淺談10 kV配網的自動化設計

許均錫

摘 要：主要研究和分析了10 kV配網中中壓配電網絡自動化設計的相關內容。簡要敘述了配電網自動化系統的基本組成，重點探析了配電網自動化技術的實現，并補充闡釋了管理工作中需要注意的問題。

關鍵詞：10 kV配電網；配網自動化；配電系統；運行安全

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0144-02

所謂“配網自動化”，是指利用現代電子通訊技術和互聯網等高科技手段，維護配電系統的正常運轉，一旦發(fā)生事故，其能夠迅速作出反應，及時采取相關保護和監(jiān)測措施，實現對配電網的有效控制和管理。通常來講，不高于110 kV的電力網絡為配電網絡。其中，高壓配電網是指35 kV及其以上的網絡，380/220 V一般為低壓配電網，而大于等于1 kV的配電網為中壓配電網。本文著重分析和討論了10 kV中壓配電網如何實現自動化的問題。

1 10 kV配網自動化系統及其構成

配網自動化是指在配置高性能新型配電設備的基礎上，利用一系列高科技手段，比如計算機、電子、自動化控制和通信等先進技術，保證配電網的安全、高效運行。對其實施在線和離線的智能化監(jiān)控管理，可以使配電系統處于經濟、優(yōu)質的運行狀態(tài)。配電網自動化不僅提高了供電質量，還保障了網絡的安全運行，其最終目的是為了縮小停電范圍，在最短的時間內解決設備故障，從而降低配電系統的維護成本，提高其運行效率，實現企業(yè)經濟效益最大化。同時，還能有效提高配電系統的管理和工作效率以及用戶服務質量。作為一項系統工程，可將配電網自動化系統分為主站、子站系統和終端三部分。

1.1 主站

配網自動化的主站系統可分為三個基礎系統，即SCADA主站系統，DMS 應用子系統，用于故障判斷、處理的軟件子系統。

1.2 子站系統

子站系統主要管理開閉所、監(jiān)控設施和相應部位的柱上開關，以及監(jiān)控當地的饋線。與此同時，實時收集數據，并將其傳送至主站通信處理器，從而降低主干道的使用率，不斷提高配電自動化、主站輸電自動化方面的技術。

1.3 終端

自動化終端主要用于監(jiān)控開關設備、配電變壓器和環(huán)網柜等管轄范圍內的一二次設備。其不僅具有三遙功能，而且還能夠有效辨識故障類型，實現獨立控制，以配合主站運行。同時，在檢查和測試電網的運行狀況時，還能夠重構和優(yōu)化網絡運行。此外，如果遇到電網故障時，終端必須迅速隔離故障，恢復未發(fā)生故障區(qū)域的供電。

2 實現10 kV配網自動化的技術

2.1 一次設備和供電方式

我國的配電網主要分為城市和農村兩大電網，而配電網采用何種供電方式取決于線路的開關設備、網架（線路聯結）和電源點。其中，網架和電源點組合類型多樣，所以，供電方式也不盡相同。針對上述情況，應結合不同線路開關的功能，根據實際需要采用合理的供電配合方案。環(huán)網柜、重合器、分段器和斷路器等是配電線路的主設備。環(huán)網柜多用于城市電纜網，其余主設備常用于農村架空線網。線路開關設備的不同決定了其可以采用多種供電方案。

筆者主要探析了以下三個重點問題：①重合器方案是架空電網中具有現實優(yōu)勢和技術優(yōu)勢的方案。在電網的實際運行過程中，架空線路故障多為瞬間故障，其所占比例高達80%. 針對此情況，可利用重合器隔離瞬間故障，大大增加了供電的可靠性。由于重合器具有較高的智能化水平，因此，可以擺脫通信系統的制約而獨立供電。這樣一來，有利于電網的統一規(guī)劃，而且還能分步驟實施。②架空線網配網自動化供電方案的主要評判依據是供電的可靠性。它包括發(fā)生故障時停電的次數、時間、范圍和恢復供電的時間。③架空線網是縣級城市的主要配電網類型，通常供電半徑不超過5 km，因此，可以采用雙電源環(huán)網的供電方式。與此同時，其重合器使用三開關四分段的方式。

2.2 配網線路接線方式

配網線路選用哪種接線方式，要遵循國家對大型城市的電網規(guī)劃和設計技術的要求。相關觀點表明，縣級城市架空線路必須以環(huán)網設置開環(huán)的方式運轉，通過柱上自動分段器實現線路的三分段三聯絡，并由多類變電站提供電源。對于農村架空線路，國家還未明確規(guī)定，一般來說，三分段單聯絡的接入方式比較適合。

3 10 kV配網自動化設計思路和原則

根據配電設備負荷的性質和其實際情況，依據投資和實施分階段的原則，既要考慮配電設備的現狀，也要兼顧配網改造和發(fā)展規(guī)劃的要求。

3.1 重點先行

本著重點先行的原則，先環(huán)網后放射，先站室后線路，先架空后電纜。站點一經接入，將會發(fā)揮自動化系統接入的優(yōu)勢，利用三遙功能，實時監(jiān)控電網負荷，實現遠程操作，監(jiān)控效果十分明顯。電網可靠性指標受架空線路的影響特別大，因而指標提升的關鍵在于架空線路實現自動化接入的程度。與放射網相比，環(huán)網運行方式極具靈活性，可切除電網故障段并實現負荷轉供，但是，其操作要求也相對較高。綜上所述，自動化措施的實施能夠有效提升環(huán)網運行效率，減小事故影響。

3.2 強化終端，負載平衡

配網的數據量和計算量十分大，并且配網規(guī)模越大，數據量和計算量就越大。因此，要平衡數據量和計算量——在終端設備中處理該層面的數據和計算，而那些屬于網絡范疇的數據和計算則由主站設備處理。

4 10 kV配網自動化設計方案

配網自動化系統不僅包括主站、子站系統的建設，還包含通信系統的建設。通過自動化改造，可以收集配電設備中的各種數據，而后經通信系統傳至主站，使主站系統能夠監(jiān)視整個配網，實現對配網的有效管理和控制。配網的主站、子站和配電終端是配網自動化系統的組成部分。監(jiān)控、管理10 kV及以下的用戶、設備和線路是由配網主站完成的。而配電子站則擔負起集中收集實時信息的責任，上傳下達，向上對配網主站通信，向下對所轄范圍內的FTU、TTU、DTU等終端設備通信。

這樣做，有利于通信系統的建設和優(yōu)化。無論是線路、用戶分界負荷開關、配電站，還是開關站、開閉站，其數據的收集和控制主要是由配電終端完成的。配網生產管理系統、SCADA和配電圖資錄入維護是配網自動化系統的主要組成部分。其中，實時控制、監(jiān)視配網運行的任務是由SCADA系統完成的；配網圖資維護系統的工作主要是實施配網數據的錄入和配網數據模型的構建。從二期開始全面使用配電管理系統，它是提升和規(guī)范配網管理工作的平臺，全面管理配電生產過程中的設備和具體工作流程。

電網配電自動化主站系統功能多樣，不僅能夠完成對電網運行的控制和監(jiān)視，還能夠實現計算、輔助決策和分析，將配電自動化、電網調度運行、集中控制變電站等業(yè)務融為一體，從技術層面上為公司地方電網調控提供了有力的支持，實現了一體化的管理模式。

根據配網自動化通信實現方式的需要，通信系統可分為光纖和無線公網等兩大通信方式。對本工程來說，將根據站點的實際情況和既有的網絡結構建設相應的通信通道。

5 結束語

隨著中國社會經濟的快速發(fā)展，必然要求電力發(fā)展實現配網自動化，這也是電力行業(yè)的必經階段。配網自動化能夠實現電力網絡中中低壓網絡的智能化，使配網能夠自動判斷故障并將其隔離，完成自動轉供電服務，從而縮短停電時間，縮小停電范圍。因此，對10 kV配網自動化的設計和研究意義重大。

參考文獻

[1]許肇凱，朱弘睿.配網自動化及其相關技術[J].內蒙古石油化工，2006（8）：24-64.

[2]羅錚.配網自動化系統的實施與規(guī)劃[J].湖北電力，2007（1）：40-42.

[3]李云玲，杜林軒.一體化配網自動化方案[J].農村電氣化，2007（4）：60-78.

〔編輯：白潔〕endprint