10kV配電網結構優化及配電網自動化探討

黃銘灝

摘要：對配電網結構進行優化，并且借助各種自動化技術實現對配電網的自動化管理，可以提高配電網運行水平，提高電力系統的安全性與穩定性。本文對10kV配電網結構優化以及配電自動化技術進行分析和探討，旨在提高10kV配電網的可靠性、安全性、穩定性。

關鍵詞：10kV配電網；結構優化；電網設計；可靠性

引言

隨著我國經濟水平的不斷提升，人們生產生活過程中對電力產品的需求也越來越高，在電力行業的發展過程中必須要加強對電力系統的可靠性的研究，10kV配電網是電力系統中的重要組成部分，10kV配電網供電系統的穩定性直接影響了整個輸電線路的穩定性和安全性，因此，提高10kV配電網供電的可靠性與穩定性是電力行業發展過程中的重點。通常情況下，10kV配電網保持在開環運行的狀態，在配電網線路設計過程中，應該要對配電網結構進行優化，并且要加強對自動化控制技術的應用，逐漸實現配電網自動化控制，對配電網運行過程中的各種故障問題進行及時發現、及時處理，提高配電網運行的可靠性與安全性。在電力系統設計過程中，必須要加強對10kV配電網供電可靠性的研究分析，對影響其可靠性的原因進行探討，并且針對各種問題成因，采取相應的措施，提高10kV配電網供電性能。

一、10kV配電網運行問題

配電系統的可靠性是配電系統設計施工過程中的重點，可靠性指的是電網系統在分配電能以及為用戶提供電力服務的過程中保持穩定、可靠的狀態，從而能夠有效地對各種電力故障進行處理。通過統計發現，我國當前建設的配電網線路中以10kV為主，10千伏架空網輻射式又是配電網建設的主要方式，占所有10kV配電網線路的一半，10千伏電纜網單環網、雙輻射結構所占比重分別為40%、24%。當前10kV配電網線路建設過程中還存在一些問題，為了給人們提供穩定的電能產品，必須要對以往的配電網絡進行合理化的改進。10kV配電網運行過程中的主要問題有兩個方面：第一，10kV配電網線路問題。在10kV配電網系統中，電路必須要能夠承受用戶在用電過程中產生的電壓，才能防止出現各種故障與危害，配電網電路的絕緣性是衡量電網線路運行可靠性的重要因素，由于長期使用，會導致10kV配電網電路表面的一些絕緣件出現損壞，失去響應的作用，如果大面積范圍內的絕緣件都出現問題，則可能會導致閃絡現象出現，對正常運行的供電系統產生影響，無法為用戶提供穩定的電壓。第二，配網結構不合理，加強對最初的10kv配電網網絡主要是依靠架空線來維持結構的，其電源點結構傾向于支持多戶用電，但是這種方式會導致導線的截面相對減少，一旦出現停電，影響范圍較大。第三，10kV配電網自動化水平較低。在10kV配電網運行過程中，有很多操作行為還是依靠人工操作，一旦出現故障，維修的效率較低，對供電的恢復時間產生影響，會導致人們生活不便，而且可能會造成一定的經濟損失。自動化與智能化是電力行業發展的趨勢，隨著信息技術在電力行業中的不斷應用，配電網自動化研究成為一個熱點問題。當前關于10kV配電網自動化控制的研究還不夠深入，10kV配電網電路的自動化控制水平較低，對于配電網運行過程中出現的各種故障不能及時發現和解決，對配電網工作效率產生影響。

二、10kV配電網結構優化和自動化技術

（一）10kV配電網結構優化

對10kV配電網結構進行優化主要有以下三種方式：

1、環網形式的架空配電網改造。對于傳統的環式供電網絡結構而言，存在不少問題，較為突出的是網架結構參差不齊。改造方案是使環式網絡逐步向多分段兩聯絡的接線方式過渡，日常開環運行，可以利用饋線實現自動化控制，對環網進行供電。具體來講，即與某線路有直接聯絡關系的其它10kV線路不超過2回，可根據現場實際和負荷發展情況，從單聯絡逐步過渡。線路采用10kV柱上斷路器自動化成套設備，可實現“三遙”功能，遠程遙控實現線路轉供電和切除故障點功能。

2、10kV電纜線路配網結構優化。隨著城市規劃改造，電纜線路越來越多，必須要對其輻射性供電方式進行改變。電纜線路逐步向“N供1備”的接線模式過渡，主干線節點電房（包括聯絡點）通過改造或更換為自動化節點，采用斷路器柜自動化成套設備實現“電壓.電流”就地控制型的饋線自動化模式。當發生故障時，與其最近的斷路器柜通過電氣量和設定時間判定，最快地切除故障。不同層級的斷路器柜通過時間差（以0.15秒為級差，分2-3層級）來配合，過流保護Ⅰ段延時≤0.3秒，過流保護Ⅱ段延時0.5秒，過流保護Ⅲ段時限靈活整定，建議≤2秒。

3、單輻射架空配電網結構的優化。在一些經濟比較落后的地區，10kV配電網結構依舊是輻射型的單電源供電方式，這種結構可以實現簡單的自動隔離和供電恢復功能，并且接入重合器系統中，從而找到電路故障所在的位置，但是這種結構的自動化程度較低。對輻射式架空配網結構進行優化的方法是，在架空主干線路各節點統一配置“電壓-時間型”功能的自動化開關設備，實現電壓-時間就地控制型的饋線自動化模式。根據“電壓.時間”邏輯判斷，當線路出現故障時，變電站10kV線路出線開關跳閘，切斷故障電流，通過逐級延時合閘送電，判斷故障段位置并發出閉鎖信號，從而自動隔離故障段線路，恢復非故障段線路供電。此外，積極利用新立項目解決該線路的單輻射問題，向單聯絡乃至多分段兩聯絡模式過渡，提高可靠性。

（二）10kV配電網結構自動化

智能電網是未來電網發展的方向，智能電網的特征之一就是要實現對配電網的改造以及自動化控制，長期以來，關于配電網的研究都是滯后于主網的，而且一些設備的老化故障也不能及時被發現。因此在10kV配電網發展過程中要積極加強對配電網自動化技術的升級改造，采用智能分布式型的饋線自動化模式，要求高供電可靠性的網架結構、光纖專網的通信環境和快速開斷的斷路器，可以實現實時監控，及時消除線路故障。在10kV配電網結構自動化的研究過程中，集中監控越發重要，主要集中于故障自動化處理、信息高效傳輸等方面。因此，必須加強對通信數字化技術的應用，通信數字化指的是對配電網運行過程中的各種信息傳遞過程進行優化，控制中心與各電網設備之間的通信、變電站之間的通信等，都要保證通信質量，能夠及時對電網運行故障進行傳輸。當線路發生故障時，主站通過與終端的信息交互進行故障定位和隔離，得益于主站與終端的快速通信，主站及時下發命令控制開關合閘恢復非故障段供電。再比如，要實現10kV配電網結構的智能化發展，配網結構智能化是配電網控制系統的關鍵，在未來的發展過程中，要對智能化技術進行應用，提高10kV配電網系統的優化與監測能力、動態和預警預防控制能力、事故分析和處理能力、系統恢復能力。另外，在緊急情況下，通過智能化控制技術，還能協調主電網，實現對配電網的全面管理。

結語

綜上所述，隨著我國經濟水平的提升，對電網系統的要求也越來越高，10kV配電網電路是電網系統中的重要組成部分，其可靠性對整個電路的穩定性和安全性都有直接影響。隨著電力系統的研究不斷深入，在電力系統設計過程中要加強對10kV配電網電路的供電可靠性分析，對10kV配電網結構進行優化，同時要加強配網自動化水平的提升，實現對10kV配電網的自動控制，對各種故障進行自動處理，提高10kV配電網的穩定性與可靠性。