對配變監(jiān)控終端在配電自動(dòng)化中的探討

【摘 要】隨著電力市場的放開，工程實(shí)踐以及理論的不斷完善，以及國家的配網(wǎng)改造的資金投入力度加大，配電自動(dòng)化水平必將不斷提高。本文結(jié)合工程實(shí)際，研究了TTU在配電網(wǎng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】配電自動(dòng)化;配電監(jiān)控終端;功率因數(shù)

1.國內(nèi)外配電自動(dòng)化的發(fā)展及現(xiàn)狀

配電系統(tǒng)自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，配電網(wǎng)受到了廣泛的重視，其配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電站自動(dòng)化、饋線開關(guān)測控、電容器調(diào)節(jié)控制、用戶負(fù)荷控制及遠(yuǎn)方抄表等為一體的自動(dòng)化系統(tǒng)。我國配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展不完善，而今電力市場也正在由賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)變，因此，人們對配電網(wǎng)的重視程度和投入也正在改善。

2.配電自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

由于配網(wǎng)中監(jiān)控設(shè)備點(diǎn)多面廣，不可能把所有的站端監(jiān)控設(shè)備直接連到配網(wǎng)主站上，因此，配電自動(dòng)化系統(tǒng)一般由主站-子站-終端三層結(jié)構(gòu)組成:配網(wǎng)監(jiān)控和管理中心層(主站)，配網(wǎng)監(jiān)控中間層(子站)，以及配網(wǎng)監(jiān)控終端層(FTU、TTU)。全局性的功能由主站完成，局部性的自動(dòng)化功能由子站實(shí)現(xiàn)，終端則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和操作命令的執(zhí)行。主站還負(fù)責(zé)全部數(shù)據(jù)、圖紙的存儲(chǔ)和管理。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)支持將來用戶和第三方的二次開發(fā)。實(shí)時(shí)、歷史、GIS數(shù)據(jù)庫應(yīng)支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL動(dòng)態(tài)查詢。

3.配變監(jiān)控終端(TTU)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用及地位

配電終端層主要安裝在各開閉站或配變站及柱上，該層利用現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的配電設(shè)備，采集各種配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并執(zhí)行上級下發(fā)的控制命令。主要任務(wù)是負(fù)責(zé)對線路、配電室的開關(guān)、配變進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并在必要時(shí)(通訊中斷)執(zhí)行本身賦予的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中的就地智能功能。它主要分為:FTU——饋線(柱上開關(guān))控制終端，TTU——柱上配變監(jiān)控終端，DTU——配電室監(jiān)控終端。TTU主要用于對配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，提供電容器自動(dòng)投切功能，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)無功的補(bǔ)償，及三相電壓的調(diào)節(jié)。由于電力系統(tǒng)市場化，用電質(zhì)量將會(huì)直接影響電能價(jià)格，TTU對于用電質(zhì)量的監(jiān)控作用越來重要，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中TTU將會(huì)取得越來越重要的作用。

4.國內(nèi)常用配變TTU主要功能介紹

①測量功能:裝置能在線測量三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、有功、無功、有功電度、無功電度、功率因數(shù)等。

②記錄功能:裝置能在線記錄每月每日各相電壓，電流，有功，無功，有功電度，無功電度，功率因數(shù)，諧波畸變，3、5、7、9、11次諧波，電壓的最大最低值及其出現(xiàn)的時(shí)間等。

③統(tǒng)計(jì)功能:裝置能在線統(tǒng)計(jì)一年的停電時(shí)間、電壓合格率、電容投切次數(shù)等。

④分析功能:裝置能在線和離線分析電流曲線、電壓質(zhì)量、諧波畸變率等，并給出治理意見。

⑤能正確控制電容器的投切，使變壓器低壓三相基本平衡，并使電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)至最優(yōu)狀態(tài)?；究刂撇呗允遣捎秒妷簾o功井字形控制，自動(dòng)跟蹤負(fù)荷電流、無功、有功、電壓等，實(shí)時(shí)在線自動(dòng)控制晶閘管投切電容器，減少無功電流，降低網(wǎng)損，在使用時(shí)，電壓、無功、功率因數(shù)等限值是可以整定的。

⑥手動(dòng)和自動(dòng)投切功能:裝置既能手動(dòng)投切，又能自動(dòng)投切，方便用戶調(diào)試試驗(yàn)和操作。

⑦三相和單相綜合補(bǔ)償功能:裝置能三相補(bǔ)償、單相補(bǔ)償和綜合補(bǔ)償，保證補(bǔ)償方式最優(yōu)，效果最優(yōu)。其中，電容容量可以自由選擇，補(bǔ)償方式也可以自由選擇，即可以由用戶指定三相投切級數(shù)和單相投切級數(shù)，并指定各級容量。

⑧保護(hù)功能:裝置具有完善的越限報(bào)警和過壓、欠壓、缺相、缺零、諧波超標(biāo)等報(bào)警或切電容功能，以保護(hù)現(xiàn)有設(shè)備安全。

5.TTU補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)方案的分析與比較

本裝置可采用分相補(bǔ)償和三相綜合補(bǔ)償方案，無功補(bǔ)償可采用電壓無功井字形判據(jù)或功率因數(shù)判據(jù)?？煽刂评^電器開關(guān)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間20ms-100s可選，具有完善的越限報(bào)警功能和過壓、欠壓、缺相保護(hù)閉鎖功能。

5.1新型無功電壓井字補(bǔ)償方案分析

此方案根據(jù)母線電壓和無功功率綜合進(jìn)行分區(qū)補(bǔ)償。

0區(qū):無功不越限，電壓不越限，不動(dòng)作

1區(qū):無功越上限，電壓不越上控線，投入電容器組

2區(qū):無功越下限，電壓不越下控線，切除電容器組

3區(qū):電壓越下限全部切除電容器組

4區(qū):無功越下限，電壓越下控線，為了防止電壓越下限，閉鎖切除電容器組

5區(qū):無功越上限，電壓越上控線，為了防止電壓越上極限，閉鎖投入電容器組

6區(qū):電壓越上限，逐級切電容器組

在0區(qū)，無功功率及母線電壓在正常范圍，電容器組不投入。在1區(qū)，無功功率越上限，投入電容器組補(bǔ)償無功，此時(shí)母線電壓升高，由于電容器組動(dòng)作前母線電壓沒有越上控線，因此投入電容器組后電壓不會(huì)超越電壓上極限，此時(shí)無功功率及母線電壓達(dá)到了用戶的要求，保證了電壓的質(zhì)量。在2區(qū)，分析與一區(qū)相似只是過程相反。當(dāng)在3區(qū)，應(yīng)特別注意，電壓越下限，由于電壓在電網(wǎng)中被列入重點(diǎn)考核對象，所以一旦電壓越下限，應(yīng)無條件切調(diào)所有電容器組，以起到保護(hù)的作用。在4區(qū)，無功越下限，電壓越下控線，如果切除電容器組，雖然無功合格，但是電壓很可能下降到電壓的下極限，因此必須閉鎖切除電容器，確保電壓的合格。在5區(qū)，分析與4區(qū)相似，只是過程相反。在6區(qū)，電壓越上限，逐級切除電容，降低電壓，到電壓合格為止。我們的方案比一般的井字型補(bǔ)償判據(jù)有明顯改進(jìn)，從原先的4條判據(jù)線，擴(kuò)展成了6條判據(jù)線，增加了電壓的上控線和下控線，使得當(dāng)電壓無功落入4區(qū)和5區(qū)這兩個(gè)靠電壓極限特別近的區(qū)域時(shí)，閉鎖電容投切，以避免由于補(bǔ)償或減少無功時(shí)而引起電壓越限的可能性。

5．2功率因數(shù)法補(bǔ)償方案分析

A區(qū):逐級切電容，直到進(jìn)入B區(qū)

B區(qū):電容不動(dòng)作

C區(qū):逐級投電容，直到進(jìn)入B區(qū)

在C區(qū)，無功消耗過大，需要逐級投電容，進(jìn)入B區(qū)功率因數(shù)合格，停止投電容。在A區(qū)，分析與B區(qū)相似只是過程相反。

5．3以上兩種補(bǔ)償方案的比較

我們采用電壓無功井字型補(bǔ)償方案，在進(jìn)行三相補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)密切關(guān)注著無功補(bǔ)償給電壓帶來的負(fù)面影響，避免引起電壓越限的情況。這種方案在實(shí)際中得到普遍應(yīng)用，雖然判據(jù)有點(diǎn)復(fù)雜，但是能保證電壓的合格。采用功率因數(shù)補(bǔ)償法，優(yōu)點(diǎn)在于判據(jù)簡單，逐級投切，軟件實(shí)現(xiàn)較為容易。但是缺點(diǎn)在于補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)不能保證電壓的越限問題。

5．4TTU的工作結(jié)果分析

我們根據(jù)該地區(qū)進(jìn)行配電網(wǎng)自動(dòng)化改造后，運(yùn)行工況觀察分析，TTU的效果顯而易見。本配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的TTU就是采用改進(jìn)的無功電壓井字型補(bǔ)償方案，補(bǔ)償精度高且穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)降損節(jié)電，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

6.結(jié)束語

本文研究了配變監(jiān)控終端(TTU)在中壓配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用及一些實(shí)際中的新型設(shè)計(jì)方案。隨著工程實(shí)踐以及理論的不斷完善，以及國家的配網(wǎng)改造的資金投入力度加大，配電自動(dòng)化水平必將不斷提高。城市電網(wǎng)是城市建設(shè)中的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)施，必須與城市建設(shè)密切配合，統(tǒng)籌規(guī)劃，同步實(shí)施，并與城市市容景觀相協(xié)調(diào)。一個(gè)穩(wěn)定良好的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)是保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，而安全可靠地向社會(huì)供電，也是維持社會(huì)安定的必要條件。因此，配電自動(dòng)化的實(shí)施，不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還有著巨大的社會(huì)效益。

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