配电自动化在配网调度业务中的深入应用

配电自动化在配网调度业务中的深入应用

叶佳林

巴彦淖尔供电公司 内蒙古巴彦淖尔015000

摘要：随着配电自动化的建设，配网调度模式也在日益优化，逐步实现基于配电自动化系统的快速故障隔离和负荷转供技术。由于配电网规模庞大、线路拓扑复杂，目前的建设尚处于投运、验收、试验的初级阶段。随着改造工作的大力推进和有效开展，配电自动化的全覆盖指日可待。同时DA(配电网馈线自动化)功能的运行可靠性和实用性虽有待进一步检验，但在试运行阶段已经初显成效。

关键词：配电自动化；多联络；单相接地；分布式接入；

介绍目前的建设以及配电网馈线自动化(DA)功能应用情况，从配网调度业务的角度入手，分析了DA对多联络配电网短路故障、单相接地故障、主网故障、分布式接入后的线路故障的适用性，讨论了DA在提高合解环操作成功率、提升优质供电水平等方面的可行性，为配电自动化在配网调度业务中更深入地应用提出了建议。

一、配电自动化建设情况

供电公司作为国网公司智能电网配电自动化项目第二批试点单位，先后完成了配电自动化一期、二期工程建设，设备终端在线率、遥信动作正确率、遥控使用率和成功率等实用化指标在国网系统内位于前列。计划完成配网线路的配电自动化全覆盖。DA功能是配网自动化的主要功能，是指当馈线故障时及时确认并隔离故障线段，恢复对非故障线段的供电，缩小停电范围和减少停电时间，从而提高供电可靠性。

二、配电自动化的深入应用探讨

1.DA对处理各类故障的适用性分析。（1）多联络配电网的短路故障。当某街线发生短路，隔离故障点后，有两条供电通道(B线、C线)可用于恢复供电。配网中这样的多联络非常普遍，在提高供电可靠性的同时，也使线路拓扑变得复杂，因此DA在故障隔离后应设计出最优负荷转供方案。在日常的调度工作中，针对多供电通道可选的情况，调度员主要将是否引起过负荷和是否能保证双电源用户的双电源供电作为选择依据。因此若有多条转供线路可选，应在DA的判断逻辑中加入：1)可选的转供线路当前载流量的裕度应大于需恢复供电区域的负荷电流。2)可选的转供线路上级主变容量的裕度应大于需恢复供电区域的负荷。3)需恢复供电区域内双电源用户的另一路电源所在的线路若在可选的范围内，则不作为首选的负荷转供方案。（2）小电流接地系统的单相接地故障。6～35 kV配电线路通常采用中性点非有效接地方式(即小电流接地系统)，在发生单相接地故障(占线路总故障的70%～80%)后，因不构成短路回路，线电压保持对称，不影响对用户的供电，允许带电运行2 h。但这是一种不正常的运行状态，尤其是故障点存在电弧，健全相过电压可能损坏绝缘并引发相间故障，因此需在2 h内排除故障。有关配电线路故障测距的技术尚未有成功报道，难点在于仅能获取线路首端信息，且故障特征不明显。在配电自动化系统中，各终端单元有很强的数据采集、计算和处理能力，能快速采集该监测点的电气量，为特征信号的提取提供了条件，为小电流接地系统的单相接地故障处理提供了新方向。可以借助配电自动化系统，计算零序电压、零序电流、零序有功分量、零序无功分量、谐波分量、暂态分量等特征量，实现多原理的单相接地故障定位。这里以零序无功分量为例，发生单相接地故障时，非故障线路上流过的零序电流为线路对地电容电流，方向由母线流向线路，故障线路首端的零序电流为全系统非故障线路对地电容电流之和，方向由线路流向母线；首端至接地点之间的开关感受的零序电流较首端的零序电流大，方向由线路流向母线；接地点后段的终端单元感受的零序电流由母线流向线路。据此特征量，可实现单相接地故障定位。与此同时，随着配电自动化技术的不断发展以及一、二次设备可靠性的不断提高，小电阻接地的应用也将更普遍。它能在接地故障时由过流保护作用于跳闸或告警，然后由配电自动化系统进行故障定位、隔离和恢复非故障区段的供电，整个过程将在分钟级完成。（3）主网故障(主变、母线等故障)主网发生故障后，会造成配电网在较大范围内的失电，这时配电自动化的主要应用是在故障隔离后，生成批量负荷转移策略，实现配网负荷的快速转移。（4）分布式电源接入后的线路故障电网目前分布式电源已接入十几家，随着分布式电源接入规模日益庞大，探讨其对DA动作的影响也十分必要。以某家用户为例，其发电机由110 kV某变电站10 kV E线#3环网柜111开关接入。分布式电源接入后，其主要影响是在故障点下游的分布式电源将会向故障支路注入短路电流，当此电流较大时，可能引起DA动作策略判断失败。针对这一问题，可以从两个方面解决：1)Q/GDW 480—2010《分布式电源接入电网技术规定》中明确：非有意识孤岛的分布式电源必须在馈线故障后2 s内从电网脱离。因此对于重合闸启用的线路，可将重合闸动作时间延迟至2.5 s，待分布式电源切机后再重合。如果重合成功，即为瞬时故障，分布式电源再重新并入电网；如果重合失败，此时已经排除分布式电源的影响，按照普通线路故障启动DA处理即可。2)考虑故障点下游的短路电流是流向母线的，与故障点上游的短路电流方向相反。基于此，在终端单元中增加方向判据，也可正确定位故障。

2.提高合解环操作成功率。合解环操作的远程操控大大节约了操作时间，提高工作效率，保障人身安全。但配电自动化应用在优化合解环操作上，并不仅仅只是增加了遥控功能。配网合解环操作通常采用“热倒”，实现不停电负荷转移。但实际操作中，有时由于合环电流过大，超过线路出线开关的过流保护整定值，引起合环的一侧或两侧开关跳闸。目前由于SCADA系统只能观测到两侧母线电压的有效值，无相位信息，调度员只能采取盲合，若发生跳闸，再实施补救措施。提出了配网合环电流计算方法，可归纳为基于戴维南定理或叠加定理的稳态潮流计算法、节点网络矩阵法等。但这些方法的实用性较差，因为实际的配电网拓扑复杂，建模工作量大，且改扩建工作频繁，模型维护困难。实际应用中，并不需要计算准确的合环电流数值，只需大致估计合环电流，判断是否会引起跳闸。

3.提升优质供电水平。随着配电自动化应用的逐渐深入，在优质供电方面也有着很大的提升空间。（1）电压质量。一家企业用户反映电压低，无法用于生产，随即调度员检查该出线（A线）所在母线电压，在合格范围内并无异常。分析原因主要是A线供电半径太大，该用户位于线路末端，且与之联络的B线路上开关有缺陷，临时调整部分负荷由A线供。由于该用户高峰用电只有几个小时，地处偏远，在了解情况后再通知配电操作人员赴现场调整方式为时过晚。（2）设备利用率。针对主变轻载与重载不均衡、线路负荷分配不均匀的情况，配电自动化终端设备可加入判断逻辑，例如当本线路轻载，且与之联络的线路重载时，可推出告警窗，给出网络重构方案，提示调度员实时优化运行方式，提高设备利用率，提升供电质量。同时，通过长期监视配电自动化设备运行情况，可以掌握负荷规律，为规划建设提供依据。（3）停电信息。在日常故障处理中，特别是大面积配网线路停电，调度员常常会在故障处理的同时接到很多的用户询问电话，这不仅打乱了故障处理的思路，也影响了故障处理时间。依据DA给出的停电范围，系统可自动检索出失电用户，可增加自动发布停电信息功能，提高服务质量。

总之，配电自动化对多联络配电网短路故障、单相接地故障、主网故障、分布式接入后的线路故障均具有适用性，同时有利于提高合解环操作成功率，提升优质供电水平。随着配电自动化的深入应用，配网调度业务也将更智能、更可靠、更高效。

参考文献：

[1]刘雪平.配电网合环分析与合环条件判断.2020.

[2]郎泉.关于配电自动化在配网调度业务中的深入应用.2020.