配電網自動化系統的探究

張偉

（四川省電力公司眉山公司東坡供電局，四川 眉山620010）

1.配電網的合理規劃

配電自動化的基本原理是將環網結構開環運行的配電網線路通過分段開關把供電線路分割成各個供電區域。當某區域發生故障時，及時將分割該區域的開關跳開，隔離故障區域；隨后，將因線路發生故障而失電的非故障區域迅速恢復供電，從而避免了因線路出現故障而導致整條線路連續失電，大大減少了停電范圍，提高了供電可靠性。因此，配電自動化對配電網規劃提出了以下幾點基本要求：

(1)供電線路要連接成環網，且至少具備雙電源，對供電密集區甚至要考慮構成多電源供電系統。

(2)干線分段。避免線路某處出現故障導致整條線路都連續失電，即通過分段開關的倒閘，將非故障區域負荷轉移。分段原則是:根據具體情況，或按負荷相等,或按線長相等，或按用戶數量均等原則；且應考慮投資效益，一般線長在3km以內的宜分3段，線路更長時，分段不超過5段。

(3)分段開關使用負荷開關，不使用斷路器，這將節省部分一次設備的投資。線路發生故障后，分段開關的作用是隔離故障區域，而不是切除故障電流。當故障發生后，變電站內10kV出口斷路器分開，切除故障電流,此后，劃分故障區域的分段開關才跳開隔離故障，此時，故障電流已經切除。

(4)分段開關不使用負荷開關，使用斷路器。目前，我國開關生產廠家已經生產出作為分、合負荷電流,過載電流及短路電流用的10kV戶外真空斷路器。這種設備能同計算機的遙控技術和數據傳輸終端設備連接，能夠實現遙控操作、數據信息等功能。

2.配電網自動化的應用現狀

配電自動化是指利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經濟性最好，企業管理更為有效。配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含電力企業中與配電系統有關的全部功能數據流和控制。從保證對用戶的供電質量，提高服務水平，減少運行費用的觀點來看，配電自動化是一個統一的整體。目前實現配電自動化大體有以下幾種方式：

(1)在10kV輻射線路或樹狀線路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系統，依靠重合器和分段器自身的功能進行線路故障時的故障隔離和恢復供電，因而實施比較容易，投資較節省。

(2)在10kV環形電纜配電網絡中采用重合器,配合環網柜實現配電自動化。

(3)在10 kV環形電纜配電網絡中采用環網柜加裝FTU并設置配電網自動化系統，環網柜可以是戶外的，亦可以是戶內式。

(4)我國城市大多數是由沿城市街道敷設的架空絕緣導線構成10kV配電網絡。針對這種配電網絡，目前采用的配電自動化方式是首先進行網絡優化改造，形成多個環網或“手拉手”線路，使每一用戶有2個供電源。

以上幾種應用方式雖在各地得到一些應用，其應用效果不是很理想，由于各地經濟條件、社會需求及技術發展的差異，需要優化改進的地方很多。

3 配電網自動化的應用原則

3.1.適應性原則

(1)適應城鄉經濟條件的原則。由于我國農村經濟相對落后，因而不能照搬發達國家的配電網自動化模式，應該立足國情，結合當地實際條件以解決配電網的實際問題和符合供電可靠性及用戶的要求為目的，將有限的資金有效地投入配網自動化中去。

(2)適應配電網發展的原則。隨著“網改”的不斷發展，配電網無論在線路長度和設備容量上也在不斷增長，配電網自動化應該能適應發展了的配電網，反過來，發展的配電網，更需要實現自動化。

(3)適應定時限保護的原則。定時限保護方式采用電流階梯和時間階梯重合，可使上下級保護配合方便、協調。而反時限保護由于設備產品的實際保護特性有差異、使上下級保護的配合不協調。

3.2.逐步完善的原則配電網自動化是一項綜合性系統工作，最基本的條件是應具有較為完善的多路電源的配電網點，涉及到城市建設，配電網規劃，設備選擇等一系列繁雜工程，內容豐富，技術性強。對于配網自動化的發展應實行分期、分階段進行。第一階段為初級階段，即變電站出線以自動重合閘作保護，線路上裝多組自動配電開關，建立電壓控制系統。第二階段在第一階段的基礎上，增設通信及控制設備，各分支線自動配電開關由供電所實現控制，對負荷進行調配。第三階段增加各供電所與配電管理中心的通信，將各點信號傳送到配電管理中心，實現微機控制及信息的自動處理，達到完善的配電自動化。

3.3.逐步完善的原則

配電網自動化是一項綜合性系統工作，最基本的條件是應具有較為完善的多路電源的配電網點，涉及到城市建設，配電網規劃，設備選擇等一系列繁雜工程，內容豐富，技術性強。對于配網自動化的發展應實行分期、分階段進行。第一階段為初級階段,即變電站出線以自動重合閘作保護，線路上裝多組自動配電開關，建立電壓控制系統。第二階段在第一階段的基礎上，增設通信及控制設備，各分支線自動配電開關由供電所實現控制，對負荷進行調配。第三階段增加各供電所與配電管理中心的通信，將各點信號傳送到配電管理中心，實現微機控制及信息的自動處理，達到完善的配電自動化。

3.3.采用電流控制式的原則

由于重合斷路器經常有合分操作以及瞬時性故障時自動重合，使得配電開關頻繁動作，導致設備可靠性降低，影響使用壽命。另外，自動配電開關有個合閘延時時間，故障時在并聯組數較多的線路，最末級完成合閘的時間達幾十分鐘，合閘時間明顯大于故障判斷時間，影響供電的連續性。此外，自動配電開關不具備計數功能，只靠一次合閘時間來判別。相比之下，電流控制式采用的設備沒有這些缺陷，比電壓控制模式更為簡單。

4.配電網自動化的要求

配電網自動化是以實時方式就地或遠方對配電網進行數據收集、控制、調節和事故處理的技術，其目的在于保證配電網安全經濟運行發送電壓質量降低電能損耗、快速處理、提高供電可靠性。它應當滿足以下幾方面的要求：

(1)通過實時監控系統，監測每條線路上的負荷運行情況，及時發現不安全因素，消除事故隱患，使配電網安全運行。

(2)通過系統監測功能及時發現用戶計量表故障，防止竊電，避免用電量損失。

(3)具備可靠的、高速率的通訊。

(4)具備完善的、能識別故障電流的、滿足室外惡劣環境的故障控制器，以及實現斷路器遠方操作。

(5)能通過系統監測功能及時計算線路線損，使線路能在最佳的經濟狀態下運行。

(6)系統的電量控制和功率控制可促進電費回收。

(7)配電網自動化的主站系統應具有擴充性和開放性功能，主站軟件功能完善，硬件上有足夠的處理速度和裕度。

5.配電網自動化模式方案

5.1.變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案由變電站出線保護開關和饋線開關相配合，并由兩個電源形成環網供電方案。也就是說優化配網結構，推行配電網“手拉手”，變電站出線保護開關具有多次重合功能，重合命令由微機控制，線路開關具有自動操作和遙控操作功能，開關具有自動操作和遙控操作功能，遠動裝置，事故信息、監控系統由微機一次完成。設備與線路故障由主站系統判斷，確認故障范圍后，發令使故障段開關斷開。

5.2.自動重合器方案

此方案是將兩電源連接的環網分成有限段數，每段線路由相鄰的兩側重合器作保護。故障時，由上一級重合器開斷故障，盡可能避免由變電站斷路器進行分合。當任一段故障時，應使故障段兩端重合器分斷，對故障進行隔離，線路分支線故障由重合器與分斷器動作次數相配合來切除。

5.3.自動重合分段器方案

每段事故由自動重合分段器根據關合故障時間來判斷。此方案在時間設置上，應保證變電站內斷路器跳開后，線路斷路器再延時斷開。然后站內斷路器進行重合，保證從電源側向負荷側送電，當再次合上故障點時，站內斷路器再次跳開，同時故障點兩側線路斷路器將故障段鎖定斷開，確保再次送電成功。

5.4.饋線自動化模式

(1)就地控制模式，即利用重合器加分斷器的方式實現。(2)計算機集中監控模式，即設立控制中心，饋線上各個自動終端采集的信息通過一定的通信通道遠傳回主站。在有故障的情況下,由主站根據采集的故障信息進行分析判斷,切除故障段并實施恢復供電的方案。(3)就地與遠方監控混合模式,采用斷路器(重合器)，智能型負荷開關，并且各自動化開關具有遠方通信能力。這種方案可以及時、準確地切除故障,恢復非故障段供電，同時還可以接受遠方監控，配電網高度可以積極參與網絡優化調整和非正常方式下的集中控制。

結束語。電力系統配電網自動化是當前電網建設的熱點，無論是大型、中小型城市都是把配電網建設改造及自動化的實施列為工作重點，投入大量的資金和人力物力，其目的都是為了擴大供電范圍，增強供電能力，提高供電可靠性，優化電力服務。因此加快配電網自動化的建設與應用，是提高配電網供電可靠性的一個關鍵環節。

[1]董霞威.配電網自動化中饋線自動化的實現及分析[J].內蒙古電力技術，2003年05期.

[2]馬軍.配網自動化相關技術的研究[D].西安理工大學，2004年.