城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃探討

鄧健峰

[摘 要]隨著人們生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)于供電質(zhì)量的要求也隨之提高。實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化工程可以保證供電質(zhì)量，也是一個(gè)地區(qū)電力供應(yīng)可靠性和安全性的體現(xiàn)。本文以南方某城市的配網(wǎng)自動(dòng)化為例，對(duì)實(shí)際操作過程中遇到的問題、技術(shù)路線、建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)劃效果進(jìn)行分析，以便為供電行業(yè)的工作人員提供借鑒和參考。

[關(guān)鍵詞]配電系統(tǒng)；規(guī)劃；自動(dòng)化；合理性

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.12.022

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2018）12-00-02

0 引 言

為保證供電系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁└玫姆?wù)，“十二五”期間國(guó)家把配電自動(dòng)化工程作為重點(diǎn)工程建設(shè)，投了了大量的人力、物力和財(cái)力，全面進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。城市配電網(wǎng)的合理規(guī)劃和城市電網(wǎng)的改造和建設(shè)是直接相關(guān)的，科學(xué)、合理的規(guī)劃有助于城市電網(wǎng)建設(shè)的完善和安全，能夠保證供電質(zhì)量和供電效率。

某市配電網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋的范圍涉及300多個(gè)村（社區(qū)）委會(huì)和3 000多個(gè)自然村，受益人口達(dá)到230萬(wàn)。本文對(duì)該城市的低壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了整理和歸納，希望能夠?yàn)槌鞘信潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒。

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念和標(biāo)準(zhǔn)

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的重要技術(shù)，包括兩個(gè)方面，一是饋線自動(dòng)化，二是配電管理系統(tǒng)，通信技術(shù)在配電自動(dòng)化中發(fā)揮著重要的作用。配電自動(dòng)化建設(shè)主要包括配電和用電兩個(gè)方面，在這個(gè)過程中不能一味地根據(jù)理論來設(shè)計(jì)規(guī)劃，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況設(shè)計(jì)最優(yōu)方案。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意節(jié)約資源，盡可能精簡(jiǎn)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及最大化節(jié)約成本。配電網(wǎng)自動(dòng)化不僅要對(duì)資源進(jìn)行合理配置，還要盡可能地減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，想辦法減少調(diào)度、無人值守站值班員和保修人員的數(shù)量，做到減員增效，其他方面還涉及利用高端的技術(shù)資源，整合技術(shù)、故障處理技術(shù)和通信技術(shù)等。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)益處有很多，能夠保證供電質(zhì)量、提高服務(wù)水平，為企業(yè)贏得較好的經(jīng)濟(jì)收益，還能樹立品牌形象。無規(guī)矩不成方圓，配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)需要遵循一定的原則來實(shí)施，具體的原則有以下方面。

（1）全局出發(fā)、整體規(guī)劃的原則。每個(gè)地區(qū)用電量是不同的，因此配電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也是不一致的，考慮到不同地區(qū)的不同特點(diǎn)，在配電網(wǎng)的規(guī)劃時(shí)需要總體把握本地區(qū)電網(wǎng)的要求，從全局出發(fā)，同時(shí)分區(qū)域統(tǒng)籌。

（2）科學(xué)準(zhǔn)確，避免二次改造。配電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜、難度較大的工程，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)一定要有針對(duì)性，考慮問題要完善，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求優(yōu)先建設(shè)負(fù)荷穩(wěn)定、網(wǎng)架相對(duì)完善的區(qū)域，避免重復(fù)建設(shè)。

第三，有步驟進(jìn)行改造，充分利用資源。改造的過程中是分階段進(jìn)行的，在每個(gè)階段改造的過程中都要充分利用現(xiàn)有資源，考慮使用階段的設(shè)備特點(diǎn)逐步進(jìn)行改造，不能一蹴而就地進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，容易導(dǎo)致盲目建設(shè)，沒有重點(diǎn)，在統(tǒng)籌時(shí)難以統(tǒng)計(jì)。

第四，技術(shù)化原則。企業(yè)要利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)管理中存在的問題。數(shù)據(jù)采集包括終端數(shù)據(jù)采集和調(diào)配中心數(shù)據(jù)監(jiān)控，經(jīng)過加工在系統(tǒng)管理平臺(tái)上直觀地展現(xiàn)出問題，據(jù)此得到的結(jié)論是科學(xué)可靠的，可以避免發(fā)生人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤問題。

2 配電網(wǎng)存在的主要問題

筆者經(jīng)過多次對(duì)該城市的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)方面的問題。

（1）可供電率下降明顯。相對(duì)于2010年的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，線路聯(lián)絡(luò)率、典型接線比例等指標(biāo)都明顯增加，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)初步形成規(guī)模，市內(nèi)架設(shè)網(wǎng)絡(luò)趨于完善。但是全市的可供電率下降速度比較明顯，這是因?yàn)榘踩娏鞯闹匦抡ê鸵?guī)劃供電分區(qū)額調(diào)整對(duì)此形成了一定的壓力。

（2）仍然存在無法負(fù)荷的情況。該城市較早運(yùn)用10 kV配電網(wǎng)線路，能夠很好體現(xiàn)出配電網(wǎng)目前存在的問題，能夠?yàn)橐院蟮碾娋W(wǎng)建設(shè)提供參考和借鑒。隨著該城市區(qū)域內(nèi)電量的使用量不斷增加，線路的負(fù)荷量標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，部分線路安全電流在2010年的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行了界定，過載線路的比例和線路的平均負(fù)載率都持續(xù)增加，但是問題的本質(zhì)未得到根本性的改變，仍然存在無法負(fù)荷的情況。

3 配點(diǎn)自動(dòng)化采用的技術(shù)路線與建設(shè)要求

配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)建設(shè)建議具體問題具體實(shí)施，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行，即分區(qū)域、分地區(qū)、分階段逐步推進(jìn)。由于線路不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，需要采用不同的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)從分散的就地型轉(zhuǎn)化到集中型的配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化，再分區(qū)域逐步實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障定位。

（1）引進(jìn)設(shè)備。區(qū)別于B類供電區(qū)，其他區(qū)域在建設(shè)時(shí)需要引進(jìn)以檢測(cè)故障為目的的用電自動(dòng)化終端系統(tǒng)和攜帶有通信功能的故障指示器，然后分區(qū)布點(diǎn)，在不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)配電故障的準(zhǔn)確定位。

（2）安裝專門的架空自動(dòng)化開關(guān)。電力企業(yè)可以在B類供電區(qū)以外的其他區(qū)域安裝專門的架空自動(dòng)化開關(guān)，以此實(shí)現(xiàn)就地饋線自動(dòng)化和線路故障信息的及時(shí)傳送。

（3）遵循安全要求進(jìn)行改造。電力企業(yè)應(yīng)選取近段時(shí)間內(nèi)沒有改造或者重新修建的區(qū)域?qū)嵤┳詣?dòng)化監(jiān)控改造，當(dāng)改造對(duì)象確定后一定要遵循安全要求進(jìn)行改造，需要注意的是減少對(duì)現(xiàn)存線路的整改。

（4）利用當(dāng)?shù)刭Y源進(jìn)行開關(guān)設(shè)備改造。在建設(shè)過程中要充分考慮當(dāng)?shù)氐那闆r，盡可能利用當(dāng)?shù)氐馁Y源進(jìn)行開關(guān)設(shè)備的改造，改造中一定要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來約束。同時(shí)，主干環(huán)網(wǎng)線路上建議優(yōu)先選用二次重合閘的真空自動(dòng)開關(guān)。

（5）設(shè)置獨(dú)立、支持雙路輸入的終端電源系統(tǒng)。在規(guī)模較大的供電站，因?yàn)楣╇娯?fù)荷運(yùn)載量大，應(yīng)該設(shè)置獨(dú)立、支持雙路輸入的終端電源系統(tǒng)，通過安裝電壓互感器或者電流互感器確保能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)終端電源并行運(yùn)行。

（6）保證通信系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。通信系統(tǒng)是用戶和供電站之間的溝通橋梁，必須保證通信系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，應(yīng)將光纖和無線通信技術(shù)應(yīng)用其中，以此為載體進(jìn)行信號(hào)傳輸。

（7）設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)。出于安全性的考慮，電力企業(yè)需要在每個(gè)部分設(shè)置自動(dòng)化開關(guān)，在經(jīng)常出現(xiàn)停電或其他供電故障的地方也要設(shè)置開關(guān)。另外，進(jìn)出的所有線路都要有安全防護(hù)措施，并考慮每個(gè)模塊的交互性，當(dāng)某一模塊發(fā)生故障時(shí)，要確保其余模塊可在短時(shí)間內(nèi)代替故障模塊的功能，還有就是在拆解上需要簡(jiǎn)單易行。

4 配電網(wǎng)規(guī)劃效果的評(píng)估

配電網(wǎng)規(guī)劃完成后，電力企業(yè)需要對(duì)工程進(jìn)行驗(yàn)收和評(píng)估的，評(píng)估主要是從兩個(gè)方面來進(jìn)行。

（1）供電可靠性評(píng)價(jià)。平均用電量是一個(gè)有效的供電可靠性指標(biāo)，計(jì)算公式如下。

RS=（8760×∑N1-∑U1N1）/8760×∑N1

=1-（∑N1-∑U1N1）/8760×∑N1 （1）

式中，N1代表負(fù)荷點(diǎn)i的一個(gè)IE方案的用戶數(shù)；U1代表負(fù)荷點(diǎn)i的年平均停運(yùn)時(shí)間。

第一，方案是分為高、中、低三個(gè)方案的，不同方案的重壓配電網(wǎng)輻射狀供電的特點(diǎn)也是不同的，根據(jù)選擇需要?dú)w納不同的接線模式，計(jì)算確定各類的比例。第二，結(jié)合在實(shí)際中的操作和采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，精確判斷不同機(jī)器的停電頻率。第三，利用上述計(jì)算公式確定各類接線模式和供電可靠性的相關(guān)指標(biāo)。第四，根據(jù)接線模式所占的比例，并結(jié)合優(yōu)先模式在滿足“N-1”情況下的最大運(yùn)行負(fù)載率情況，經(jīng)過加權(quán)計(jì)算出總體指標(biāo)，從而在精準(zhǔn)的計(jì)算下可以算出不同方案下供電可靠性指標(biāo)（不含計(jì)劃停電時(shí)間）的結(jié)果。第五，結(jié)合實(shí)際計(jì)劃停電時(shí)間對(duì)以上計(jì)算出的供電可靠性進(jìn)行折算，得到需要的計(jì)算評(píng)估指標(biāo)。

（2）線損評(píng)估。第一，用最簡(jiǎn)化的形式將中低壓規(guī)劃的各種方案和需要改造區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷分布形式相結(jié)合，進(jìn)行降低規(guī)模計(jì)算。第二，根據(jù)等效符合的原則確定負(fù)荷分布的形式。第三，根據(jù)負(fù)荷分布形式對(duì)線路進(jìn)行簡(jiǎn)化加工，從而能夠計(jì)算出主干線路功率的損失、分支線路功率的損失以及配變功率的損失，并用等效線路的損耗乘以該符合分布形式的線路回?cái)?shù)。第四，分別計(jì)算該地區(qū)的功率損耗值和分類設(shè)備的功率損耗，就是需要把不同類型的符合分布類型的功率損耗加起來求和。第五，確定最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)和電能損耗值。最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)能夠從基于最大負(fù)荷損耗時(shí)間和功率因數(shù)查表獲得的，而電能損耗值為各類功率損耗乘以對(duì)應(yīng)的最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)的積。

5 結(jié) 語(yǔ)

配電網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃是一項(xiàng)系統(tǒng)化的工程，需要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的特點(diǎn)因地制宜地進(jìn)行線路改造，規(guī)劃過程應(yīng)從全局出發(fā)，分階段、分區(qū)域進(jìn)行改造，不斷提高工作人員的技術(shù)水平和思想道德素質(zhì)，關(guān)注細(xì)節(jié)，遵循建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化建設(shè)。配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的完善建設(shè)能夠提高供電質(zhì)量，樹立良好的企業(yè)形象，獲得經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益，希望本文的研究成果能夠?yàn)橐?guī)劃中的配電網(wǎng)自動(dòng)化提供借鑒，加快配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化建設(shè)的步伐。

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