配网自动化技术快速复电策略的实施

配网自动化技术快速复电策略的实施

姚胜峰

浙江德宝通讯科技股份有限公司 311414

摘要：为实现快速复电，所采取的策略的实施需切合自身特点，整合现有资源，针对不同区域以及区域内不同的网络结构、设备状况而采取不同的技术策略。讲到快速复电，不得不提配网自动化技术，而配网自动化技术在快速复电过程中的展现主要体现在基于故障指示器的故障定位，基于自动化开关的故障自动隔离和自动恢复供电。同时，作为实施快速复电的主要系统平台——配网故障快速复电智能调度平台，快速复电所涉及的配网自动化技术、各种流程、各个环节、各个模块在平台中都应有反映。系统平台应具有实用性强、易于扩展的特点，其建设和发展是一个较长期的过程。

关键字：配网自动化；快速复电，策略；实施

1配网自动化技术的建设

进行快速复电的建设，需针对不同区域、不同的情况、不同的要求,实施不同的技术支撑策略：

（1）面向整个佛山配电网，通过计量自动化系统提供的配变、线路的负荷数据、故障检测系统提供的故障数据、主站显示的故障指示器动作信息实现负荷管理和故障快速定位等功能；

（2）对于负荷稳定的联络线路、供电半径长以及故障发生几率较高的架空线路，采用就地馈线自动化形式，并通过GPRS/CDMA接入配网主站，实现与系统平台数据的交互。

（3）在城市建设成熟区域（或具有合理、严谨的区域规划），规划建设配网自动化；以下分析故障定位技术、馈线自动化技术的建设原则:

1.1故障检测系统区域

（1）每回10kV架空线路不得少于4组故障指示器、电缆线路不少于3组。安装位置如下：

架空及混合线路

①线路主干线：线路每隔2～3公里采用故障指示器分段，以缩小故障区段范围；

②线路重要分支处：对于支线长度超过3公里或支线承担重要负荷的情况采用故障指示器指示线路故障分支；

电缆线路

(1)安装在环网柜、电缆分支箱等设备进出线电缆上，主干线每路进出线、长度超过300米的电缆分支线配置一套电缆故障指示器，与电缆通信终端连接。

(2)为提高接地故障检测准确率，逐步在变电站每段10kV母线安装接地信号注入源1台。

(3)新装故障指示器按照技术标准统一采购；现有故障指示器可继续作为现场故障指示判据，不接入系统运行。

(4)故障指示器设独立通信模块直接向配网主站发送信号；安装在计量自动化终端附近的故障指示器可通过附近的计量自动化终端向配网主站发送信号。

1.2就地型馈线自动化区域

（1）功能要求

①通过线路设备保护与变电站出线开关柜保护的有效配合，实现线路故障区段的快速定位、隔离以及非故障区段快速复电；

②通过开关状态、电流电压信号的上传，实现对配电网运行状态的监控；

③提高变电站出线开关重合闸成功率；

④减少靠近电源侧的开关动作次数，减少多次重合闸对系统及用户的冲击；

⑤自动隔离用户侧故障。

（2）配置原则

采用“电压-时间”型馈线自动化方案，馈线出线断路器配置二次重合闸，投入速断、带时限过流保护（小电阻接地系统投入零序保护），速断和过流保护动作时间整定值为0.3秒。当10kV线路最长路径超过8kM时，或主干线用自动化分段开关分段超过3段时，应配置主干线分段断路器，投入时限过流保护，动作时间整定值为0.15秒。

在主干线上设置若干电压型自动化分段负荷开关，具备闭锁合闸和闭锁分闸功能，实现故障自动隔离。在长分支线首端设置分界断路器，投入过流保护，整定值为0.15秒（分支线在主干线分段断路器电源侧）或0秒（分支线在主干线分段断路器负荷侧），用以隔离分支线故障。在一般分支线首端设置分支线分界负荷开关，具备闭锁合闸和闭锁分闸功能。在用户侧线路长、设备残旧、出门故障多的用户电源侧，设置用户分界自动化负荷开关。

所有断路器和开关应配置通信模块，可使用光纤、GPRS/CDMA通信方式，自动上传开关变位、电流电压和告警信号。

典型配置图（以设置主干线分段断路器为例）如下：

图1 馈线自动化典型配置图

（3）应用范围

①负荷稳定的“2－1”手拉手可转供架空线路；

②一年内故障跳闸超过3次的架空线路；

③根据试点应用情况逐步扩大到全部架空线路；

（4）试点完成后新建或改造的10kV架空线路按以上馈线自动化方案配置。

1.3配网自动化区域

在城市建设成熟区域（或具有合理、严谨的区域规划，如广东金融高新区、东平新城、禅桂核心区），按“三遥”目标建设配网自动化。建成城市建设成熟区域配网自动化并接入系统运行，今后根据城市规划和电网规划，对设备可靠、网络完善的区域，按照“成熟一个，转移一个”的原则，逐步过渡到配网自动化系统。

1.4各项策略实施的工作量及具体需求

按照所述快速复电几项技术策略的内容和特点，划分为以下几大工作项目；根据不同项目的实际情况拟定建设周期,计算资金需求,制定工作计划,并按计划逐步推行,按规划分期实施。

（1）建设配电主站，建设周期6个月。

（2）安装配电终端，单价约10万元（含直流电源费用），首期覆盖城市建设成熟区域的配电站（开关站），然后逐步扩大安装范围。其他地区按电网规划逐步实施。

（3）建设准实时数据平台（PI数据库），建设周期4个月。

（4）计量自动化通信设备及终端升级改造，改造周期4个月，终端部分可按规划结合终端轮换分期实施。

（5）故障指示器（含通信终端）单价约0.6万元，可按规划分期实施。

（6）在变电站每段10kV母线安装接地信号注入源1台，可分期实施。

（7）实施南海、顺德、三水馈线自动化试点工程，今后按规划结合电网建设与改造实施。

此快速复电策略的实施方案，以故障指示器、自动化开关的应用为基础，通过建设配网主站，采集计量自动化终端数据、自动化开关终端数据、故障指示器终端数据，并实现与配网故障快速复电智能调度平台数据的交互，实现覆盖全网的负荷和故障管理，支撑配调集约化管理、故障快速复电的要求；同时，在成熟区域建设以“三遥”为目标的配网自动化，逐步实现向配网自动化、智能化的过渡。

按照“稳定性、实用性、经济性和差异化配置”的基本原则，及“根据负荷重要性确定功能需求，根据既有设备情况选择改造方案，因地制宜，差异化设计”的指导思想，实施配网故障快速复电技术支撑策略。结合各地区的差异性，针对10kV配电线路易受绝缘水平、运行环境等因素的干扰，故障发生率较高等问题，配网故障快速复电策略的技术支撑手段一般按如下方式配置：

▲中心、一般城区建设以分布式智能技术为基础的馈线自动化系统；

▲县级子公司及农网建设以故障指示器为基础的“一遥”或“二遥”故障快速定位系统。

同时，考虑到配电网的长期发展，规划建设配网自动化主站，在农村地区和工业园区建设就地型馈线自动化（故障定位系统和馈线自动化既可以单独实施也可以组合实施），在城市建设成熟或规划成熟地区内全面实现“三遥”甚至“智能化”。在其他区域有计划的建设或预留通信通道，按照配网自动化、馈线自动化要求配置配网设备，优化运行环境，待区域发展成熟、配网网络结构完善时，由故障监测系统逐步向馈线自动化系统过渡，并且实现各系统间信息的交互，与配网故障快速复电智能平台配合应用。

因此，针对不同区域采用不同的技术支撑策略，是实现快速复电较为合理的要求。建设故障快速定位系统,实现10kV线路的馈线自动化模式。建成配电主站，实现全网的配变负荷数据、故障检测数据、自动化开关动作情况的采集和应用；积极推进架空线路馈线自动化建设，首先完成城市建设成熟区域或规划成熟区域的配网自动化建设，其他区域按计划分期实施，逐步推行技术支撑策略。

2快速复电智能调度平台的建设过程和要点

《配网故障快速复电智能调度平台》通过“准实时数据平台”（PI数据库）与调度自动化（ems）、配网主站、计量自动化系统、配网MIS系统、营销系统等其他系统交互数据。同时,配网故障快速复电智能调度平台应集成故障指示器、自动化开关的故障动作信息，以及系统根据其动作信息自动进行的故障定位功能，环网转供方案确定功能，以此为思路建设配网故障快速复电智能调度平台。

《配网故障快速复电智能调度平台》从故障事件的记录开始，已完全实现了系统的自动运行，调度员除分析告警信息外其它工作已得到大幅度的减轻。如采用系统平台自动通知相关巡检队、客服、供电所并反馈签收信息替代原电话通知；自动发起抢修工单监管永久性故障事件的抢修情况；自动向线路所属供电所发送故障跳闸短信通告；自动统计恶劣天气跳闸事件分析结果；直接向其他调度员进行转工单、转检修派工任务等。

上述一系列的系统自动处理均是基于一个前提：调度员需以最快的速度分析出故障告警事件，并录入MIS系统。虽然在快速复电中，这只是其中的一个步骤，但它却是影响后面全部系统功能能否“快速“跑起来的最关键步骤。该步骤不仅需要智能分析，还要求分析的结果尽可能的百分百准确，不能以模糊判断作为结果；并能将故障事件结果送到MIS平台（具备2个系统台账互认互通功能，只送文本信息到MIS系统无法实现后续的系统功能）。

针对以上问题，参考各类文献，国内有过不少关于电网调度或变电站报警信息专家（智能体）系统的研究探索，但大多数研究是基于SCADA平台这一特定的应用开发，在需要接入多个应用系统、监视需求复杂时，不具备与其它系统交互及自动发布的基本条件，过滤条件、推理规则的知识库维护不方便。存在实用化程度差、“自动化信息孤岛”等问题。因此，需要建设一套结构开放、功能完善、接口标准、方便实用的告警信息智能监控系统。

我们就“智能调度告警信息处理一体化系统技术”开发进行了可行性研究，结合“配调对《故障历史事项查询结果》自动处理模板”软件的处理方式及智能处理可行性逻辑规则推理方案进行平台模型的开发，引入海颐软件开发团队，经过3次技术协调会及数次平台模型测试意见反馈技术改造。于2011年8月中,平台架构、功能、人机交互界面、数据处理、平台数据互连互通（一体化）等功能开发基本完成，均达到了良好的实用效果。平台已进行了SCADA系统实时告警数据实测，上线运行后，一体化功能即时启用。可实现对告警信息的智能分析，具备直接在人机界面分析结果，自动将事件记录到MIS系统的功能，并触发后续一系列的系统自动功能。即时用故障发生后产生的“故障告警信息”完成“快速复电”的各项非干预性工作。经测算，无支撑系统前，1名配调值班员处理1个故障事件需6~10分钟（故障频率越高处理效率越低）；经本智能调度告警信息处理平台触发快速复电其它自动环节，1名配调平均处理1个故障事件只需10~60秒（所需时间大部分用在少数平台未能确定的有效事件告警类型的人工确认上）。时间优化比较详见附件报表的“《智能调度告警信息一体化处理平台》应用数据分析”文件，从数据的比较分析可以预计，借助平台的“智能、一体化”功能，调度当值处理类似高强度事件将游刃有余。

平台应用面临的一个重要问题是需跨部门（自动化分部）协调解决，因本平台是在DMIS系统（第三方便于升级改造及应用到其它地区局）平台上开发，调度告警信息数据是通过调度SCADA系统的镜像数据库以15分钟为一个数据范围及更新周期，向一个中间（镜像）数据库发送数据，DMIS平台主动以1分钟或者更快的周期到该中间数据库读取数据，存入本地数据库，然后开始平台的一系列智能运行工作。因该中间数据库15分钟周期所更新的数据是给DMIS平台调度综合信息展示所用，其数据量非常大，根据厂家反馈，该数据库的数据更新周期及频率最多只能提高到5分钟一次。因故障分析处理必须实时完成，以便快速复电系统的后续工作各功能环节可自动启动，所以本平台应具备获取实时告警信息事项的功能。自动化分部配合联系厂家，完善实时镜像数据库的设立工作，以便实时获取告警信息,使《故障快速复电》真正的“快跑”起来！

当前，系统主要功能环节开发已经完成，各辅助功能如接入短信平台、实现统计及图表分析、知识库的自定义界面也作为平台的一期项目陆续完成了开发工作。同时，平台对主网告警信息分析事件功能（可直接采用配调平台主架构）也已完成，通过收集主网告警事件类型及其推理规则，分析告警事件的发布方式，可直接在配调智能告警处理平台进行二次开发。平台的二期功能开发可对调度日常操作如错峰、停电、接地故障等事件的详细描述及分析统计等功能。对于平台使用过程中所遇到的问题,我们通过MIS系统中的“合理化建议”收集问题和改进建议，对于应用过程中发现的开关设备异常动作情况，通过自动化设备异常处理工单记录，然后异常动作信息将会在系统中流转，自动化人员和配网运行人员在系统中签收并作出相应处理（自己无法处理的叫厂家处理），处理完毕后处理人员在工单中作记录，通过系统反馈至调度端，实现了平台功能完善的闭环管理。

3结论

目前,快速复电智能调度平台已实现了配网MIS系统、营销系统、主网SCADA系统、配网主站、计量自动化系统等几大系统之间信息的互联和共享，系统间信息自动交互，各功能模块流程自动流转。以配网故障快速复电智能指挥平台为基础，实现了故障告警信息的智能诊断。随着开发的推进，针对平台应用的合理化建议的收集，功能的完善，快速复电智能调度平台在配网故障的处理过程中发挥着越来越重要的作用。

参考文献：

[1]丁毓山、李海阳、吴秀华.配电线路.中国水利水电出版社,2004.

[2]朱德恒、严璋、谈克雄.电气设备状态监测与故障诊断技术. 中国电力出版社，2012.

[3]宋士通.配网自动化系统馈线自动化方案的应用.电气开关，2004.