摘要：电力系统运行的稳定性和可靠性是社会经济发展的技术保障，而配电自动化故障检测技术则是保障电力系统正常运转的基础。随着社会生产和居民生活对电力需求依赖性和稳定性需求的持续性增长，必须要提高电力系统的故障修复能力，为社会提供高质量的电力资源和针对性强的电力供应服务。文章将针对配电自动化技术概念、技术发展背景、当前发展中存在的问题以及故障检测的基本技术手段展开讨论，为同行从业者提供参考。
关键词：配电自动化；故障检测
一、配电自动化故障检测概念
配电自动化，即利用信息化、数字化、互联网、智能化等技术或概念，通过特定的电气工具、机械和终端等实现对电网线路和设备的动态监控，以便当电网中出现故障时能够快速定位故障位置并修复，最终达到对电网运行状态远程监控和协调配置的目的。首先，配电线路是电力系统中连接电厂和用户的关键环节，同样也是各类故障的频发段，经过多年电网建设和发展，自动化技术在配电系统中应用也逐步走向深水区，特别是故障自动检测和反馈系统的应用，使得供电可靠性有了显著提高。
二、配电自动化故障检测发展和现状
我国电网的主网建设可靠性水平领先世界，但是配电的自动化水平与世界发达国家相比还有较大的差距，在上世纪末仍采用电话线、完全人工的调度方式，效率非常慢。随着二十一世纪初国内社会经济发展和电网规划的逐步完善，配电自动化已经初步满足了我国电网的建设需求，并且完成了具有遥测、遥信、遥控功能自动化配电系统的基础功能覆盖。故障检测技术是自动化技术中识别故障、隔离故障区的关键配置，对整个电网系统运行起着重要作用。基于自动化的故障检测技术是在传统人工巡检和机械化作业基础之上发展起来的，而在传统电网基础上进行配电自动化的升级改造往往需要耗费大量资源，但得益于我国经济建设步伐加快和城市化、工业化对电力资源的依赖，配电自动化故障检测技术的研发和应用正逐步推进。
尽管配电自动化故障检测技术的应用已经不可同日而语，但从电网长远规划建设和目前电力市场的供需不平衡现状讲，需要进一步加大技术研发力度。当前技术发展中存在的问题主要有以下几点：①配电线路运行环境复杂，容易受到自然环境、人文环境等多因素的影响，存在管理困难，而且不同环境下的作业难度也不同，外业工作的难度受环境、作业设备、故障等级等影响，目前的外业作业设备研发力度难以满足实际生产需求；②对馈线终端单元、配电线路实时电流电压等物理参数的监控较难，需要投入大量资金和时间部署大规模传感器和监控类设备，实时数据的高精度无损传输也是需要解决的问题；③随着配电网的持续运行，设备和线路产生的数据量也越来越大，特别是与故障相关的数据，对这些数据的利用程度还是远远不够的，未来还需要继续探索电网数据与大数据、人工智能联合生产、应用的落地；④故障检测技术研发与应用的转化周期过长，共享数据平台的搭建需要多家企业、地方政府部门的协同配合等。
三、配电自动化故障检测技术手段
（一）故障恢复模式
配电线路中故障的处理过程一般包括检测、隔离和恢复三个方面。检测，即利用一定的物理或人力手段对故障进行定位和检测；隔离，即对故障区进行隔离并修复故障；恢复，即在解决故障之后恢复正常供电。故障恢复模式的发展经历了人工恢复、就地控制或集中控制恢复以及基于实时监控型配电管理系统恢复三个阶段，从人工恢复到第二个阶段的发展主要依赖于智能硬件设备在分段装置、重合装置以及柱上断路器等配电设备中的应用；而第二阶段到实时管理系统的发展则主要依赖智能化平台和高自动化设备的应用。就地控制是通过电压-时限配合为原理实现的，但仅适用于具有足够裕度线路容量的环网。通信和主站集中控制模式依赖于装配FTU（柱上开关监控终端）的配电开关，通过FTU能够采集遥信、遥测量并通过通信系统实现与主站的双向信息传递。在通信系统正常运转情况下，主站可以根据预设指令自动下达跳闸命令，保证及时性和可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于实时监控的配电管理系统故障恢复模式将多个终端和配电网设备通过即时通信技术联系在一起，当配网出现故障时，由配置在线路上的设备收集故障参数并结合自身定位信息上传至主站，隔离程序在明确故障位置后进行故障点隔离并以操作票的形式提供给调度员，该模式适用于拓扑结构复杂的电力系统。
（二）信息采集及自动化检测技术
考虑到配电系统线路结构复杂、设备类型多样、运营环境不同等因素，要想实现对网络全范围、全时段的监控，必须要依赖各种类型传感器以及强大的信息处理终端。首先，配电主站是整个系统的核心，依靠其强大的计算和处理数据能力，通过对子站的信息进行汇总和分析，了解网络中故障出现的位置、原因、类型等，起到全局控制的作用。另外，主站各类功能的准确性和可靠性需要海量数据支撑，这同时得益于线路中高灵敏度检测设备作用。跨平台、跨地区、跨企业的数据共享平台的建设有助于配网故障检测精度的提升，业务的交流与沟通也有助于促进技术创新和行业发展。第二，自动化子站起着分担主站任务、运行压力、连接终端设备层和主站层的作用，具有部分监测和控制功能，子站具有分散性和灵活性的特点。
另外，接地故障检测的实现依赖于FTU对电流电压信息采集及特征量提取、正常电流与故障电流的识别监测、主站/子站信息传递等功能。根据接地电流大小，在判断故障电流时应采用不同特征量，其中，对于电流量较小的零序电流通常需要额外的特征量来提升故障判断准确性。
四、配电自动化故障检测发展方向
（一）自动化及智能化
故障检测技术的发展必然会融入技术时代的新元素，即自动化和智能化。自动化检测机器人、智能故障检测设备和算法等的研发与投入生产将为配电系统可靠性的提升提供强大的技术支持。另外，对于配电系统中不同的故障类型及接地区域要采用不同的算法，例如小波变换、模糊算法等，从技术角度讲智能化手段能够很好地解决小电流接地问题。
（二）高精度及高灵敏度
故障判断的精准度取决于两个方面。一是数据采集设备的灵敏度，二是信息处理系统的精度，这两个因素直接决定了对线路故障判定的精确程度。未来故障检测技术的发展必然向着判断结果的高精度和数据采集过程的高灵敏度发展。计算机硬件和软件的支撑也是提高故障检测精度的途径之一，例如依靠这些技术实现故障区的精准隔离、自主控制、负荷转移等功能。
（三）联动性及可靠性
配电系统拓扑结构复杂，一个环节出现问题很容易影响其它线路或设备的正常运行。未来配电自动化检测和处理技术的发展要解决故障区与系统其它区域的耦合性，保证故障区断电情况下配电网整体运行不受到明显的影响，从而为用户提供高质量电力资源。电网企业之间也要加强技术交流与沟通，共同推动配电自动化故障检测技术的发展，以此促进我国电力行业进步。
五、结语
为保证电力企业的高质量运营，必须要以配电自动化故障检测技术的创新和发展为电力系统稳定运行的保障，在实际工作中要遵循自动化理论结合电力生产实际的原则，对传统故障检测技术中存在的问题进行充分分析，促进自动化故障检测技术发展。
参考文献：
[1]王继成.电力系统配电自动化及其对故障的处理研究[J].中外企业家,2019(34):77.
[2]荣旭东,张蓓,高伟,翁同洋,徐伟.电力系统配电自动化与继电保护配合的电网故障处理研究[J].科技创新导报,2019,16(18):58+60.
[3]张博,刘桂兰.配电自动化与继电保护配合的配电网故障处理分析[J].科技创新导报,2019,16(05):62+64.
论文作者:黄建煌,方冰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：故障论文; 电网论文; 检测技术论文; 电流论文; 线路论文; 主站论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第19期论文;