城市配網(wǎng)規(guī)劃中自動(dòng)開關(guān)站建設(shè)的探討

鄒憲衡

摘? ?要：自動(dòng)開關(guān)站在現(xiàn)代城市配網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中有著重要地位，是實(shí)現(xiàn)電能有效輸送、配網(wǎng)穩(wěn)定安全的關(guān)鍵，有效解決了城市配網(wǎng)中變電站數(shù)量不足的問題。準(zhǔn)確把握自動(dòng)開關(guān)站的重要性，并在配網(wǎng)規(guī)劃中加強(qiáng)開關(guān)站設(shè)計(jì)，基于科學(xué)原則對(duì)開關(guān)站的電氣系統(tǒng)、自動(dòng)控制模式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提高開關(guān)站建設(shè)質(zhì)量，能夠?yàn)榕渚W(wǎng)發(fā)展提供有效支持。文章對(duì)城市配網(wǎng)規(guī)劃中自動(dòng)開關(guān)站建設(shè)展開探討。

關(guān)鍵詞：城市配網(wǎng)規(guī)劃;自動(dòng)開關(guān)站;設(shè)計(jì);建設(shè)

隨著現(xiàn)代電力事業(yè)的自動(dòng)化、信息化發(fā)展，開關(guān)站也逐步向自動(dòng)化過渡與發(fā)展，自動(dòng)開關(guān)站在配網(wǎng)中占據(jù)的地位越來越重要。開關(guān)站在電力系統(tǒng)中的作用就是把電分給一定數(shù)量的變電所，然后通過變電所降壓實(shí)現(xiàn)供電，也可用于發(fā)電廠高壓輸電。自動(dòng)開關(guān)站不但可以進(jìn)行電能二次分配，還能發(fā)揮變電功能，為配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。

1? ? 自動(dòng)開關(guān)站及其重要性概述

開關(guān)站指通過開關(guān)裝置將電力系統(tǒng)及其用戶的用電設(shè)備有選擇地連接或切斷的電力設(shè)施，通常其電壓等級(jí)為10 kV及以上，其作用為將不同電壓的電能進(jìn)行合理分配，從而滿足實(shí)際供電需求，同時(shí)，保障配網(wǎng)高效運(yùn)行。城市化的快速推進(jìn)大幅提升了城市用戶的用電需求量，電力配網(wǎng)在近年來呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的趨勢(shì)，配網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的配網(wǎng)要求也有所提升，需要更多的變電站對(duì)大量電能進(jìn)行有效處理。但是城市區(qū)域有限，如果隨著配網(wǎng)規(guī)模增大而不斷新建城市變電站，那么內(nèi)部配網(wǎng)負(fù)荷將會(huì)大幅增長，配網(wǎng)穩(wěn)定性將受到嚴(yán)重影響，可能引發(fā)各種故障與事故，嚴(yán)重時(shí)更可能造成巨大的人身安全、財(cái)產(chǎn)損失。也就是說，城市變電站數(shù)量存在一個(gè)上限，而且這個(gè)上限無法完全滿足現(xiàn)代城市發(fā)展背景下的配網(wǎng)需求，必須探尋其他解決路徑。配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)站正是解決這一問題的有效方式，這是因?yàn)樽詣?dòng)開關(guān)站與傳統(tǒng)開關(guān)站相比更加自動(dòng)化和智能化，對(duì)人工操作的需求大幅降低，同時(shí)，能夠根據(jù)二次分配原則對(duì)電力配網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，可以被視作變電站母線的延伸，這將使線路出線間隔大幅增加，在某種程度上提升了城市配網(wǎng)中變電站的數(shù)量上限。在當(dāng)前的城市配網(wǎng)中，自動(dòng)開關(guān)站完全可以代替變電站，無論是工作質(zhì)量還是工作效率都不輸于后者。和傳統(tǒng)配電房相比，自動(dòng)開關(guān)站可以視作具有變電功能的配電房，即配電房與變電站的結(jié)合體，而且更加智能化，同時(shí)，更加便捷、高效，能夠有效實(shí)現(xiàn)從電網(wǎng)到用戶端的電能輸送，更能為用戶提供雙電源，可謂是現(xiàn)代自動(dòng)化、智能化配網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中不可或缺的重要設(shè)施。自動(dòng)開關(guān)站奠定主接線如圖1所示，不難發(fā)現(xiàn)其在功能上的全面性以及在配網(wǎng)中應(yīng)用的實(shí)踐性。實(shí)際上，近年來，全國各個(gè)地區(qū)都逐漸意識(shí)到了自動(dòng)開關(guān)站的重要性，并在城市配網(wǎng)規(guī)劃中積極探索可行的自動(dòng)開關(guān)站建設(shè)方案。

2? ? 城市配網(wǎng)規(guī)劃中自動(dòng)開關(guān)站建設(shè)研究

2.1? 自動(dòng)開關(guān)站設(shè)計(jì)原則

自動(dòng)開關(guān)站的設(shè)計(jì)與建設(shè)需要遵循一定的基礎(chǔ)原則，否則其合理性與規(guī)范性將難以得到保障，從而無法充分保證其在城市配網(wǎng)中有效發(fā)揮作用。

首先，在進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先從布點(diǎn)展開，遵循優(yōu)先進(jìn)行整體布局規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則。城市空間有限，同時(shí)，城市配網(wǎng)規(guī)模及負(fù)荷不斷增大，當(dāng)前配網(wǎng)建設(shè)與改造逐步由兩供一備向三供一備過渡，強(qiáng)調(diào)手拉手接線，配網(wǎng)復(fù)雜程度極高。如果不能科學(xué)地進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)站布局規(guī)劃和設(shè)計(jì)，將會(huì)給整個(gè)城市配網(wǎng)架構(gòu)的過渡造成嚴(yán)重影響，難以保障配網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性與高效性。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要結(jié)合綜合配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)情況、用電性質(zhì)、建筑面積等進(jìn)行全面考慮，同時(shí)，按照一定原則進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)站布局設(shè)計(jì)。其中，當(dāng)住宅用地面積大于60 000 m2時(shí)，就需要配置主干開關(guān)站，在此基礎(chǔ)上，建筑面積每增加80 000 m2，就要增配1間主干開關(guān)站。在建筑面積超過400 000 m2后，則需要建設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)站，而且面積每增加600 000 m2就需要增配1間聯(lián)絡(luò)開關(guān)站。如果是商業(yè)及辦公用地建筑，由于用電需求量更大，在建筑面積大于30 000 m2后時(shí)便需要建設(shè)主干開關(guān)站，而且增設(shè)條件變?yōu)槊吭黾?0 000 m2。在商業(yè)或辦公用地建筑面積大于200 000 m2時(shí)，便可以建設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)站，同時(shí)，增配條件變?yōu)槊吭黾?00 000 m2。

其次，要遵循自動(dòng)開關(guān)站選址原則。自動(dòng)開關(guān)站在配網(wǎng)中的主要作用是二次分配電能，從而實(shí)現(xiàn)有效供電，因此，在電網(wǎng)負(fù)荷較為集中的地方應(yīng)優(yōu)先建設(shè)開關(guān)站，如大型商住小區(qū)等。需要注意的是，自動(dòng)開關(guān)站中包含大量特殊電力設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)環(huán)境的敏感度較高，很容易受到積水、震動(dòng)、高溫等影響，故而在進(jìn)行站點(diǎn)選址時(shí)應(yīng)盡量選擇環(huán)境良好的位置。為了方便運(yùn)檢維護(hù)，在設(shè)計(jì)建設(shè)自動(dòng)開關(guān)站時(shí)應(yīng)盡可能將其置于道路通暢、進(jìn)入方便的位置，需要優(yōu)先考慮獨(dú)棟建筑。

然后，需要遵循優(yōu)先設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的原則。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要從自動(dòng)化控制目標(biāo)、預(yù)定功能這兩大方面著手，對(duì)開關(guān)站基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)，這樣才能從根本上確保實(shí)際設(shè)計(jì)符合需求，避免自動(dòng)開關(guān)站設(shè)計(jì)在一開始就走偏或存在問題的情況發(fā)生。

最后，應(yīng)逐步完善開關(guān)站結(jié)構(gòu)框架。在完成初步的基礎(chǔ)框架設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)開關(guān)站各類細(xì)化功能進(jìn)行全面而深度的研究，以功能搭載與實(shí)現(xiàn)為指導(dǎo)進(jìn)行基礎(chǔ)框架完善，確保各種自動(dòng)化技術(shù)能夠得到充分應(yīng)用，尤其要保障自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)的有效運(yùn)作，完善自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和修復(fù)功能。

2.2? 自動(dòng)開關(guān)站電氣設(shè)計(jì)

城市配網(wǎng)規(guī)劃中自動(dòng)開關(guān)站電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于主接線設(shè)置。在主接線設(shè)計(jì)與設(shè)置時(shí)需要結(jié)合地方供電情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，遵循簡潔、高效的原則，以免能量消耗過多。通常來說主接線方式主要包括3種：

（1）單母線接線方式，主要應(yīng)用于無重要負(fù)荷的站點(diǎn)建設(shè)，實(shí)際設(shè)計(jì)方式為兩路電源進(jìn)線并可有8～12路出現(xiàn);

（2）單母線分段接線方式，大多應(yīng)用于負(fù)荷等級(jí)要求較高的自動(dòng)開關(guān)站，采取將母線分為兩段并分別進(jìn)線的方式設(shè)計(jì);

（3）雙母線接線方式，主要應(yīng)用于按照雙環(huán)運(yùn)行的站點(diǎn)或者重要用戶負(fù)荷站點(diǎn)。除了主接線設(shè)計(jì)外，還要對(duì)關(guān)鍵一次設(shè)施及電氣二次組成進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

其中，高電壓開關(guān)柜質(zhì)量必須達(dá)到五防標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，變壓工具應(yīng)選用達(dá)到SC11標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能干式設(shè)備，避雷工具最好選擇氧化鋅材質(zhì)，電氣二次組成則主要包括直流系統(tǒng)、保護(hù)回路以及自動(dòng)化設(shè)備。

2.3? 自動(dòng)控制模式設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制系統(tǒng)是自動(dòng)開關(guān)站建設(shè)的關(guān)鍵所在，需要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，為了確保自動(dòng)控制的有效實(shí)現(xiàn)，需要將自動(dòng)控制系統(tǒng)劃分為3層，分別為調(diào)控核心層、站控層與間隔層，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸與處理，同時(shí)，保障命令的有效發(fā)生。每一層都處于自動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控下，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)開關(guān)站運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)站內(nèi)部系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)或提醒相關(guān)人員處理。

2.4? 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自動(dòng)開關(guān)站自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制層和間隔層之間的數(shù)據(jù)傳輸、資源共享需要依靠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，因此，還需要對(duì)相應(yīng)的站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了降低成本、提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、保障數(shù)據(jù)輸送可靠性，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量從簡，更加直觀地掌握各設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接情況。同時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)解耦股進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)作參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、輸送、處理與分析，并根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果依靠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各層指令下發(fā)。

3? ? 結(jié)語

當(dāng)前，城市配網(wǎng)規(guī)劃中自動(dòng)開關(guān)站的重要性不容忽視，這是保障配網(wǎng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施。為了充分發(fā)揮自動(dòng)開關(guān)站作用，必須在配網(wǎng)規(guī)劃時(shí)便進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)化站點(diǎn)布局，提高開關(guān)站施工質(zhì)量，從而為廣大用戶提供更加穩(wěn)定、可靠的送電服務(wù)。

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