配電網(wǎng)的自動化規(guī)劃建設(shè)研究

摘要：配電網(wǎng)的自動化規(guī)劃建設(shè)是有效提高電網(wǎng)供電安全可靠性的重要保障，因此，在配電網(wǎng)建設(shè)中必須重視自動化規(guī)劃。文章探究了配電網(wǎng)中自動化規(guī)劃建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，并以工程實例加以說明。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動化規(guī)劃；供電可靠性；電網(wǎng)故障；變電站 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM727 文章編號：1009-2374（2015）28-0024-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.012

1 概述

近年來，我國電網(wǎng)故障頻繁發(fā)生，其中85%電網(wǎng)故障停電都是由配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)不完善、電網(wǎng)線損大造成的，而配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)則是提高電網(wǎng)供電安全可靠性的有效措施，因此，我們必須重視配電網(wǎng)的自動化規(guī)劃建設(shè)，為電網(wǎng)的安全運行提供重要保證。下面將針對筆者曾參與某地區(qū)配電網(wǎng)的基本情況，分析研究適應(yīng)其發(fā)展的配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)方案。

2 某地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

某地區(qū)建設(shè)配電網(wǎng)10kV線路共有3862回，其中有3358回公用線路、504回專用線路；線路總長度約為19726km，其中架空線路總長約為12983km，電纜長度為6743km。整個配電網(wǎng)環(huán)狀網(wǎng)比例為63.84%，可轉(zhuǎn)供電率為52%。在配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線路中，單聯(lián)絡(luò)線路約占線路總數(shù)的67%。在該配電網(wǎng)建設(shè)中，設(shè)有31262臺10kV開關(guān)設(shè)備，其中包括壓氣式開關(guān)、真空開關(guān)及SF6開關(guān)等類型，10kV負荷開關(guān)占10kV開關(guān)總數(shù)的82.4%；設(shè)有斷路器6162臺，占10kV開關(guān)總數(shù)的23.6%，其主要功能有兩個：一是用以保護大容量變壓器，二是作為重要線路節(jié)點的開關(guān)設(shè)備。

分析該地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃特點，可歸納為以下四點：（1）該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市建設(shè)水平處于飛速發(fā)展階段，城市規(guī)劃尚未穩(wěn)定，由于配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)效果較低，導(dǎo)致配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍十分不完善；（2）該地區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)尚未有明確目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；（3）該地區(qū)配電網(wǎng)配電調(diào)電集約化管理仍處于起步發(fā)展階段，管理水平還很低；（4）該配電網(wǎng)雖設(shè)有與電網(wǎng)管理有關(guān)的各種信息傳輸系統(tǒng)，但對電網(wǎng)運行工作實時數(shù)據(jù)重視不夠，自動化規(guī)劃管理水平低。

3 城市配電網(wǎng)自動化規(guī)劃方案分析

配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)是一項復(fù)雜龐大、綜合管理要求高的系統(tǒng)性工作，目前，我國常見的自動化規(guī)劃方案有下面四種：

3.1 變電站主斷路器與饋線斷路器相配合

此種自動化規(guī)劃方案主要是利用變電站出線保護開關(guān)和饋線開關(guān)相互配合，再通過兩個電源結(jié)合成環(huán)狀網(wǎng)供電，以優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)配電網(wǎng)“手拉手”供電，變電站出線保護開關(guān)能實現(xiàn)多次重合，其產(chǎn)生的重合命令受控于微機；線路開關(guān)則兼有自動操作、遙控操作兩大功能，遠動裝置、事故信息傳送、監(jiān)控系統(tǒng)由微機一次完成。一旦電網(wǎng)設(shè)備或線路出現(xiàn)故障，會先由主站系統(tǒng)進行判斷，待故障范圍確認后，再發(fā)出命令斷開故障段開關(guān)。

3.2 自動重合器使用方案

自動重合器使用方案主要是將由兩電源連接起來的環(huán)狀網(wǎng)分開成有限段數(shù)，各段線路再利用相鄰側(cè)旁重合器提供的保護。若電網(wǎng)出現(xiàn)故障，則會從上一級重合器開始斷開故障段，盡量防止由變電站的斷路器直接進行分合。一旦某段線路出現(xiàn)故障，該方案會分斷開故障段兩側(cè)重合器，再隔離開故障段，而線路分支產(chǎn)生的故障則由重合器與分段器相互配合來切除。

3.3 自動重合分段器利用方案

該方案的工作原理是：當(dāng)電網(wǎng)事故發(fā)生時，自動重合分段器會通過分析關(guān)合故障時間來判斷并做出反應(yīng)，但要確保變電站內(nèi)斷路器跳開后線路斷路器再延時斷開，此時變電站內(nèi)斷路器會重新接合，以實現(xiàn)從電源側(cè)向負荷側(cè)輸送電，若故障點再合上則變電站內(nèi)斷路器會又一次跳開，同時故障點兩側(cè)線路的斷路器會重新鎖定故障段并斷開，保證送電順利。

3.4 饋線自動化模式

饋線自動化模式可分成三個子系統(tǒng)模式：一是就地控制模式，指通過重合器和分段器相配合的方式控制故障段斷開。二是計算機集中監(jiān)控模式，指在變電站內(nèi)設(shè)置控制中心，饋線上各個自動終端采集的信息可通過特定通信傳輸通道傳回變電主站；出現(xiàn)故障時，變電站會對收集的故障信息進行分析判斷，在切除故障段的同時恢復(fù)線路供電。三是就地與遠方監(jiān)控混合模式，主要通過采用具有遠方通信傳輸能力的斷路器、智能型負荷開關(guān)和自動化開關(guān)準(zhǔn)確地及時切除故障段，同時恢復(fù)正常線路段的供電，此過程會全程接受遠方集中控制。

4 該地區(qū)配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)方案

通過深入分析該地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)水平和自動化規(guī)劃管理質(zhì)量，并借鑒國內(nèi)外先進供電企業(yè)的自動化規(guī)劃建設(shè)經(jīng)驗，該地區(qū)最終決定采用以配電網(wǎng)調(diào)度為應(yīng)用主體、覆蓋整個配電網(wǎng)為基礎(chǔ)的自動化規(guī)劃建設(shè)方案，同時考慮配電網(wǎng)GIS結(jié)合多種措施進行規(guī)劃。通過對配電網(wǎng)進行自動化規(guī)劃建設(shè)以實現(xiàn)資源的充分利用，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)采集、分析的可靠性，推進配電網(wǎng)向自動化建設(shè)過渡，滿足用戶用電需求，從根本上提高配電網(wǎng)的管理水平。該地區(qū)配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)方案如圖1所示：

4.1 配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)要點

4.1.1 建設(shè)完善的配電主站。首先，面對整個地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)完善的配電主站，利用電網(wǎng)中的計量自動化系統(tǒng)提供的負荷數(shù)據(jù)和由故障檢測系統(tǒng)提供的故障數(shù)據(jù)實現(xiàn)負荷管理和故障定位；其次，在城市建設(shè)較為成熟的區(qū)域以及具有合理嚴謹區(qū)域規(guī)劃的地區(qū)規(guī)劃建設(shè)配電網(wǎng)自動化，提高配電網(wǎng)的自動化管理水平。此外，針對電網(wǎng)中負荷較穩(wěn)定的聯(lián)絡(luò)線路、長距離單輻射線路和故障多發(fā)的架空線路，選擇采用就地饋線自動化規(guī)劃方案，同時利用GPRS CDMA接入到配電主站中。配電主站再借助準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)平臺、調(diào)度自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)MIS系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)及電網(wǎng)其他各類系統(tǒng)實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的交互傳輸。

4.1.2 構(gòu)建綜合自動化控制中心。實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)的關(guān)鍵是構(gòu)建一個綜合自動化控制中心，控制中心的結(jié)構(gòu)組成包括服務(wù)器、監(jiān)控工作站、大屏幕顯示器及各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，它能對整個配電網(wǎng)的工作狀態(tài)進

行全過程監(jiān)控維護，保證配電網(wǎng)能安全穩(wěn)定地正常運行。

4.1.3 建立全過程監(jiān)控終端。監(jiān)控終端是配電網(wǎng)自動化建設(shè)的重要部分之一，它主要由配電變電終端、常規(guī)終端及饋線終端三部分組成，其主要擔(dān)負配電網(wǎng)中接收及執(zhí)行控制中心的傳輸指令，采集、記錄和傳輸上報配電網(wǎng)各個部分環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)、保護電源失電及通信等功能。

4.1.4 建設(shè)電力通信傳輸系統(tǒng)。就目前而言，我國配電網(wǎng)常用的通信傳輸方式包括電力線載波、無線電波、同軸電纜、微波及光纖通信等。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖通信傳輸方式廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)建設(shè)中，它具有安全可靠性高、容量大、帶寬高的特點。在配電網(wǎng)中應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)是自動化規(guī)劃建設(shè)的必然選擇，唯有如此，才能實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部所有的指令傳送，提高電網(wǎng)的使用效率。

4.1.5 合理確定控制方式。配電網(wǎng)自動化控制方式分兩種，即遠方集中式控制和分布式就地控制，前者需要依靠強大穩(wěn)定的通信系統(tǒng)，適用于需要建設(shè)一個統(tǒng)一完整的自動化控制電力系統(tǒng)；后者僅具有故障隔離功能，沒有通用性、擴展性。該地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)中的自動化規(guī)劃采用遠方集中式控制和分布式就地控制兩種相配合的控制方式，對整個電力網(wǎng)實施合理統(tǒng)一控制。

4.1.6 建立低壓網(wǎng)。配電網(wǎng)中低壓網(wǎng)的主要功能是測量、監(jiān)控電網(wǎng)各負荷節(jié)點，比如自動抄表、負荷控制等。而且低壓網(wǎng)還具有與配電網(wǎng)自動化控制中心通信傳輸?shù)墓δ?，其主要采用的通信方式為載波或無線電波；配電網(wǎng)系統(tǒng)還應(yīng)增設(shè)小電流接地保護，并識別小波技術(shù)。

4.2 建設(shè)效果分析

在該地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用自動化規(guī)劃方案，建設(shè)完備的配電主站采集計量自動化終端數(shù)據(jù)及故障指示器終端數(shù)據(jù)，經(jīng)過長期的規(guī)劃建設(shè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)該建設(shè)項目近期內(nèi)已初步實現(xiàn)覆蓋全電網(wǎng)的負荷管理和故障控制處理；已落實對配電網(wǎng)調(diào)度集約化管理，構(gòu)建完善的快速復(fù)電管理機制，為客戶服務(wù)質(zhì)量的大幅度提高提供良好基礎(chǔ)；增強了配電網(wǎng)的監(jiān)測管理、應(yīng)急指揮控制、運行工作管理及故障快速定位處理功能，滿足用戶的使用需求和故障信息需求，為電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)完整性提供有效保障。此外，全面考慮到配電網(wǎng)的長期健康發(fā)展，考慮到配電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)未來的安全可靠性、技術(shù)成熟性、系統(tǒng)升級完備性及系統(tǒng)兼容性，決定在經(jīng)濟相對落后的鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)地區(qū)和工業(yè)園區(qū)規(guī)劃建設(shè)就地型饋線自動化配電網(wǎng)；在城市建設(shè)規(guī)劃成熟地區(qū)全面推行“三遙”及“智能化”配電網(wǎng)建設(shè)；在其他地區(qū)有組織、有計劃地建設(shè)通信傳輸通道，并嚴格按照配電網(wǎng)自動化建設(shè)需求、饋線自動化要求配置配電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)備，改善設(shè)備運行環(huán)境，待地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展較為成熟、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對完善，此時電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)會逐步向饋線自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，最終過渡到標(biāo)準(zhǔn)配電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語

配電網(wǎng)的自動化規(guī)劃建設(shè)是電力事業(yè)持續(xù)發(fā)展的必然結(jié)果，在配電網(wǎng)建設(shè)中實施自動化規(guī)劃，不僅可以增強電網(wǎng)供電能力、提高供電質(zhì)量，還能有效減少用戶的停電概率，提高電力設(shè)備的故障檢測判斷準(zhǔn)確性，真正實現(xiàn)配電網(wǎng)的故障自動檢測。另外，配電網(wǎng)自動化規(guī)劃建設(shè)能有效提高電網(wǎng)的運行管理質(zhì)量，降低配電網(wǎng)的損耗，為電力企業(yè)帶來更大經(jīng)濟效益。因此，電力企業(yè)在建設(shè)配電網(wǎng)時，應(yīng)重視自動化建設(shè)，對其進行科學(xué)合理的長期規(guī)劃，強化配電網(wǎng)的自動化管理和維護。

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作者簡介：劉國榮（1963-），廣東清遠人，廣東電網(wǎng)公司清遠供電局電氣工程師，研究方向：電力輸變配電工程和運行管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）