電路中，電力企業(yè)優(yōu)化了配電設(shè)備的運(yùn)行方式，停電處理工作量減少了2/3。線路倒閘時(shí)間也明顯減少，由原先的平均停送電30 min 減少到現(xiàn)在的3 min，其供電可靠性效果表如下頁(yè)表1 所示。采用配電自動(dòng)化系統(tǒng)后，該區(qū)域內(nèi)的線路分段趨于合理，并且利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的線損率進(jìn)行分析更加方便，降低線損的成效表如表2 所示。

表1 某區(qū)域供電可靠性效果表

表2 某區(qū)域線損率成效表

4 結(jié)語(yǔ)

配電自動(dòng)化運(yùn)維技術(shù)是目前電力事業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，在現(xiàn)階段的智能化、自動(dòng)化的背景下，構(gòu)建配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展有著重要意義。傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)維模式已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)階段的電網(wǎng)電力穩(wěn)定和安全供給的要求，為了增強(qiáng)配電自動(dòng)化運(yùn)維的工作效率和工作質(zhì)量，電網(wǎng)系統(tǒng)必須對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化建設(shè)。本文通過(guò)對(duì)配電自動(dòng)化運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探究，分析了配電終端失效規(guī)律分析技術(shù)、FTU 優(yōu)化配置技術(shù)以及配電故障定位技術(shù)，提出了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分為配電自動(dòng)化主站、子站以及終端。配電自動(dòng)化建設(shè)有助于提升電力企業(yè)工作人員的工作效率，減輕工作人員的工作壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)維故障的定位維檢，提升了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。