對10KV配電網運行管理的探討

周剛

（重慶市電力公司市區(qū)供電局，重慶 400030）

1 引言

隨著我國經濟的發(fā)展,人們對電的需求和依賴程度已經越來越重要。電力系統(tǒng)的發(fā)展必須要有充足的電源、強大的輸電網、可靠的配電網的有機結合,才會正常滿足社會各界的需要。安全、優(yōu)質、經濟地供電,是對現代電力系統(tǒng)運行的三大要求。其中，以安全最為重要。為保證電力系統(tǒng)的安全運行、保證電業(yè)工作人員和市民公眾的生命安全，必須在配電網絡運行過程中不斷對其進行監(jiān)測、分析和控制，實現運行管理的自動化。配電自動化包括電網運行、運行計劃及優(yōu)化、維修管理和用戶接口管理及控制等4個主功能，這些功能之間有著十分密切的聯系，而安全管理則貫通在整個系統(tǒng)之中，防人身觸電、防誤操作、絕緣老化檢測、故障快速切除等工作是配電運行管理的重點。

2 仿真技術在人員運行培訓中的應用

仿真技術可應用于變電站運行分析和操作員培訓，使操作員更易于掌握操作規(guī)程和技能。在短期內提高電網運行人員操作水平，提高電網運行安全性。

3 信息技術在配電網運行管理的應用

信息技術主要用于設備管理、在線狀態(tài)檢測、用電管理等方面。由于安全是現代電力系統(tǒng)運行的重要指標，因此。為保證電力系統(tǒng)的安全運行，必須在運行過程中不斷對其進行監(jiān)測、分析和控制。以絕緣系統(tǒng)為例，其壽命在很大程度上決定了整個設備的運行壽命。電力設備的絕緣系統(tǒng)在負載運行過程中。長期處于電、機械、化學和具有某些不確定性的環(huán)境等應力或者因素的作用下，不可避免將逐漸老化；在系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，甚至還會導致絕緣缺陷的出現，如未能及時察覺并采取適當的修復措施，就有可能引發(fā)運行事故，造成多方面的損失。因此，解決絕緣的問題，成為電力和相關行業(yè)所關注的重要課題。

配電網絡的運行管理通過自動或手動方式，遙控和監(jiān)測高壓配電線上的開關設備和線路參數，以便實現自動隔離故障區(qū)間、以最佳的方式恢復非故障區(qū)域供電，為用戶提供經濟、可靠、穩(wěn)定的電力供應。配電自動化系統(tǒng)(見圖1)必須具備以下運行管理功能：

(1)在站內或饋線故障時，自動進行故障檢測、隔離和恢復。

圖1 靜態(tài)、動態(tài)信息管理功能組成

(2)供電恢復的最佳過程由計算機給出，并能自動實現供電恢復。

(3)發(fā)生過載或進行維護工作時，自動實現負荷平衡的配電網供電過程。

(4)變電站和饋線的監(jiān)視實時地顯示在帶街區(qū)圖的圖形顯示器上。

(5)給出用戶和設備的連接信息。

圖2 GIS系統(tǒng)空間數據庫的組成

(6)可打印出各種記錄和報告數據。

(7)可為操作者訓練提供仿真過程。

4 配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)層、變電站自動化系統(tǒng)層或配電子站層、通信系統(tǒng)層和站端系統(tǒng)層四個層次組成。(見圖2、圖3)按硬件和軟件分包括以下部分：(1)智能開關：(2)通信網絡：(3)監(jiān)控、監(jiān)測終端，FTU(4)配網自動化SCADA；(5)配網自動化的基本高級應用軟件；(6)SCADA與地理信息系統(tǒng)(GIS)的一體化；(7)系統(tǒng)仿真軟件：(8)配電工作管理系統(tǒng)(包括網絡分析、運行管理、設備檢修管理工程設計、施工管理、配電規(guī)劃設計系統(tǒng)等)；(9)用電管理自動化(包括遠程載波抄表系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)、用電營業(yè)管理系統(tǒng)、用戶故障報修系統(tǒng))：(10)配電網能耗管理系統(tǒng)(如能耗統(tǒng)計分析，配電網在線經濟運行和變壓器負荷管理)。

4.1 智能開關

智能開關既可以無須通訊線路實現電網的自動診斷故障、自動隔離故障段、自動恢復非故障段的供電，也可以與通訊系統(tǒng)相接，通過子站與主站的控制單元實現遙測、遙控自動化。分段模式的開關功能有：延時合閘，失電分閘，合閘閉鎖。聯絡模式的開關功能有：延時合閘，時限閉鎖，脈沖閉鎖，兩側來電閉鎖，一側來電閉鎖，閉鎖自動解除。

遙控接口可監(jiān)視開關裝置，正確指示開關的分／合／接地的位置，設有備用電池以便在失電時操作開關裝置。

遙控接口可通過一個開放的協議與控制中心通訊，也可與不同的通訊介質如PSTN模塊，無線電，光纖，DPLS等進行通訊。合理選用通訊的方法是快速重組電網的一個重要因素。配電變壓器的斷路器必須能實現遙控。在故障時，保護裝置將使線路上的饋電開關跳閘。對于供電安全性：選擇電網關鍵點的電線桿上安裝自動重合閘裝置，并與選擇電網的開斷點一起實現監(jiān)控，通過使用遠動系統(tǒng)解決電網的供電可靠性。

4.2 監(jiān)控、監(jiān)測終端

監(jiān)控、監(jiān)測終端包括出線開關終端、分段開關終端、聯絡開關終端、開閉所開關終端、小區(qū)劃變開關終端等，其基本的功能是信息的采集和處理、接受并執(zhí)行遙控指令、事件記錄及上報、閉鎖功能、電源失電保護、參數設置、自診斷、自恢復、通訊功能。監(jiān)控、監(jiān)測終端的主要特點：采用交流采集，可檢測電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、視在功率、電能等高精度的數據。具有強大的通訊功能。支持多種通訊規(guī)約，開放的通訊方式。具有遙控功能。

4.3 通信網絡

為了提高系統(tǒng)的控制管理能力和減少通訊端口設備，提高系統(tǒng)的可靠性，將系統(tǒng)分為若干子群，每個子群由幾十個監(jiān)控終端組成，并由一個通訊控制器管理。通訊控制器起承上啟下的作用。對于上位，它接收從后臺發(fā)來的各種指令，對下位，收集數據和轉發(fā)后臺的指令，并控制上、下位的通訊。

對RTU、FTU等監(jiān)控終端通訊通道的狀態(tài)及通訊質量進行監(jiān)視，當主通道的通信出錯達到預定極限或此通道中斷時，系統(tǒng)能自動切換到備用通道。可在線啟停、切找通道，并進行運行監(jiān)視報警，并對各通道的通訊出錯次數進行統(tǒng)計。在網絡接入方式時，也能進行正常的監(jiān)視、報警提示。

5 擴展SCADA系統(tǒng)的功能

5.1 功能的投切。根據用電網的實際運行情況，由值班調度員通過控制方式進行遠方微機裝置的功能進行投入或退出的操作。

5.2 定值的修改，根據電網的運行方式，由值班調度員進行遠方設備或修改微機裝置的某些定值。SCADA系統(tǒng)里的系統(tǒng)遙控操作必須按照順序進行，因此提供防誤操作的設置功能。

圖3 配電自動化主站層結構圖

5.3 拓撲網絡著色，通過網絡拓撲分析。支持圖形的線路動態(tài)著色功能和潮流方向標志功能。可實現線路檢修停電著色，線路開關的分、合閘著色，線路帶電著色，線路過壓著色，線路電壓等級著色，用動態(tài)流動的虛線或箭頭等方式顯示潮流方向。

5.4 故障錄波分析，能搜集帶有故障錄波功能的FTU的數據。對其進行分析并給出波形。

5.5 故障分析模塊，可以對各種方式進行故障計算，如：基于實時態(tài)的在線故障計算，確保開關的正常運行、基于研究態(tài)的離線故障計算，校驗電氣設備的性能。對稱短路和各種不對稱短路故障的計算。各種斷線故障的計算。

同桿并架線的跨線短路故障的計算。能處理電力系統(tǒng)的復合故障計算和分析研究。能直接在單線圈上給出故障電壓電流的相分量和序量。

5.6 故障隔離和恢復模塊，適用于任意結構的配電網絡。如輻射狀、網絡狀、多環(huán)網絡等：并可以處理系統(tǒng)的多重故障。

能進行系統(tǒng)的實時分析，與故障分析、系統(tǒng)的在線潮流、防誤操作等模塊緊密集成，根據SCADA系統(tǒng)采集的實時信息，采用軟件智能方式對全網進行實時分析和判斷。準確判斷故障位置，保證系統(tǒng)安全。

根據網絡的實際連接方式和負荷水平，對多種故障恢復方式進行安全性和網絡線損壞等經濟性的校核比較，在確保系統(tǒng)安全性的前提下，給出最佳的故障恢復方案，使配變負荷的分配盡可能平均、盡可能減少停電次數、電壓質量盡可能好等多種目標。

經防誤操作校核，恢復方案可以直接提交SCADA系統(tǒng)進行自動遙控處理，或者供調度員手動執(zhí)行，二者可以方便設置。充分利用FTU的采集數據，利用電壓、電流的突變量來對故障進行定位判斷，使定位準確、快捷。

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