10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)與設(shè)計(jì)

歐陽(yáng)鵬

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)逐步成熟，已經(jīng)有越來越多的計(jì)算機(jī)軟硬件新技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)之中，而為了配合電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)與建設(shè)已經(jīng)成了當(dāng)下相關(guān)領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文圍繞10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)展開了較為詳細(xì)的介紹，主要闡述了10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的主要要素、10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃等主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；系統(tǒng)建設(shè)；實(shí)現(xiàn)技術(shù)

10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是將整體數(shù)字自動(dòng)化和能源管理相結(jié)合的配電系統(tǒng)，是一個(gè)包含從110kV變電站的10kV饋線、開關(guān)房到用戶高壓室以及用戶在內(nèi)的整體的系統(tǒng)。這里有必要首先了解配電自動(dòng)化的概念，配電自動(dòng)化就是通過現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的利用以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，即使發(fā)生了事故，也能夠?qū)刂?、監(jiān)測(cè)和配電管理提供及時(shí)的保障。一般情況下，1kV 及以上屬于中壓配電網(wǎng)，35kV及以上屬于高壓配電網(wǎng)，380/220 V屬于低壓配電網(wǎng)，而110kV及以下電力網(wǎng)絡(luò)屬于配電網(wǎng)絡(luò)，本文所要研究的重點(diǎn)內(nèi)容是10kV中壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化。10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以對(duì)同一用戶，特別是城市電網(wǎng)用戶實(shí)現(xiàn)集中管理、監(jiān)視并使運(yùn)行控制得到優(yōu)化，該系統(tǒng)的利用不但可以使效率提高，降低成本還可以使供電可靠性得到增強(qiáng)，能夠提供更優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)向廣大電力用戶。在對(duì)10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)時(shí)，需要依循因地制宜的原則，綜合考慮當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的實(shí)際情況。要從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行整體的規(guī)劃，在配電網(wǎng)的GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)上，連接遠(yuǎn)方智能控制終端，以實(shí)現(xiàn)10kV配網(wǎng)的自動(dòng)化。

1 10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的主要要素

一個(gè)完整的10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該包括配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化終端三大子系統(tǒng)。

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)又包括三個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)，分別是配電AM/FM/GIS應(yīng)用子系統(tǒng)DNS，配件應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS、配電SCADA組成的主站系統(tǒng)以及配電故障診斷的恢復(fù)。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)的主要作用是對(duì)附近的柱上開關(guān)、開閉所進(jìn)行處理，并對(duì)配電站端的監(jiān)控設(shè)備和饋線進(jìn)行管理，同時(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)的主要職能還包括實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控、數(shù)據(jù)采集器以及饋線重合閘的功能，以保證數(shù)據(jù)可以及時(shí)的轉(zhuǎn)換傳遞到配電主站的通信處理器中。利用配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)能夠使主干通道得到節(jié)約，并能夠輸電網(wǎng)自動(dòng)化的成果被配電自動(dòng)化主站網(wǎng)絡(luò)所充分繼承。

1.3 配網(wǎng)自動(dòng)化終端

配網(wǎng)自動(dòng)化終端主要是為了輔助配網(wǎng)子站和自動(dòng)化主站的正常運(yùn)行，主要職能是實(shí)時(shí)監(jiān)控城區(qū)所管轄的柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工況，當(dāng)配網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)收线M(jìn)行及時(shí)的識(shí)別，并進(jìn)行有效隔離與控制，以此與配網(wǎng)自動(dòng)化主站和子站形成合力，保證城區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行期間的運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)有效供電。

2 10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1 一次設(shè)備及供電方式

我國(guó)對(duì)于配電網(wǎng)在管理劃分出了城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)兩大類，決定配電網(wǎng)的供電方式的是電源點(diǎn)、線路開關(guān)設(shè)備以及對(duì)線路進(jìn)行連接的網(wǎng)架。由于網(wǎng)架可以和電源點(diǎn)進(jìn)行多種多樣的組合，因此就會(huì)形成多種多樣的供電方式。制定科學(xué)合理的供電方案就需要依循因地制宜的原則，從當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況出發(fā)。城市電纜網(wǎng)的配電線路一般都會(huì)采用環(huán)網(wǎng)柜作為主設(shè)備，而農(nóng)村的駕控線網(wǎng)的配電線路一般會(huì)采用重合器、斷路器。分段器作為主設(shè)備。不同的線路開關(guān)設(shè)備其功能不同，必須根據(jù)具體的線路開關(guān)設(shè)備選擇相適應(yīng)的供電方案。本文重點(diǎn)針對(duì)一次設(shè)備及供電方式進(jìn)行詳細(xì)敘述，需要注意一下幾個(gè)問題：

（1）在架空線網(wǎng)中，采取離合器供電方案是最能凸顯現(xiàn)實(shí)與技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的。進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，瞬間故障占到架空線路總故障的80%。如果采用離合器便可以將瞬間故障隔離，能夠使供電可靠性得到大幅度的提升。同時(shí)，離合器自身具有很高的智能化水平，能夠脫離對(duì)通信系統(tǒng)的依賴實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立運(yùn)行，因此也利于實(shí)現(xiàn)分布實(shí)施和統(tǒng)一規(guī)劃。

（2）評(píng)價(jià)一個(gè)架空線網(wǎng)配電自動(dòng)化供電方案質(zhì)量好壞的主要依據(jù)就是供電的可靠性，而供電可靠性主要從出現(xiàn)故障的情況下，停電的范圍、停電的時(shí)間、停電的次數(shù)以及恢復(fù)供電所需要的時(shí)間來判斷。

（3）而縣級(jí)類的城市架空線網(wǎng)供電的范圍主要是它附近的半徑5千米之內(nèi)，出于提高配電網(wǎng)供電可靠性的目的，一般情況下需要采用雙電源環(huán)網(wǎng)的供電方式，同時(shí)要配合開關(guān)4和重合器3分段的供電方案。

2.2 配電網(wǎng)設(shè)備的介紹與選擇

（1）VSR3-20WS4B多回路開閉器

真空與SF6氣體分別是VSR3-20WS4B多回路開閉器的滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，能夠全部絕緣，具有極強(qiáng)的密封性，而且其結(jié)構(gòu)緊湊，性能十分安全可靠，10kV城市電纜網(wǎng)建設(shè)采用的就是VSR3-20WS4B多回路開閉器。

（2）FZW28-12型用戶分界負(fù)荷開關(guān)和配套控制器

“支線故障波、主干線路以及其他與其相鄰的用戶的大面積停電事故”原理就是FZW28-12型用戶分界負(fù)荷開關(guān)的主要依據(jù)，其主要應(yīng)用在10kV架空配電線路的T接用戶入口的位置，能夠?qū)τ脩魠^(qū)內(nèi)的相間短路故障和單相接地故障進(jìn)行自動(dòng)化隔離。

（3）WPZD-160系列終端

WPZD-160系列終端是新一代的微機(jī)型配電自動(dòng)化的遠(yuǎn)方終端單元，包括通信、保護(hù)、遙測(cè)、遙控遙信等多種功能，能夠十分靈活的配置開關(guān)站或者環(huán)網(wǎng)柜的遙制器。

3 10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃

3.1 規(guī)劃的基本原則

（1）采用多層分布式體系結(jié)構(gòu)配電管理系統(tǒng)，能夠更好的利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的開放式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、多層次應(yīng)用程序構(gòu)架和面向?qū)ο蟮拈_放方法。同時(shí)，通過利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理、地理信息系統(tǒng)記憶實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)，可以在企業(yè)Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，進(jìn)一步提升配電管理系統(tǒng)的性能，制定出Browser/Server和Client/Server相結(jié)合的更科學(xué)合理的10kV配電綜合自動(dòng)化的解決方案。

（2）10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)要以商用GIS系統(tǒng)和實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)作為系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控、生產(chǎn)管理、高級(jí)分析以及AM/FM/GIS等緊密結(jié)合。

（3）對(duì)于AM/FM/GIS軟件的選擇要注重其實(shí)用性，要選擇那些先進(jìn)、成熟、實(shí)用性較高的產(chǎn)品。在進(jìn)行選擇時(shí)要和產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家進(jìn)行充足的溝通和了解，使其具有較強(qiáng)的開放性，以使各項(xiàng)要求得到滿足。

（4）為了讓10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)﹂_放數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)（ODBC）標(biāo)準(zhǔn)提供更好的支持，可以讓MIS管理數(shù)據(jù)和10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行相互連接，而且在不影響功能需要的情況下，應(yīng)該將其簡(jiǎn)化成一次設(shè)備或者二次裝備。

3.2 通信系統(tǒng)的規(guī)劃

通信系統(tǒng)是整個(gè)供電企業(yè)信息交換系統(tǒng)的最重要最關(guān)鍵的組成部分，其作為最主要的環(huán)節(jié)對(duì)于決定10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)成功與否起著至關(guān)重要的作用。10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的主要職能是將遠(yuǎn)方監(jiān)控單元收集到的各種信息向監(jiān)控中心進(jìn)行傳遞，再將監(jiān)控中心所發(fā)出的命令指令傳送到各個(gè)遠(yuǎn)方的監(jiān)控終端和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。通信手段的安全可靠是10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的構(gòu)建一般會(huì)采用光纜通信，特別是在二級(jí)站或者變電站，直至電纜網(wǎng)的開閉所以及從主站到二級(jí)站，更是要有限選擇光纜通信。雖然光纜從原則上講也能應(yīng)用到變電站到架空干線上，但是因?yàn)榧芸崭蓴_非常容易受到各種影響因素的破壞，所以對(duì)通信方式的選擇還是需要結(jié)合實(shí)際情況，從實(shí)際出發(fā)。

3.3 結(jié)構(gòu)規(guī)劃

（1）縱向結(jié)構(gòu)

依據(jù)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)、城市電網(wǎng)規(guī)模以及2級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)置等實(shí)際情況，在區(qū)局和供電所間要設(shè)置自動(dòng)化主站到配電終端的2層次縱向結(jié)構(gòu)。在供電所間、區(qū)局、市局中設(shè)置自動(dòng)化主站、自動(dòng)化二級(jí)站、配電終的3層次縱向結(jié)構(gòu)。另外，在規(guī)劃3層次縱向結(jié)構(gòu)的中間一層時(shí)，需要對(duì)信息采集范圍和監(jiān)控范圍進(jìn)行明確。

（2）橫向結(jié)構(gòu)

橫向結(jié)構(gòu)包括底層終端間的結(jié)構(gòu)和上層主站的結(jié)構(gòu)。上層DA/DMA主站要充分結(jié)合起停電管理、用戶投訴管理、配電變壓器監(jiān)測(cè)、用戶信息、抄表計(jì)量、AM/FM/GIS和用電管理等，使其成為自己的子系統(tǒng)，并且要和SCADA/EMS、負(fù)控、MIS等已有的系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，保證這些系統(tǒng)相互獨(dú)立的同時(shí)實(shí)現(xiàn)其相互間的信息互聯(lián)共享，這樣一來便可以使信息唯一和信息共享得到實(shí)現(xiàn)，更有利于系統(tǒng)的不斷的擴(kuò)充。

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)各部門的資源共享與信息共享，為配電運(yùn)行、生產(chǎn)、營(yíng)銷等活動(dòng)提高可靠的決策依據(jù)。開展實(shí)際設(shè)計(jì)與建設(shè)工作時(shí)，需要綜合考慮多種因素，因地制宜。而且10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)并非短暫的過程，只有所有工作人員形成合力，通過長(zhǎng)期的努力才能構(gòu)建一個(gè)完善的10kV配網(wǎng)自動(dòng)化大系統(tǒng)。

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