10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)功能探討

摘要：隨著能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，電能在終端消費(fèi)中所占的比例日益提高，社會(huì)發(fā)展對(duì)電能的依賴程度日益增強(qiáng)。目前廣東地區(qū)10kV配電網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了兩線或多線之間的聯(lián)絡(luò)，為了讓電網(wǎng)的可靠性得到進(jìn)一步增加，電網(wǎng)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)供以及自由調(diào)配是很有必要的。文章闡述了10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；電網(wǎng)負(fù)荷；自調(diào)功能；電能；饋線自動(dòng)化 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM712 文章編號(hào)：1009-2374（2015）11-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.074

1 10kV配網(wǎng)饋線自動(dòng)化概述

1.1 饋線自動(dòng)化的功能

饋線自動(dòng)化是配電網(wǎng)自動(dòng)化的重要組成部分，是配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在很大程度上取決于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、自調(diào)性，這些又與自動(dòng)化程度密切相關(guān)。通過實(shí)施饋線自動(dòng)化，使饋線在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行故障定位，實(shí)施故障隔離和恢復(fù)對(duì)健全區(qū)域的供電，提高供電可靠性。在此基礎(chǔ)上筆者建議必須要增加饋線之間的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，進(jìn)一步減少因特殊情況饋線負(fù)載過重導(dǎo)致錯(cuò)峰用電。兩條或多條饋線應(yīng)該通過各節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系匹配用電負(fù)荷，統(tǒng)一協(xié)調(diào)負(fù)荷自動(dòng)割接供電，盡量避免出現(xiàn)饋線供電負(fù)荷不平衡帶來的一系列不穩(wěn)定因素。

1.2 饋線自動(dòng)化的類型

饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有兩種基本類型，即就地控制和遠(yuǎn)方控制：（1）就地控制是利用開關(guān)設(shè)備相互配合來實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，即采用具有就地控制功能的線路自動(dòng)重合器和分段器，實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電功能，無遠(yuǎn)方通信通道及數(shù)據(jù)采集功能；（2）遠(yuǎn)方控制是基于饋線開關(guān)監(jiān)控終端來實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化。即采用遠(yuǎn)方通信通道，具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)方控制功能，實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電的功能。

1.3 饋線自動(dòng)化的特點(diǎn)

饋線自動(dòng)化具有如下特點(diǎn)：（1）與變電站綜合自動(dòng)化類似，饋線自動(dòng)化也是從單項(xiàng)自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展，但饋線的設(shè)備及終端控制單元只能面向現(xiàn)場(chǎng)，分散安裝，不可能集中布置。因此，必須全部滿足室外工作的環(huán)境條件；（2）由于饋線自動(dòng)化的功能隨配電網(wǎng)要求不同而異，其綜合程度難以如變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)那樣規(guī)范；（3）為了適應(yīng)饋線自動(dòng)化的不同應(yīng)用水平，再加上考慮到調(diào)試維護(hù)的方便，各種用于饋線自動(dòng)化的控制器或終端單元一般都設(shè)有自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)和人工（或用戶接口）三種模式；（4）為實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化信息傳遞，配電網(wǎng)還有一個(gè)專門的通信系統(tǒng)。

2 光纖通訊

光纖通訊是以光波為載體，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)今最主要的有線通信方式。

光纖通訊系統(tǒng)基本構(gòu)成主要有光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、中繼器、光纖或光纜、光纖連接器、耦合器等無源器件。將需要傳輸?shù)碾娏π盘?hào)在發(fā)送端輸入到發(fā)送機(jī)中，將電力信號(hào)調(diào)制到光信號(hào)上，然后將已調(diào)制的光信號(hào)通過光纖傳送至接收端，由接收機(jī)解調(diào)恢復(fù)出原來的電力信號(hào)。目前光纖通信技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)有：（1）傳輸容量大；（2）損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸；（3）體積小，重量輕，可繞性強(qiáng)；（4）輸入與輸出間電氣隔離好，抗干擾性能好，保密性能好；（5）抗腐蝕，耐酸堿，敷設(shè)形式多樣而且簡(jiǎn)單方便；（6）節(jié)約金屬材料，保護(hù)環(huán)境。

3 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)

3.1 目前10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化主要運(yùn)行模式

3.1.1 電壓-電流型。適用于配網(wǎng)架空、架空電纜混合網(wǎng)的任一種接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)經(jīng)小電阻、消弧線圈或不接地系統(tǒng)）的單輻射、單環(huán)網(wǎng)等網(wǎng)架。

主干線分段開關(guān)、分支線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)配置配電自動(dòng)化終端與變電站出線斷路器保護(hù)和重合閘配合，依靠配電自動(dòng)化終端自身的電壓-時(shí)間和故障電流復(fù)合判據(jù)實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的快速恢復(fù)供電。典型接線圖如圖1所示：

3.1.2 電壓-時(shí)間型。適用于配網(wǎng)架空、架空電纜混合網(wǎng)線路的單輻射、單環(huán)網(wǎng)等網(wǎng)架。

主干線分段負(fù)荷開關(guān)配套配電自動(dòng)化終端與變電站出線斷路器保護(hù)、重合閘配合，依靠配電自動(dòng)化終端自身電壓-時(shí)間邏輯判斷功能實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。典型接線圖如圖2所示：

3.2 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案

10kV配電網(wǎng)負(fù)荷特征情況分析。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，電能消耗急劇增長(zhǎng)。但是電力負(fù)荷的需求具有很強(qiáng)的季節(jié)性差異，在短時(shí)期內(nèi)會(huì)造成局部區(qū)域用電緊張，導(dǎo)致部分10kV配電線行重載或者過載。10kV配電網(wǎng)的供給能力以及其可靠性將迎來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

電力負(fù)荷的需求的季節(jié)性差異具體表現(xiàn)為：（1）冬夏氣候差異導(dǎo)致負(fù)荷嚴(yán)重不平衡。在廣東地區(qū)夏季炎熱，居民和企業(yè)電力負(fù)荷需求逐年遞增；在轉(zhuǎn)入冬季時(shí)兩種用電負(fù)荷明顯大幅回落；（2）晝夜更迭導(dǎo)致負(fù)荷嚴(yán)重不平衡。在工業(yè)強(qiáng)省的廣東，企業(yè)對(duì)電力負(fù)荷需求只增不減，電力負(fù)荷出現(xiàn)晝強(qiáng)夜弱局勢(shì)；（3）人口區(qū)域流動(dòng)導(dǎo)致負(fù)荷不平衡（出現(xiàn)在夏季）。此項(xiàng)主要針對(duì)城鎮(zhèn)人口上下班流動(dòng)，在區(qū)域內(nèi)形成負(fù)荷轉(zhuǎn)移。

面對(duì)以上幾種局部非連續(xù)性負(fù)荷增長(zhǎng)情況，我在本文闡述10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案——借助光纖通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)FTU數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析自動(dòng)識(shí)別，通過各節(jié)點(diǎn)開關(guān)的分合閘來實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷自動(dòng)分配供給。

3.3 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

配電自動(dòng)化主站：分析處理來自配電網(wǎng)絡(luò)各個(gè)線路節(jié)點(diǎn)FTU的數(shù)據(jù)，并通過人機(jī)界面反映出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀以及處理的情況（包括命令的發(fā)出和命令的執(zhí)行情況）；FTU稱為饋線開關(guān)監(jiān)控終端，是裝設(shè)在饋線電器設(shè)備旁邊的監(jiān)控裝置；線路節(jié)點(diǎn)開關(guān)：主要以戶外柱上斷路器和戶內(nèi)開關(guān)柜（配斷路器）為主。

3.4 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案

10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案的啟動(dòng)必須要由主站發(fā)出警報(bào)后由人為確認(rèn)，在人為授權(quán)后自動(dòng)發(fā)出自調(diào)命令并同時(shí)通過人機(jī)界面顯示，此系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是可以視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控各用電器狀態(tài)。為了確保通信暢通穩(wěn)定，我們建議使用光纖通訊。以下簡(jiǎn)單介紹自調(diào)方案：

正常情況下A5、C5斷路器同時(shí)斷開作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，各母線自帶原有線行負(fù)荷；分析情況：當(dāng)YH3FTU監(jiān)控到負(fù)荷急劇增長(zhǎng)反饋至配電自動(dòng)化主站，A1FTU、A2FTU、A3FTU監(jiān)控到電流急劇增大反饋至配電自動(dòng)化主站，A1FTU發(fā)出重載預(yù)警警報(bào)；YH8FTU監(jiān)控到負(fù)荷急劇增長(zhǎng)反饋至配電自動(dòng)化主站，B1FTU、B4FTU、B3FTU、B4FTU監(jiān)控到電流急劇增大反饋至配電自動(dòng)化主站；C線行負(fù)荷保持在低位運(yùn)行；配電自動(dòng)化主站分析YH3FTU、YH4FTU、YH8FTU、C1FTU負(fù)荷數(shù)據(jù)。

（1）當(dāng)滿足將YH3、YH4、YH8全部負(fù)荷割接至C線行時(shí)，A5、C5先合閘，A5FTU、C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動(dòng)化主站進(jìn)行下一步，A3、A4、B4開關(guān)斷開，A5、C5開關(guān)合閘完成A、B、C線行負(fù)荷自調(diào)；（2）當(dāng)滿足將YH4、YH8全部負(fù)荷割接至C線行時(shí)，A5、C5先合閘，A5FTU、C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動(dòng)化主站進(jìn)行下一步，A4、B4開關(guān)斷開，A5、C5開關(guān)合閘完成A、B、C負(fù)荷自調(diào)；（3）當(dāng)滿足將YH8全部負(fù)荷割接至C1線行時(shí)，C5先合閘，C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動(dòng)化主站進(jìn)行下一步，A5、B4開關(guān)斷開，C5開關(guān)合閘完成B、C線行負(fù)荷自調(diào)，同時(shí)發(fā)出A線行重載預(yù)警警告。以此類推可以完成配電網(wǎng)各種情況負(fù)載自調(diào)以及預(yù)警功能。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求只增不減，這就對(duì)我們目前運(yùn)行的配電網(wǎng)提出了更高的要求，所以電網(wǎng)負(fù)荷自由調(diào)配是可行的，在此情況下就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)該利用新的科學(xué)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行優(yōu)化配置，同時(shí)也鞭策我們學(xué)習(xí)更新的知識(shí)提升自我的業(yè)務(wù)水平。

作者簡(jiǎn)介：朱曄澍（1984-），男，湖南婁底人，供職于惠州電力勘察設(shè)計(jì)院有限公司，研究方向：電力勘察設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）