城市配電網(wǎng)自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

林世佳

摘要：本文簡(jiǎn)述城市配電網(wǎng)自動(dòng)化的含義，分別從短路終斷、傳輸可靠性?xún)煞矫骊U述電網(wǎng)自動(dòng)化現(xiàn)狀，從技術(shù)原則、科學(xué)規(guī)劃、結(jié)構(gòu)優(yōu)化三方面闡述城市配電網(wǎng)的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);自動(dòng)化;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

引言：城市電網(wǎng)中配電自動(dòng)化主要是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)電網(wǎng)設(shè)備展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，促使城市配電網(wǎng)逐漸發(fā)展，提高配網(wǎng)管理水平。

1 城市配網(wǎng)自動(dòng)化含義

當(dāng)前，大多城市使用了配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，但是隨著城市人口逐漸增加，電網(wǎng)管理工作難度逐漸增加。為保障電力穩(wěn)定供應(yīng)，將電量均等分配給各個(gè)用戶(hù)。在配網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中，應(yīng)用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可通過(guò)電子設(shè)備管理電網(wǎng)，這種控制方式不但可高效控制城市配電網(wǎng)中的各種設(shè)備，而且還能減少管理過(guò)程的人力投入。在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，可保障電力穩(wěn)定供應(yīng)。面臨著城市中密度較高的建筑群，需要對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在保障電力正常供應(yīng)的前提下，簡(jiǎn)化線(xiàn)路結(jié)構(gòu)，便于電網(wǎng)施工的同時(shí)，保障城市配網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 城市配電網(wǎng)自動(dòng)化現(xiàn)狀

在城市電網(wǎng)檢修過(guò)程中，常出現(xiàn)光纜與通信終斷情況，提高了檢修工作數(shù)量，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式下，需要維修人員到達(dá)故障地點(diǎn)，對(duì)電纜設(shè)備展開(kāi)維修，不但效率低，同時(shí)可靠性不能得到保障，因此有必要通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)強(qiáng)化對(duì)配電網(wǎng)故障自動(dòng)檢測(cè)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接主要是電路和硬件之間搭接，即使可保障各項(xiàng)業(yè)務(wù)連接，同時(shí)也產(chǎn)生端口浪費(fèi)問(wèn)題，在轉(zhuǎn)接電纜過(guò)程會(huì)產(chǎn)生故障，影響電路穩(wěn)定運(yùn)行。

3 城市配電網(wǎng)自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

3.1技術(shù)原則

在城市配電網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中，應(yīng)遵循可靠性、分散性、簡(jiǎn)化性等原則。同時(shí)配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備、通信系統(tǒng)以及電源等也應(yīng)合理規(guī)劃，以分級(jí)處理自動(dòng)化的方式，保障按照城市實(shí)際需求分配電力。其中，可靠性指的是在應(yīng)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，保障供電源隨時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)主站、網(wǎng)架以及通信設(shè)備也保持穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣才可保障城市配電的穩(wěn)定性。分散性指的是配電設(shè)備的分散以及配電環(huán)節(jié)的危險(xiǎn)性的分散。由于電網(wǎng)中的配電設(shè)備需要按照城市需求，合理確定型號(hào)，不同型號(hào)的設(shè)備存在不同的功能及特征。如使用重合機(jī)械相關(guān)設(shè)備時(shí)需要注意一次性故障對(duì)機(jī)械產(chǎn)生的損傷。在自動(dòng)化過(guò)程應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)主站內(nèi)部的各類(lèi)控制軟件，保障所有設(shè)備中的各項(xiàng)功能可在運(yùn)行過(guò)程高效配合，防止對(duì)設(shè)備造成整體性損傷。由于配網(wǎng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，在各類(lèi)配電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，基礎(chǔ)元件如果被損壞，就會(huì)造成巨大后果。因此為保障城市用戶(hù)的安全、穩(wěn)定用電，應(yīng)盡量使用簡(jiǎn)單的設(shè)備和線(xiàn)路，同時(shí)落實(shí)設(shè)備的日常檢查，保障其穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2科學(xué)規(guī)劃

要提升配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用水平，應(yīng)合理劃分網(wǎng)結(jié)構(gòu)，按照城市中不同區(qū)域的實(shí)際需求進(jìn)行規(guī)劃，并使用分段管理的方式保障各區(qū)域的自動(dòng)化配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在管理過(guò)程中，一旦某一區(qū)域的配網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)人員可根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息，及時(shí)將故障區(qū)域和其他區(qū)域之間相互斷開(kāi)，避免其他區(qū)域中的設(shè)備受到損傷，保障配網(wǎng)系統(tǒng)的整體安全，降低故障發(fā)生時(shí)造成的損失。在規(guī)劃過(guò)程，要保證自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，相關(guān)人員應(yīng)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備準(zhǔn)確控制配電設(shè)備，以便正確處理系統(tǒng)中的故障信息。此外，還應(yīng)優(yōu)化配網(wǎng)線(xiàn)路中的各種零部件的配置，保障零件可抵御惡劣的自然環(huán)境，延長(zhǎng)其使用年限。配網(wǎng)站為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)控中心，因此還應(yīng)落實(shí)對(duì)配網(wǎng)站的規(guī)劃，在建立配網(wǎng)站以后，及時(shí)檢查配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，并對(duì)各種電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)展開(kāi)在線(xiàn)分析，利用配網(wǎng)站一體化特征，高效控制和管理分散的配網(wǎng)設(shè)備[2]。

3.3優(yōu)化方案

3.3.1優(yōu)化環(huán)狀結(jié)構(gòu)

對(duì)配網(wǎng)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)展開(kāi)優(yōu)化過(guò)程，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際問(wèn)題，將饋線(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以構(gòu)成開(kāi)環(huán)運(yùn)行的供電形式。在此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，需要變電站開(kāi)關(guān)、斷路器、保護(hù)器以及負(fù)荷開(kāi)關(guān)之間相互配合，才能保障線(xiàn)路的的安全運(yùn)行。合理選擇開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉情況，盡量減少變電站中饋線(xiàn)受到?jīng)_擊的次數(shù)，以此減少在配電站中產(chǎn)生的保護(hù)動(dòng)作的次數(shù)。在線(xiàn)路中設(shè)置終端配電單元，并將其作為饋線(xiàn)自動(dòng)化基礎(chǔ)處理通信系統(tǒng)。在處理過(guò)程中，將電路的開(kāi)關(guān)設(shè)置在分閘兩側(cè)的位置，這樣當(dāng)內(nèi)側(cè)的開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，剩余的開(kāi)關(guān)一旦存在故障，此時(shí)另一側(cè)的開(kāi)關(guān)即可迅速啟動(dòng)保護(hù)裝置，對(duì)故障進(jìn)行處理。當(dāng)配電終端產(chǎn)生電流故障的時(shí)候，利用自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的終端設(shè)備可立即判斷出產(chǎn)生故障的位置，同時(shí)將兩側(cè)開(kāi)關(guān)之間的線(xiàn)路斷開(kāi)，及時(shí)將故障位置和其他線(xiàn)路之間隔離。

3.3.2優(yōu)化架空電網(wǎng)

在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，應(yīng)用了電流分段器和重合器，此裝置的應(yīng)用促使配網(wǎng)線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電條件下的自動(dòng)化配網(wǎng)，同時(shí)降低了線(xiàn)路的實(shí)際運(yùn)行條件。例如：在電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)受到資金限制，導(dǎo)致線(xiàn)路出現(xiàn)不集中負(fù)荷時(shí)，安裝分段器以及重合器的系統(tǒng)可以便捷的操作方式，快速將故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并將供電切斷，有效提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。以某段重合器與分段器組成的環(huán)網(wǎng)供電線(xiàn)路為例，線(xiàn)路兩端設(shè)置CB1和CB2斷路器，在CB1端設(shè)置重合器S1，在CB2端設(shè)置重合器S2，兩個(gè)重合其之間存在電阻R。此供電線(xiàn)路中，當(dāng)經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T1時(shí)，CB1 與CB2之間出現(xiàn)重合時(shí)，線(xiàn)路中CB1 和S1之間存在故障F1，此時(shí)CB1斷路器即可對(duì)故障電流展開(kāi)檢測(cè)。當(dāng)故障屬于永久類(lèi)型時(shí)，CB1和CB2斷路器難以重合，并開(kāi)斷鎖閉;當(dāng)檢測(cè)故障為瞬時(shí)故障類(lèi)型時(shí)，此時(shí)CB1和CB2斷路器就會(huì)重新重合，快速恢復(fù)線(xiàn)路的供電。經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T2之后，當(dāng)重合器能檢測(cè)到R處的失壓情況并且重新合閘時(shí)，就可成功將供電轉(zhuǎn)移。當(dāng)S1和R之間產(chǎn)生故障F2時(shí)，斷路器就會(huì)檢測(cè)到開(kāi)端的故障電流，電流被S1檢測(cè)到之后，在電流經(jīng)過(guò)以此分閘過(guò)程，CB1和CB2能重新重合。

3.3.3優(yōu)化輻射結(jié)構(gòu)

在城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)的交匯位置處常使用輻射電源作為供電形式，其中將重合器以及分段器等合理設(shè)置，并通過(guò)合理配合，保障電網(wǎng)線(xiàn)路的故障隔離以及供電恢復(fù)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在優(yōu)化輻射結(jié)構(gòu)過(guò)程，主要是將重合器設(shè)置在輻射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，此重合器能可同時(shí)和多個(gè)分段器之間相互配合，并將其設(shè)置在變電站內(nèi)的斷路器之上。由于此重合器具有二次重合的功能，因此當(dāng)線(xiàn)路運(yùn)行環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障時(shí)，即可迅速將電源切斷，減小主變?cè)O(shè)備受到周?chē)€(xiàn)路短路故障的沖擊，同時(shí)還能按照分段器、重合器二者實(shí)際需求，保障線(xiàn)路二次重合的功能。此外，當(dāng)應(yīng)用此結(jié)構(gòu)過(guò)程中，若線(xiàn)路產(chǎn)生故障，就會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)整體產(chǎn)生跳閘，這一問(wèn)題直接對(duì)周?chē)鷽](méi)有出現(xiàn)故障的線(xiàn)路的供電受到影響，同時(shí)在系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程需要消耗大量的人力和財(cái)力，因此，此結(jié)構(gòu)主要適用于城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域[3]。

3.3.4優(yōu)化開(kāi)關(guān)站保護(hù)

為保障配網(wǎng)自動(dòng)化以及開(kāi)關(guān)站之間相互匹配，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)配置方案。例如：將斷路器設(shè)置在配網(wǎng)開(kāi)關(guān)站的進(jìn)出線(xiàn)位置，進(jìn)線(xiàn)位置的斷路器可不使用保護(hù)措施，但是當(dāng)開(kāi)關(guān)站存在斷路線(xiàn)路時(shí)，應(yīng)使用加速保護(hù)的方式以及反時(shí)限流保護(hù)等，城市內(nèi)的低壓配網(wǎng)線(xiàn)路存在斷路故障時(shí)，開(kāi)關(guān)站即可產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，將斷路器跳開(kāi)，上級(jí)變電出口將斷路器閉合，迅速為電網(wǎng)恢復(fù)供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，城市的配電網(wǎng)自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展過(guò)程中得到了巨大改善，配電網(wǎng)在電力通信過(guò)程也取得了明顯發(fā)展。電網(wǎng)自動(dòng)化以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化環(huán)境下存在多個(gè)接口，并能實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，應(yīng)用過(guò)程可靠性較高。電網(wǎng)運(yùn)維人員應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)際情況優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保障城市電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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