10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化研究

陳建斌　郭志強(qiáng)

【摘? 要】10kV 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化是一個(gè)綜合性的知識(shí)體系，它在電力系統(tǒng)中使用時(shí)，技術(shù)層面上不僅涉及自動(dòng)控制、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科，還兼有測(cè)量、通信、傳感技術(shù)等學(xué)科，只有各部門之間相互協(xié)調(diào)，才能發(fā)揮設(shè)備最大的價(jià)值。伴隨著 10kV 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化的不斷優(yōu)化，其必將成為未來(lái)發(fā)展的主流，應(yīng)用前景十分光明。當(dāng)前，智能化配電系統(tǒng)正在朝向多功能、精細(xì)化發(fā)展，10kV 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化的引入，必將使得電力系統(tǒng)中智能化產(chǎn)品在穩(wěn)定性和兼容性上有一個(gè)重大的技術(shù)飛躍，造福人們的生活。

【關(guān)鍵詞】10 kV;電力系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)智能化

中圖分類號(hào)：TU712?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 10 kV 配電網(wǎng)智能系統(tǒng)構(gòu)成和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 配電網(wǎng)自動(dòng)智能化系統(tǒng)的具體構(gòu)成

10 kV 配電線網(wǎng)的智能、自動(dòng)系統(tǒng)主要包括兩大板塊，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)和電網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、專業(yè)軟件和相關(guān)的通信設(shè)備，主要收集、存儲(chǔ)、分析和處理配電線網(wǎng)運(yùn)行的指令信息。對(duì)電網(wǎng)的在線、離線、配電、用戶、結(jié)構(gòu)和地理數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成，建設(shè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)揮信息共享功能優(yōu)勢(shì)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的便捷、高效、安全服務(wù)質(zhì)量和現(xiàn)代化水平。10 kV 配電網(wǎng)智能自動(dòng)化有三大組成部分：配電網(wǎng)智能自動(dòng)化的主站設(shè)備系統(tǒng);配電網(wǎng)智能自動(dòng)化的子站設(shè)備系統(tǒng);配電網(wǎng)智能自動(dòng)化的終端設(shè)備系統(tǒng)。在 10 kV 配電線網(wǎng)的智能、自動(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)中，充分了解電網(wǎng)智能自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成，有利于促進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工建設(shè)。一方面，能夠使施工更加順利，提高施工質(zhì)量;另一方面，可以促進(jìn)理論和實(shí)踐的結(jié)合創(chuàng)新，使項(xiàng)目建設(shè)的水平與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2配電網(wǎng)自動(dòng)智能化建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的配電網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)大致有三大階段。第一階段是國(guó)家電網(wǎng)的主干網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)階段;第二階段是重點(diǎn)投資 10 kV 配網(wǎng)自動(dòng)化工程項(xiàng)目建設(shè)階段;第三階段是“十三五”期間的發(fā)展提高階段。目前，第三階段的工作已進(jìn)入攻堅(jiān)建設(shè)階段。作為2020 年全面建成小康社會(huì)的重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目工程，10 kV 配電網(wǎng)線路的智能自動(dòng)化建設(shè)水平，從建設(shè)速度、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等方面都有較大的進(jìn)步。作為城市、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活電能供應(yīng)的主要載體，10 kV 配電線網(wǎng)的自動(dòng)智能化建設(shè)已開(kāi)始全面分類建設(shè)。第一是電網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)條件較好的中心城區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè);第二是市區(qū)和郊區(qū)的電網(wǎng)自動(dòng)智能化建設(shè);第三是城鎮(zhèn)農(nóng)村的電網(wǎng)智能化建設(shè)。不同類別在改造中有不同的技術(shù)要求，比如，中心城區(qū)的電網(wǎng)，設(shè)備質(zhì)量較好，全部為絕緣性較好的電纜導(dǎo)線，主要內(nèi)容是建設(shè)環(huán)網(wǎng)柜，進(jìn)行控制設(shè)施的智能化改造和增設(shè)電纜自動(dòng)化裝置。郊區(qū)和農(nóng)村電網(wǎng)智能自動(dòng)化改造的經(jīng)濟(jì)效益不明顯，全部改為架空電纜，減少電能損耗即可。針對(duì)“十三五”期間電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的供電需求，啟動(dòng)了區(qū)域配網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)項(xiàng)目，目的是使電纜網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布式饋線智能自動(dòng)化，架空線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)就地饋線智能自動(dòng)化。極大地降低了停電等事故發(fā)生率，為客戶營(yíng)造良好的安全用電環(huán)境。

2 智能化配電系統(tǒng)模式運(yùn)用

2.1? 10 kV 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化

配電系統(tǒng)智能化就是具有通信功能的智能化設(shè)備，它由數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接而成，以便推動(dòng)變電站相關(guān)設(shè)備的管理運(yùn)行的智能化。它由開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)和電力設(shè)備等設(shè)施組成，這些設(shè)施可以完全脫離這個(gè)系統(tǒng)限制而獨(dú)立工作，還提高了電力設(shè)備的實(shí)用性和安全性。這種智能化電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)故障分析、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序控制，還有事件記錄、實(shí)時(shí)采集、定值保護(hù)管理以及各項(xiàng)設(shè)備信息保護(hù)管理，從而更有效地運(yùn)用智能化電力設(shè)施。10 kV 電力系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，分布廣泛，運(yùn)行多且繁瑣，而且操作繁多，因此容易出現(xiàn)故障，還會(huì)干擾電磁波，影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。但智能化的配電網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)的管理電力系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備繁雜的電力系統(tǒng)可以做到有效控制，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2 10 k V 配電網(wǎng)絡(luò)智能化的應(yīng)用模式

智能化配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由美國(guó)能源控制公司發(fā)明，是以變電站一體化監(jiān)控平臺(tái)為主機(jī)，主要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。還配備了前段機(jī)，它與主機(jī)相連接，具有超強(qiáng)的通信能力和抗干擾力，實(shí)現(xiàn)了與變壓器主機(jī)完美配合的目標(biāo)。當(dāng)然，在前端機(jī)以下還有現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，它與變電設(shè)備實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫連接，優(yōu)化了配電網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。同時(shí)，智能化的配電系統(tǒng)提高了配電設(shè)施的靈活性，很好地與其他智能化機(jī)器兼容，還滿足配電網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性，對(duì)于不同用戶的要求都可以得到解決，在城市電力系統(tǒng)應(yīng)用中發(fā)揮了極大作用。

2.3 智能化配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)于設(shè)備開(kāi)關(guān)存在的要求

智能化配電網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備開(kāi)關(guān)的運(yùn)行是不可分割的，通過(guò)前端機(jī)對(duì)設(shè)備開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障調(diào)解以及隔離。同時(shí)，它在收集信息和數(shù)據(jù)時(shí)，也是需要設(shè)備開(kāi)關(guān)來(lái)密切配合的，通過(guò)它的接口收集到所需信息。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于設(shè)備開(kāi)關(guān)提出了許多要求：設(shè)備開(kāi)關(guān)必須有手動(dòng)和電動(dòng)兩種功能;設(shè)備開(kāi)關(guān)要絕緣、輕便，同時(shí)具有無(wú)油化、耗能小等功能;設(shè)備開(kāi)關(guān)要安裝狀態(tài)信號(hào)燈作出提示，包括彈簧儲(chǔ)能信號(hào)、開(kāi)關(guān)閘信號(hào)、電池感應(yīng)信號(hào)等;同時(shí)，設(shè)備開(kāi)關(guān)要采用盡可能小的直流，比如 4 8V 或 24 V，電壓互感器和電流互感器是不可缺失的，電流容量最好在 50 ～ 100 A 之間，以免過(guò)大或太小;控制接口要有分閘和合閘的控制接點(diǎn)。

3 10 kV 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)具體策略

3.1電網(wǎng)信息系統(tǒng)與智能化設(shè)備的信息交互規(guī)劃

在智能化、自動(dòng)化的 10 kV 配電線網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)中，電網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行管理、GIS 平臺(tái)、生產(chǎn)管理以及經(jīng)營(yíng)服務(wù)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，包括變電站所信息的更新、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃、設(shè)備信息模塊、臺(tái)賬、缺陷、用戶檔案、變更登記以及高?？蛻粜畔⒌?，都要通過(guò)一定的方式進(jìn)行交互獲取。比如，10 kV 配電線網(wǎng)的設(shè)備臺(tái)賬信息，運(yùn)行管理的生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過(guò) IEB 總線實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享，了解掌握設(shè)備臺(tái)賬信息。

3.2 接入分布式電源

由于分布式電源能把多地區(qū)的電源和電力客戶進(jìn)行外接，提高安全用電水平，與傳統(tǒng)電源相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。接入分布式電源需要掌握以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)。第一，調(diào)整正常電壓。智能化配電線網(wǎng)中進(jìn)行分布式電源接入時(shí)，技術(shù)要求就是在電壓正常狀態(tài)下，保證其與相關(guān)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備同時(shí)工作。所以，接入時(shí)利用變壓器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，使電壓穩(wěn)定在正常范圍。第二，選擇近負(fù)荷的電網(wǎng)末端，不僅能夠降低電網(wǎng)的損耗，最大限度地減少事故發(fā)生，還能使電網(wǎng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)、安全。第三，提高電能質(zhì)量。配電網(wǎng)線路的電源節(jié)點(diǎn)越多，電網(wǎng)的負(fù)載越大，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)影響越大，降低電能的質(zhì)量。接入分布式電源能夠穩(wěn)定電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證電能的質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

2020 年我國(guó)要全面建成小康社會(huì)，10 kV 配電線網(wǎng)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的基礎(chǔ)和支撐項(xiàng)目，實(shí)施智能化自動(dòng)化改造工程具有深遠(yuǎn)的歷史意義。因此，在10 kV 配電線網(wǎng)智能化、自動(dòng)化建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，需要按照技術(shù)發(fā)展需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，制定長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃，分步實(shí)施，試點(diǎn)先行，以點(diǎn)帶面，規(guī)范推廣。在保證電網(wǎng)運(yùn)行可靠、安全的基礎(chǔ)上，不斷深入探討成功的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展自主創(chuàng)新，向著電網(wǎng)現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方向發(fā)展，不斷提升電網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量。