配電網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用

胡紹勇

摘要:隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步,電網(wǎng)自動化已成為電網(wǎng)的發(fā)展趨勢和方向,配電網(wǎng)作為電力網(wǎng)的重要組成部分,對提高供電質(zhì)量和供電可靠性起著至關(guān)重要的作用,本文分析了電力系統(tǒng)配電自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用原則、應(yīng)用要求及自動化模式方案,以加快配電網(wǎng)自動化的發(fā)展,提高配電網(wǎng)供電可靠性。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)自動化;應(yīng)用原則;應(yīng)用要求

1配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

配電自動化是一個龐大復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程,包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關(guān)的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。從保證對用戶的供電質(zhì)量,提高服務(wù)水平,減少運(yùn)行費(fèi)用的觀點(diǎn)來看,配電自動化是一個統(tǒng)一的整體。目前實(shí)現(xiàn)配電自動化大體有以下幾種方式: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(tǒng),依靠重合器和分段器自身的功能進(jìn)行線路故障時的故障隔離和恢復(fù)供電,因而實(shí)施比較容易,投資較節(jié)省。在10kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡(luò)中采用重合器, 配合環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)配電自動化。在10 kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡(luò)中采用環(huán)網(wǎng)柜加裝FTU并設(shè)置配電網(wǎng)自動化系統(tǒng),環(huán)網(wǎng)柜可以是戶外的,亦可以是戶內(nèi)式。目前貴州省大多數(shù)城市是由沿城市街道敷設(shè)的架空絕緣導(dǎo)線構(gòu)成10kV配電網(wǎng)絡(luò)。針對這種配電網(wǎng)絡(luò),目前采用的配電自動化方式是首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造, 形成多個環(huán)網(wǎng)或“手拉手”線路,使每一用戶有2個供電源。

2 配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用原則

2.1 適應(yīng)性原則

適應(yīng)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)條件的原則。由于我省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相對落后,因而不能照搬發(fā)達(dá)國家的配電網(wǎng)自動化模式,應(yīng)該立足省情,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件以解決配電網(wǎng)的實(shí)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(wǎng)自動化中去。適應(yīng)配電網(wǎng)發(fā)展的原則。隨著“網(wǎng)改”的不斷發(fā)展,配電網(wǎng)無論在線路長度和設(shè)備容量上也在不斷增長,配電網(wǎng)自動化應(yīng)該能適應(yīng)發(fā)展了的配電網(wǎng),反過來,發(fā)展的配電網(wǎng),更需要實(shí)現(xiàn)自動化,并逐步向智能配電網(wǎng)過渡。適應(yīng)定時限保護(hù)的原則。定時限保護(hù)方式采用電流階梯和時間階梯重合,可使上下級保護(hù)配合方便、協(xié)調(diào)。而反時限保護(hù)由于設(shè)備產(chǎn)品的實(shí)際保護(hù)特性有差異、使上下級保護(hù)的配合不協(xié)調(diào)。

2.2逐步完善的原則

配電網(wǎng)自動化是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工作,最基本的條件是應(yīng)具有較為完善的多路電源的配電網(wǎng)點(diǎn),涉及到城市建設(shè),配電網(wǎng)規(guī)劃,設(shè)備選擇等一系列繁雜工程,內(nèi)容豐富,技術(shù)性強(qiáng)。對于配網(wǎng)自動化的發(fā)展應(yīng)實(shí)行分期、分階段進(jìn)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(hù),線路上裝多組自動配電開關(guān),建立電壓控制系統(tǒng)。第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上,增設(shè)通信及控制設(shè)備,對各分支線自動配電開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制,對負(fù)荷進(jìn)行調(diào)配。第三階段建設(shè)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)和相應(yīng)的通信系統(tǒng),將各點(diǎn)信息傳送到配網(wǎng)調(diào)度中心,實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制及信息的自動處理,達(dá)到完善的配電自動化。

2.3 采用電流控制式的原則

由于重合斷路器經(jīng)常有合分操作以及瞬時性故障時自動重合,使得配電開關(guān)頻繁動作,導(dǎo)致設(shè)備可靠性降低,影響使用壽命。另外,自動配電開關(guān)有個合閘延時時間,故障時在并聯(lián)組數(shù)較多的線路,最末級完成合閘的時間達(dá)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(xù)性。

3 配電網(wǎng)自動化的要求

配電網(wǎng)自動化是以實(shí)時方式就地或遠(yuǎn)方對配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、控制、調(diào)節(jié)和事故處理的技術(shù),其目的在于保證配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)送電壓質(zhì)量降低電能損耗、快速處理、提高供電可靠性。它應(yīng)當(dāng)滿足以下幾方面的要求:

通過實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)測每條線路上的負(fù)荷運(yùn)行情況,及時發(fā)現(xiàn)不安全因素,消除事故隱患,使配電網(wǎng)安全運(yùn)行。

通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時發(fā)現(xiàn)用戶計(jì)量表故障,防止竊電,避免用電量損失。具備可靠的、高速率的通訊。具備完善的、能識別故障電流的、滿足室外惡劣環(huán)境的故障控制器,以及實(shí)現(xiàn)斷路器遠(yuǎn)方操作。

能通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時計(jì)算線路線損,使線路能在最佳的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。系統(tǒng)的電量控制和功率控制可促進(jìn)電費(fèi)回收。配電網(wǎng)自動化的主站系統(tǒng)應(yīng)具有擴(kuò)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。

4配電網(wǎng)自動化模式方案

4.1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(hù)開關(guān)和饋線開關(guān)相配合,并由兩個電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案。也就是說優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu),推行配電網(wǎng)“手拉手”,變電站出線保護(hù)開關(guān)具有多次重合功能,重合命令由微機(jī)控制,線路開關(guān)具有自動操作和遙控操作功能,開關(guān)具有自動操作和遙控操作功能,遠(yuǎn)動裝置,事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)一次完成。設(shè)備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷,確認(rèn)故障范圍后,發(fā)令使故障段開關(guān)斷開。

4.2自動重合器方案

此方案是將兩電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段數(shù),每段線路由相鄰的兩側(cè)重合器作保護(hù)。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(jìn)行分合。當(dāng)任一段故障時,應(yīng)使故障段兩端重合器分?jǐn)?對故障進(jìn)行隔離,線路分支線故障由重合器與分?jǐn)嗥鲃幼鞔螖?shù)相配合來切除。

4.3自動重合分段器方案

每段事故由自動重合分段器根據(jù)關(guān)合故障時間來判斷。此方案在時間設(shè)置上,應(yīng)保證變電站內(nèi)斷路器跳開后,線路斷路器再延時斷開。然后站內(nèi)斷路器進(jìn)行重合,保證從電源側(cè)向負(fù)荷側(cè)送電,當(dāng)再次合上故障點(diǎn)時,站內(nèi)斷路器再次跳開,同時故障點(diǎn)兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開,確保再次送電成功。

4.4 饋線自動化模式

就地控制模式,即利用重合器加分?jǐn)嗥鞯姆绞綄?shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控模式,即設(shè)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(yuǎn)傳回主站。在有故障的情況下, 由主站根據(jù)采集的故障信息進(jìn)行分析判斷, 切除故障段并實(shí)施恢復(fù)供電的方案。

就地與遠(yuǎn)方監(jiān)控混合模式, 采用斷路器(重合器),智能型負(fù)荷開關(guān),并且各自動化開關(guān)具有遠(yuǎn)方通信能力。這種方案可以及時、準(zhǔn)確地切除故障,恢復(fù)非故障段供電,同時還可以接受遠(yuǎn)方監(jiān)控,配電網(wǎng)高度可以積極參與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。

5 通信

配網(wǎng)自動化的通信包括主站對子站、主站對現(xiàn)場終端、子站對現(xiàn)場終端、子站之間、現(xiàn)場終端之間的通信等廣義的范圍。通信是實(shí)施配網(wǎng)自動化的一個重點(diǎn)和難點(diǎn),區(qū)域不同、條件不同,通信方案也多種多樣,主要有光纖、有線電纜、電力載波、微波、擴(kuò)頻等,但就目前配網(wǎng)自動化技術(shù)不夠成熟的情況下,采用混合通信方案是比較符合實(shí)際的原則。

6 配網(wǎng)自動化實(shí)施中應(yīng)注意的問題

配網(wǎng)自動化的實(shí)施涉及的部門多,投資大,是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,因此配網(wǎng)自動化的規(guī)劃是必不可少的,必須結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃,制定詳細(xì)的配網(wǎng)自動化的實(shí)施計(jì)劃,整體考慮,分期分批實(shí)施,同時要和供電企業(yè)內(nèi)部信息化建設(shè)相協(xié)調(diào)。

配電線路設(shè)備的戶外運(yùn)行環(huán)境,對開關(guān)設(shè)備、配電終端設(shè)備等提出了更高的要求,必須考慮雷擊過電壓、低溫和高溫工作、雨淋和潮濕、腐蝕、風(fēng)沙、振動、電磁干擾等因素的影響,在開關(guān)的外絕緣材料、電子設(shè)備的設(shè)計(jì)、元器件的篩選等方面應(yīng)綜合考慮其性價比。

此外,配電自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制的頻繁程度比輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)要高得多,因此要求配電自動化系統(tǒng)中的站端設(shè)備具有更高的可靠性。

配電終端設(shè)備中的電源用于控制開關(guān)動作,正常情況下從線路中取得,線路失電后的后備電源應(yīng)具有較高的可靠性。

在實(shí)施配網(wǎng)自動化后,降低了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度,提高了勞動效率,使運(yùn)行人員對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況掌握得更全面更快捷,為供電企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。配網(wǎng)自動化的實(shí)施,改變了配電網(wǎng)傳統(tǒng)的運(yùn)行管理方式,但對運(yùn)行人員提出了較高的要求。

7結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對配電網(wǎng)自動化提出了更高的要求,配電網(wǎng)自動化也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。技術(shù)在發(fā)展,需求也在提高,最終目的都是為了擴(kuò)大供電能力,提高供電可靠性,優(yōu)化電力服務(wù)。從目前的應(yīng)用情況,有些內(nèi)容只限于開發(fā)、研制和試用階段,因此,應(yīng)本著從實(shí)際出發(fā),統(tǒng)籌安排,循序漸進(jìn)的原則,綜合考慮近期與遠(yuǎn)期、全局與局部、主要與次要的關(guān)系,進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)出先進(jìn)、通用、標(biāo)準(zhǔn)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng),對電力市場的發(fā)展具有重要意義。