配電網(wǎng)故障自愈與發(fā)展方向探索

1、配電網(wǎng)故障自愈與發(fā)展方向探索摘要：配電網(wǎng)故障自愈是未來(lái)智能配電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)，同時(shí)也是智能配電 網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中最為重要的表現(xiàn)內(nèi)容之一。由于配電網(wǎng)直接面向終端用戶的重要特 性，用戶種類以及用電需求多樣化決定了整個(gè)配電網(wǎng)的多樣性與復(fù)雜性。因此， 配電網(wǎng)故障自愈的覆蓋程度與相應(yīng)的自愈控制技術(shù)成為配電網(wǎng)持續(xù)、可靠供電最 為關(guān)鍵的技術(shù)條件，在配電網(wǎng)發(fā)生相關(guān)故障時(shí)，能通過(guò)自愈控制對(duì)配電網(wǎng)中存在 的永久故障進(jìn)行快速定位、診斷、隔離，并且能夠使得非故障設(shè)備及相關(guān)用戶快 速恢復(fù)供電。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)故障自愈 發(fā)展方向一、配電網(wǎng)的網(wǎng)架及故障特點(diǎn) 1.1配電網(wǎng)表現(xiàn)的主要特點(diǎn)配電網(wǎng)作為電能直接向用戶輸送的末端載體，在配

2、電網(wǎng)的具體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上必 然存在依據(jù)用電的不同數(shù)量、不同負(fù)載、不同性質(zhì)、不同需求所導(dǎo)致的供電的重 要程度的不同，比如政府、醫(yī)院、學(xué)校、精密設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)等等一些特殊或重要 的用戶。因此網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也有所不同，但不管是怎樣形式的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大多都是 以開(kāi)關(guān)、源點(diǎn)、饋線末梢三個(gè)部分組合而成，進(jìn)而在結(jié)構(gòu)之上，形成最為常見(jiàn)的 樹(shù)狀、輻射狀以及環(huán)狀網(wǎng)這三種不同的表現(xiàn)形式。用戶所表現(xiàn)的多樣性、配電網(wǎng)所表現(xiàn)的復(fù)雜性對(duì)于配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不是單一的 體系結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，配電網(wǎng)極具復(fù)雜的負(fù)載以及分支。作為直接面向用戶的配 電網(wǎng)，也是進(jìn)一步保證整個(gè)電網(wǎng)供電質(zhì)量最為關(guān)節(jié)的環(huán)節(jié)，還具有以下幾個(gè)方面 的特點(diǎn)：首先，影響到大片用戶停電

3、的時(shí)候，大都是因?yàn)榕潆娔承┰O(shè)備出現(xiàn)了問(wèn) 題，所以配電系統(tǒng)設(shè)備環(huán)節(jié)故障（自身設(shè)備故障或外力破壞）是導(dǎo)致大面積用戶 停電的重要原因所在；其次，配電網(wǎng)目前所用的保護(hù)控制等裝置大都比較簡(jiǎn)單， 但故障發(fā)生幾率又遠(yuǎn)大于主網(wǎng)設(shè)備，所以在配電網(wǎng)中不管哪一處發(fā)生的故障都要 求繼保裝置正確動(dòng)作；最后，由于配電網(wǎng)與城市和農(nóng)村緊密不可分，隨著社會(huì)的 不斷發(fā)展與進(jìn)步，受到市政建設(shè)、負(fù)荷發(fā)展等影響導(dǎo)致配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及配電 設(shè)備上的變化相對(duì)更加頻繁。1.2配電網(wǎng)故障特點(diǎn)從電網(wǎng)調(diào)度的專業(yè)角度而言，配電網(wǎng)常規(guī)的故障大致分為相間短路故障與單 相接地故障，故障的特點(diǎn)大致如下：其一，隨著電網(wǎng)的發(fā)展與不斷升級(jí)改造，配 電網(wǎng)設(shè)備的新舊

4、交替只能隨設(shè)備生命周期逐步實(shí)現(xiàn)，促使整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中展 現(xiàn)出更多新舊不一的設(shè)備，由此構(gòu)建形成了一種設(shè)備、型號(hào)、技術(shù)等多樣化的混 合配電網(wǎng)的模式，這種混合電路所表現(xiàn)出來(lái)的復(fù)雜性導(dǎo)致傳統(tǒng)的故障定位方法仍 有相當(dāng)大的用武之地；其二，在配電網(wǎng)當(dāng)中，電纜敷設(shè)具有極強(qiáng)的復(fù)雜性特點(diǎn)， 比如電纜敷設(shè)的走向、深度等等，進(jìn)而促使電纜故障的定位難度增大，也容易造 成定位過(guò)程中出現(xiàn)偽故障點(diǎn)；其三，雖然整個(gè)配電網(wǎng)引起的故障原因相對(duì)比較多， 但是在這些故障類型當(dāng)中單相接地、相間短路的出現(xiàn)頻率最高且影響更直接；其 四，配電網(wǎng)是直接面向用戶的，所以整個(gè)負(fù)荷情況相對(duì)較為復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致了負(fù) 荷側(cè)不具備數(shù)據(jù)采集的相應(yīng)條件；其五，

5、隨著新型能源的不斷發(fā)展，其融入配電 網(wǎng)后進(jìn)而引發(fā)了一些新的問(wèn)題，這些新問(wèn)題也有待進(jìn)一步解決完善；其六，與傳 統(tǒng)的輸電線路進(jìn)行比較，整個(gè)配電網(wǎng)所表現(xiàn)的線路相對(duì)而言都比較短，由于直接 面對(duì)用戶失壓，所以對(duì)后期故障排查的要求也會(huì)相對(duì)較高。二、配電網(wǎng)自愈控制中的關(guān)鍵技術(shù)2.1對(duì)配電網(wǎng)自愈技術(shù)的選擇配電網(wǎng)自愈技術(shù)的選擇是整個(gè)配電網(wǎng)自愈發(fā)展方向的關(guān)鍵點(diǎn)，所以必須充分考慮 配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)，比如：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方面，要考慮架空線路與電纜線路的比 例，環(huán)網(wǎng)線路與放射性線路的比例等；供電范圍方面主要考慮供電線路的長(zhǎng)度； 設(shè)備特點(diǎn)方面主要考慮斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離刀閘以及自動(dòng)化終端的比例等； 地理環(huán)境方面主要考慮是

6、否為山區(qū)、平原、沿海等；用戶性質(zhì)方面主要考慮是否 為城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村等類型；另外，還要結(jié)合可靠性要求、配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析、事 故事件等級(jí)要求等綜合考慮配電網(wǎng)自愈技術(shù)的選擇。2.2對(duì)配電網(wǎng)自愈設(shè)備的選擇要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自愈關(guān)鍵還是終端設(shè)備的可靠，包括可靠的診斷故障范圍、正確 的動(dòng)作隔離故障設(shè)備、可靠的動(dòng)作恢復(fù)非故障設(shè)備的供電、及時(shí)、可靠的將故障 信號(hào)、隔離信號(hào)、動(dòng)作信號(hào)上送至相關(guān)系統(tǒng)，做到該發(fā)信號(hào)才發(fā)信號(hào)、該動(dòng)作才 動(dòng)作”，這樣的終端設(shè)備才能為配電網(wǎng)自愈帶來(lái)強(qiáng)大的信心。但是，由于目前配電 網(wǎng)終端自動(dòng)化設(shè)備廠家多、型號(hào)多、更新快且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不統(tǒng)一，再加上配網(wǎng) 自動(dòng)化終端長(zhǎng)期的戶外或高溫等相對(duì)惡劣的運(yùn)行

7、環(huán)境，實(shí)際的運(yùn)行生命周期相對(duì) 較短，故障缺陷發(fā)生率相對(duì)較高，這也從一定程度上制約了配電網(wǎng)自愈的發(fā)展， 所以也更加需要重視對(duì)配電網(wǎng)自愈設(shè)備的選擇。2.3對(duì)配電網(wǎng)自愈策略的選擇配電網(wǎng)自愈的策略簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)分為兩個(gè)方面：一個(gè)是通信策略的選擇，另一個(gè)是保 護(hù)策略的選擇。配電網(wǎng)設(shè)備及自動(dòng)化終端設(shè)備散布在城市、農(nóng)村的各個(gè)角落，這個(gè)特點(diǎn)也注定不 能像主網(wǎng)設(shè)備一樣在某個(gè)變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)集中通信。所以，配電網(wǎng)設(shè)備必須依靠各 個(gè)配電網(wǎng)設(shè)備及自動(dòng)化終端設(shè)備的自帶通信功能，這也體現(xiàn)了通信對(duì)配電網(wǎng)自愈 的重要性。目前的通信主要通過(guò)無(wú)線公網(wǎng)與光纖通道兩種途徑實(shí)現(xiàn)，但兩種實(shí)現(xiàn) 途徑卻各有優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于無(wú)線公網(wǎng)而言，相對(duì)容易布置并實(shí)現(xiàn)

8、，但無(wú)線公網(wǎng)受外 界的影響較大，信號(hào)不穩(wěn)定且容易導(dǎo)致信號(hào)延時(shí)，對(duì)于一些要求較高的自愈而言 有些力不從心；而通過(guò)光纖通道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化終端的通信則沒(méi)有無(wú)線公網(wǎng)那些缺點(diǎn)， 但光纖通道的建設(shè)必須與配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)同步，否則后期的改造存在較大的困難，尤 其對(duì)于存量的配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)改造的難度更加復(fù)雜。所以，如何選擇通信策略需要因 地制宜、及早謀劃。保護(hù)策略方面，由于配電網(wǎng)設(shè)備分散式的特點(diǎn)導(dǎo)致配電網(wǎng)存在大量的層級(jí)，這一 屬性必然導(dǎo)致保護(hù)策略在定值級(jí)差設(shè)置方面的困難。另外，由于自愈也需要考慮 對(duì)非故障設(shè)備的恢復(fù)供電，所以在故障隔離的判定以及恢復(fù)時(shí)間方面也需要結(jié)合 自愈的特點(diǎn)做好充分的研究與分析。所以，相對(duì)于通信策略而言，

9、保護(hù)策略方面 可能更加多樣化，因此也更加復(fù)雜。2.4對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備自愈的監(jiān)控?zé)o論采用何種技術(shù)的自愈，歸根到底必須還要實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備自愈的有效監(jiān)控， 使得使用者或運(yùn)行維護(hù)人員清楚知道何時(shí)何地、誰(shuí)動(dòng)作了”，否則，缺乏了對(duì)上 述配電網(wǎng)設(shè)備自愈情況的監(jiān)視，任何再先進(jìn)的配電網(wǎng)自愈也將大打折扣。正如之 前提到，由于配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，自動(dòng)化終端隨時(shí)都有可能出線缺陷 或故障，此時(shí)再先進(jìn)的自愈技術(shù)、自愈設(shè)備也有可能出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)，這種后果 將直接影響到千家萬(wàn)戶的有效持續(xù)供電。配電網(wǎng)設(shè)備自愈情況如果沒(méi)有直接的、 有效的、可靠的監(jiān)視，導(dǎo)致的后果不言而喻。而除了監(jiān)視以外，可靠的控制也是 配電網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自愈的

10、有效補(bǔ)充手段，能夠在自愈設(shè)備該動(dòng)作而未動(dòng)作時(shí)，通過(guò) 人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)正確的自愈，達(dá)到快速?gòu)?fù)電的效果。所以，要對(duì)配電網(wǎng)這樣一種非常復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)視與控制，離不開(kāi)對(duì)配 電網(wǎng)系統(tǒng)的全方位的監(jiān)測(cè)，更離不開(kāi)能夠?qū)崿F(xiàn)綜合分析、研判、處理、告警、提 示、控制、等各類高級(jí)應(yīng)用功能的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。三、配電網(wǎng)故障自愈的發(fā)展方向配電網(wǎng)作為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，其獨(dú)有的運(yùn)行特點(diǎn)以及智能化發(fā)展趨勢(shì)已 得到越來(lái)越多的認(rèn)可，供電可靠性、供電質(zhì)量方面的提高對(duì)社會(huì)發(fā)展、企業(yè)發(fā)展 帶來(lái)的效益等作用方面也越來(lái)越凸顯。另一方面，用戶對(duì)持續(xù)、穩(wěn)定供電方面的 要求也越來(lái)越高，這也促使配電網(wǎng)在更新、完善、建設(shè)的過(guò)程中更加向智能化

11、方 向發(fā)展，配電網(wǎng)故障自愈作為其中的一個(gè)重要部分因此也越來(lái)越受重視，實(shí)用化 程度也越來(lái)越高。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，智能配電網(wǎng)必將會(huì)形成一個(gè)更加龐大、 更加復(fù)雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)，配電網(wǎng)的自愈發(fā)展也一定會(huì)隨著智能化的發(fā)展而不斷更 新完善、升級(jí)換代。在針對(duì)配電網(wǎng)故障自愈與發(fā)展方向探索的過(guò)程中，本文也只是做了簡(jiǎn)單的論述， 而這點(diǎn)技術(shù)和理論則是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在后期，針對(duì)此課題進(jìn)行研究將會(huì)融入更深 層次的理論知識(shí)以及技術(shù)實(shí)踐。在針對(duì)智能配電網(wǎng)的自愈方面，會(huì)進(jìn)一步對(duì)目前 實(shí)用化較多的就地型自愈、智能分布式自愈以及主站集中式自愈進(jìn)行深入的研究， 進(jìn)而對(duì)未來(lái)配電網(wǎng)故障自愈的探索及發(fā)展提供更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)分布式能源接入的主動(dòng)配電網(wǎng)典型系統(tǒng)構(gòu)建與分析D.楊帆.中國(guó)電力科學(xué)研究 院?2011智能配電網(wǎng)自愈控制的理論與技術(shù)研究D.高翔.華北電力大學(xué)（北京）？2011微型電網(wǎng)孤島模式下自愈控制策略研究D.張文.華中科技大學(xué)?20092011年國(guó)際供電會(huì)議系列報(bào)道分布式能源發(fā)展與用戶側(cè)電能的高效利用J.王 成山，李鵬.?電力系統(tǒng)自動(dòng)化.?2012（02）智能配電網(wǎng)自愈