配网调度自动化运行故障及系统应用研究

杨丽冰

(兰州倚能电力设计咨询有限公司 甘肃 兰州 730000)

0 引言

调度自动化系统的应用是确保配网安全、经济运行,监测配网运行状况,快速处理故障。配网调度自动化的运行基础是自动化控制、电子通信、计算机等先进技术,在很大程度上想要促进配网调度自动化的高速发展,必须进一步提升配网的智能化水平,以此促进调度自动化性能的提升[1]。但从目前配网调度自动化运行现状来看,仍存在诸多问题,引发的故障种类和数量也相对较多。由此,从实际情况入手,强化对配网调度自动化系统的应用,从而确保配网的高效、稳定、安全运行,切实满足各类用户的用电需求[2]。

1 配网调度自动化运行中的常见问题

从配网自动化发展进程来看,不仅存在技术性和功能性的问题,还存在一定的管理方面问题,从而引发配网调度出现故障。由此,必须对这些故障问题的成因进行深度分析,有助于后续管控工作的实施。

1.1 自动化标准体系建设不足,存在管理漏洞

目前配网调度自动化运行体系的建设过程中,相关设备的应用与运维,以及故障处置系统均需要规范化的标准体系作为支持。在制动化运行体系的建设中难免会涉及诸多技术内容与管理工作,具有较高的复杂程度,倘若不具备规范化的标准体系支持必然会造成一定的运行故障,严重限制配网自动化的发展。同时,由于制度性缺陷的存在,也会导致调度管理出现漏洞,影响整体配网的运行质量与效率,无法提供良好的供电服务保障[3]。

1.2 功能配套体系健全度不足,功能模式单一

目前,针对配网自动化运行体系而言,在其功能设置方面大多数的精力均投入到供电服务保障之中,在故障的自动化检测与排查功能方面的设计稍显不足。倘若配网自动化运行中出现故障,难以及时对故障情况进行详细的检测,则会采用停电的方式进行排查,从而给影响配网供电的质量。

1.3 信息共享机制建设有缺陷

现实情况下,不同供电企业之间难以实现信息资源的有效共享。而对于配网调度自动化运行而言,无论是运行过程中的故障处置,还是日常运维工作,均需要相关的信息作为支持,才能保证故障处置的效率。但从目前来看,配网调度自动化运行中发生的故障问题,一般均处于孤岛环境之中,难以从外界有效接入予以解决[4]。

2 配网调度自动化运行故障情况分析

2.1 配网调度自动化运行故障统计

以某城区配网为例,其负荷情况具有明显的“两峰两谷”特点,存在冬夏两个高峰和春秋两个低谷,受季节影响显著。表1所示为2020年该配网发生故障的情况。

表1 某城区2020年配网故障统计

(1)配网线路开关跳闸。其中配网线路开关跳闸发生瞬时故障的原因在于设备裸露点出现异物搭接。需要对无原因试送成功的线路开关开展全面检查,及时核校调整保护配备不合理的开关定值,并强化与业务、配抢部门的协作,实现对故障的快速定位与处理,进而提升配网供电的可靠性。

(2)10 kV出线开关跳闸。其中10 kV出线开关跳闸故障的主要原因包括以下几个方面:第一,配网主线路裸露点较多,受大风天气影响严重。瞬时短路故障,尤其是因树线矛盾造成的开关跳闸能够重合成功。第二,配网公用设备自身缺陷影响,加之管理缺失,巡视、消缺不及时、不到位。第三,难以在计划检修方案中纳入用户设备,用户设备更新速度远不及配网,在技术标准和运行要求方面偏低,并且存在设备绝缘老化、恶劣天气耐受力较差的问题,导致故障频发影响配网自动化运行。第四,受市政建设施工影响,由于挖断电缆引发跳闸故障[5]。

(3)10 kV出线接地。其中10 kV出线接地故障的主要原因为用户自行分支线路、外部施工以及树线矛盾等。可以通过强化用户设备管理、完善线路标识、与市政建设部门加强沟通、协调园林部门实时修剪树线矛盾严重区域的树木等手段来改善配网自动化运行的水平。

2.2 公网设备依照内外部故障原因划分

表2所示为公网设备的故障原因分类。

表2 某城区配网公网设备的故障原因分类

在上述统计的故障内外部原因中,线路外破占比最多,分析其原因在于:现阶段配网建设规模持续增大,电缆线路的数量与日俱增,加上市政建设等施工情况的影响,导致电缆线路被破坏的故障频发。可以通过强化电缆线路标识、协调市政建设、通信等部门对电缆线路进行合理规划,强化媒体宣传等方式增强相关单位及人员对电力设施的保护意识。与此同时,还需加强对设备的运维管理工作,进行定期的检查,对设备缺陷进行及时的记录与处理[6]。

3 配网调度自动化系统建设应用

3.1 系统总体框架

所构建的配网调度自动化系统前置接入采用双通道接入,前置服务器为双机冗余配置,网络采用双网模式。历史数据服务器则采用三台集群方式,借助集群技术的均衡负载实现对数据的存储、查询和统计等功能,系统的电源模块为热插拔配置。配网调度自动化系统中配调工作站与系统主网直接接入,而配调子站则以远程工作站的形式与系统主网相连,相互之间采用4 M的专用通道实现数据传输。用户能够借助系统的Web现实对配网调度运行的实际情况有所了解。

3.2 硬件配置

配网调度自动化系统的硬件配置为:PC服务器与工作站采用IBM主流厂商生产,相关硬件配置均是当前同等规模系统的主流配置,可满足5～8年内配网的发展需求。同时,硬件配置的生产厂商能够在系统寿命之内提供可靠的备品支持与维修养护服务。

3.3 软件平台

配网调度自动化系统支持混合平台,主服务器卡采用Windows、Linux等多种操作系统,配调工作站采用Windows系统。在软件设计中,应保证系统支持符合CIM/XML标准数据文件的传输,具有实时数据应用程序接口,并且系统的软件需要具有较强的可拓展性和开放性。

3.4 系统建设方案

对于配网调度自动化系统的建设而言,其主站可以建设在调度中心的自动化机房之中,具备图库一体化功能,可实现统一处理与维护。系统数据模式采用混合数据模式,可依照数据来源不同实现准实时数据和实时数据的共存。此外,系统应具有遥信、遥测、遥控功能。

在系统建设过程中对于基础数据的获取,采用数据转发的模式,在现有RMR系统、电能管理系统、业务管理系统、节能管理系统等基础上获取到所需的相关数据。同时,在现有系统中增设配网转发站,建立转发顺序表,借助101或102规约实现数据向配网调度自动化系统的自行转发。此外,待配网馈线终端与变压器监测终端数量充足之后,可增设前置单元直接采集相关的配网数据。考虑到数据的安全性问题,在数据转发过程中主要采用串口方式进行传输,从而避免不同系统网络互连情况对数据安全传输带来的影响。

3.5 系统主要功能及应用

(1)故障检测

配网调度自动化系统承载着配网系统中的大量功能,其中最为重要的功能之一就是确保配网系统的安全、稳定运行,也就是故障检测功能,这是自动化系统与传统系统对比下最大的优势。配网调度自动化系统的故障检测一方面可以根据配电数据采集与监视控制系统数据处理模块发出的预警信息,如保护信号或检测信号,配网调度自动化系统在接收到这些信号时,即可向变电站和配网系统发出故障预警及自动化指令,以此避免出现进一步的损失。另一方面,配网调度自动化系统能够依照预警信号对故障问题进行性质判断,大致判断出故障情况,属于永久性故障或是短期性故障,从而通过判断结果为故障处理人员提供直观的指引,便于故障处理人员在数据库中进行查找,及时处理,显著提高故障处理时效。

(2)故障定位

配网调度自动化系统还具有精准的故障定位功能,借助馈线终端发出的预警信号,综合配网的拓扑结构进行判断,进而准确定位故障发生的区域,便于故障处理人员的及时检修,从而提供更稳定的供电服务保障。

(3)支持多类型通道,实现灵活通信

配网调度自动化系统在应用过程中,需要支持不同介质的通信通道,如光纤、微波、以太网、CDMA/GPRS/SCD等;同时还需要支持不同类型的通信规约,并支持不同的信号传输速率。此外,该系统的通信功能还需具有友好的人机交互界面,支持软件在线设置各终端的参数选择。

(4)支持规约自定义

配网调度自动化系统应用需要构建丰富的规约库,包括IEC104、IEC102、DL476-92、CDT82、SCI1801等规约,且具有相应的扩充能力。同时,配网调度自动化系统需具备规约自定义功能,用户可依照自身所使用的规约情况进行自定义,大幅缩短系统应用的调试时间。

(5)丰富的计算功能

配网调度自动化系统支持多种计算公式,如指数运算、三角运算、绝对值运算、四则运算等,同时系统也支持逻辑和条件判断运算。系统不仅具有常用计算公式库,用户也可以根据需求情况对计算公式进行自定义,并将其加入计算公式库之中。由此,借助此系统能够完成电力系统中的通用计算,如总加计算、限值计算、平衡计算、线损计算、统计计算等。用户在实际应用过程中,可以对计算程序的启动方式进行灵活的自定义,可选择周期触发、定时触发或随机触发的方式。此外,系统具有较强的判断能力与派生量计算能力,对于计算判断而言,在线路检修时采用旁路进行替代的情况下,系统可以记录旁路的相关数值替代线路数据进行计算,又如在通信节点发生抖动导致遥信出现误动状况时,系统可以借助慢遥信处理对其数据进行辨别和屏蔽。而对于派生量计算而言,此系统能够针对所采集到的所有数据进行综合计算,并派生出新的状态量或模拟量。派生量能够与采集量进行同样的数据库存储、处理与计算。

(6)可视化功能

配网调度自动化系统具有分布式全图形的人机交互界面,便于操作员的使用,且界面颜色协调、画面不抖动。在人机交互界面中还具有统一完整的图形规范,所有界面操作及系统风格完全统一。在Web方式下系统还可以实现任意漫游,具有辅助导航图的功能,能够完整显示出整个电网系统的一次接线图形,漫游过程平滑自然,可实现数据的实时现实。在系统中,图形默认为Svg格式,并支持Cdr、Fh、Dwg等矢量图形的导入。同时,图形支持多层显示,既有全景、又含细节。操作员可以依照不同的比例因子对合适的图形层次进行选择,例如可以从电网网络图转到厂站级网络图,再转到馈电线网络图,能够在图像放大或缩小的过程中自动选择合适的图形层次。各层均具有图形符号自定义功能,可将图形符号定义为元件,也可反向将元件定义为平面图,并赋予相应的级别。此外,系统可以对任何平面图进行随意调用,既可独立显示,也可叠加显示,平面图内可依照条件筛选显示相应的实时数据。

(7)报表管理

配网调度自动化系统的报表管理功能,可自动生成各种报表,其操作完全与Excel软件兼容,可实现二者间的随意转换。同时,报表管理支持Web系统的xls格式文件下载。

4 优化配网调度自动化系统运行的策略

4.1 健全信息共享机制

对于配网调度管理而言,传统配网调度管理相对封闭,但随着自动化体系的持续完善,已经打破现有发展困境,不同管理部门或多个供电企业之间已经成功构建信息共享机制,但在健全程度上却有所不足,尤其是面向故障类信息的共享。由此,在应用配网调度自动化系统的基础上,需要集成电力行业现有的优势信息资源,针对配网调度运行中的故障信息建设更为高效、科学的信息共享机制,从而充分发挥出故障信息的应用价值,进一步提升配网调度的故障处理能力。

4.2 优化丰富系统功能

配网调度自动化系统的应用功能应引起相关人员的关注,考虑配网建设智能化、信息化水平的提升,以及配网运维、持续供电、故障检测等方面提出的高要求,有必要采用更为合理的规划方案对配网调度自动化系统的现有功能模式进行持续优化。可以加大在系统故障检测及巡检方面的投入力度,强化系统故障检测与处理方面的功能模块及作用。由此,才能更有效地排除不良因素对系统运行的干扰,避免故障问题的发生,进而提升系统的优势功能。此外,还需要结合实际需求情况,对系统功能的实现模式进行创新,进而实现对故障问题的针对性和预防性处理[7]。

5 结语

综上所述,针对配网调度自动化运行而言,必须加强对运行过程中出现的故障及故障成因的深入了解。供电企业应加强对配网调度自动化系统建设及应用的重视,不断强化配网的智能化建设水平,进而确保配网运行的安全性与稳定性。同时,配网调度管理人员和故障处理人员也应保持积极、正确的工作态度,持续完善配网调度的自动化管理流程,借助合理的技术手段和科技方法排除故障及隐患,强化对自动化系统的应用,实现质量与效率的兼顾,进一步促进我国电力事业的发展。