10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的設(shè)計方案研究

林優(yōu)

摘 要：當(dāng)前，我國電力事業(yè)不斷發(fā)展，取得了顯著的成績，為國家建設(shè)提供了重要的電力能源支持。10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)在電力領(lǐng)域中有著重要的作用，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計方案，也是現(xiàn)代電力發(fā)展的必然要求。在電力系統(tǒng)設(shè)計工作中，設(shè)計人員要通過設(shè)計方式來完善系統(tǒng)運行能力，提高系統(tǒng)運行效率，保證系統(tǒng)運行質(zhì)量，發(fā)揮10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的電力服務(wù)價值。

關(guān)鍵詞：10 kV電力配網(wǎng);電力系統(tǒng);運行效率;數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TM727文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）25-0124-03

Abstract： My country's electric power industry has made remarkable achievements in its continuous development and progress， and has provided important power energy support for national construction. The 10 kV power distribution network engineering system plays an important role in the power field. Optimizing the system design scheme is also an inevitable requirement for the development of modern power. In the design work of the power system， the designer must improve the system operation capability， improve the system operation efficiency， ensure the system operation quality， and give play to the power service value of the 10 kV power distribution network engineering system through the design method.

Keywords： 10 kV power distribution network;power system;operating efficiency;data collection

10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中深入全面地分析硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的功能性，從而以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，設(shè)計出能滿足現(xiàn)代電力運行需求的系統(tǒng)體系，能在電力服務(wù)中承擔(dān)更多的電力運行壓力，并能更好地維護(hù)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。在10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計中，重點研究系統(tǒng)設(shè)計原則、系統(tǒng)主體設(shè)計、運行管理設(shè)計、監(jiān)控終端設(shè)計等方面，保證電力工程的有序運轉(zhuǎn)。

1 10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)概述

電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)是國家電力運行的重要基礎(chǔ)。隨著社會的發(fā)展，電力工程系統(tǒng)起到了關(guān)鍵性作用，為各行各業(yè)提供了充足穩(wěn)定的電力能源，也為群眾生活提供了極大的便利。國家對10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)投入了大量的精力，為了保證10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的電力運行能力和效率，在系統(tǒng)設(shè)計方面也綜合考慮多方面的因素。10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計方案是后續(xù)電力配網(wǎng)系統(tǒng)實施的指導(dǎo)性文件，設(shè)計人員需要對10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的運行環(huán)境、運行技術(shù)等都做好分析，以便能保證系統(tǒng)設(shè)計方案最優(yōu)化[1]。10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)運行環(huán)境一般較為復(fù)雜，大部分電力配網(wǎng)工程設(shè)施等都處于外界環(huán)境中，這就不可避免地受到氣候、地質(zhì)及周圍環(huán)境的影響。在設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)具備前瞻性眼光，對系統(tǒng)實施及運行過程中可能會遇到的情況予以全面考慮，并預(yù)先在設(shè)計方案中提供有效的預(yù)防和解決措施。10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)運行的安全性，也是在設(shè)計方案中需要重點考慮的方面。電力能源在為社會和群眾帶來便利的同時，也存在較大的安全風(fēng)險，系統(tǒng)設(shè)計中如果沒有考慮到這些因素，電力配網(wǎng)的高壓電等就易威脅到群眾的生命財產(chǎn)安全。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行具體的圖紙設(shè)計時，需要嚴(yán)格依據(jù)工程結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。工程設(shè)計方案與施工圖紙完成后，需要經(jīng)過電力系統(tǒng)專業(yè)人士的反復(fù)論證，對存在的不足進(jìn)行完善和優(yōu)化，保證10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的組織建設(shè)及運行質(zhì)量。

2 10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展取得了較大的成績，尤其是在自動化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展過程中，電力配網(wǎng)工程也實現(xiàn)了全面自動化的目的。在10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)中，能通過硬件設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使系統(tǒng)運行效率和質(zhì)量得到同步提升。當(dāng)前電力配網(wǎng)工程中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的硬件及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施主要分為三個部分，即電力配網(wǎng)的運行監(jiān)控、工作管理及用電管理等。在電力配網(wǎng)系統(tǒng)中，上述三項主要工作內(nèi)容是由不同的子系統(tǒng)實現(xiàn)的?，F(xiàn)代化的電力配網(wǎng)要滿足自動化工作要求，就需要依托于信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，對10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)中所有的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集、傳輸和處理。電力配網(wǎng)中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，也要基于自動化模式，構(gòu)建起全面覆蓋的電力網(wǎng)絡(luò)布局，利用電力配網(wǎng)主站和局域網(wǎng)絡(luò)，在服務(wù)器技術(shù)支撐下，將10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的電力運行情況進(jìn)行集中統(tǒng)一管理[2]。電力系統(tǒng)通過交換機(jī)來保證電力運行數(shù)據(jù)的通信，尤其是現(xiàn)代光纖技術(shù)大大提高了電力運行數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸穩(wěn)定性，在不同局域系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共同工作運行中，既保證了10 kV電力配網(wǎng)運行能力，也優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)及硬件的配置方案，能夠推進(jìn)整體系統(tǒng)設(shè)計方案的完善。

2.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)作為電力運行整體而言，其運行可靠性和穩(wěn)定性對于更好地提升配網(wǎng)管理效果有著重要價值。在配網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)處理和支持水平?，F(xiàn)代化的10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)覆蓋廣泛，這就需要其能提供高效的電力運行管理，保證電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)在服務(wù)于大量用戶時能夠保證電力供應(yīng)質(zhì)量和效率。在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，僅僅依靠人力去完成監(jiān)控和管理，是難以保證電力系統(tǒng)運行能力的[3]?，F(xiàn)代的系統(tǒng)設(shè)計中融入了系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，而電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)需要能兼容網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)。在軟件結(jié)構(gòu)中，以完成電力配網(wǎng)運行為主要目標(biāo);在軟件功能性和執(zhí)行性方面，也要能符合現(xiàn)代電力系統(tǒng)的高性能電力支持。電力配網(wǎng)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，需要構(gòu)建起一個高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)環(huán)境，通過程序編制來完成各項電力配網(wǎng)運行工作。此外，電力配網(wǎng)的軟件系統(tǒng)還需要具有數(shù)據(jù)庫功能模塊，這個數(shù)據(jù)庫能對電力配網(wǎng)系統(tǒng)中的所有電力數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和調(diào)用，能為電力系統(tǒng)管理人員提供全面、準(zhǔn)確的工作支持。數(shù)據(jù)庫是電力配網(wǎng)系統(tǒng)運行的核心，系統(tǒng)程序執(zhí)行相應(yīng)的管理指令時，可以將電力運行任務(wù)進(jìn)行對象化的處理。軟件系統(tǒng)作為重要的10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)運行支持基礎(chǔ)，需要能完成程序接口服務(wù)、信息查詢服務(wù)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)等[4]。電力配網(wǎng)系統(tǒng)的軟件環(huán)境，也是由不同的分系統(tǒng)構(gòu)成的，除數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外，還有管理系統(tǒng)。因此，在10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員要全面掌握不同的子系統(tǒng)環(huán)境，從而能使電力系統(tǒng)設(shè)計方案更加有效。

3 10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計

3.1 電力配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計原則

電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)要服務(wù)于社會電力供需，就要保證電力配網(wǎng)的有效性。電力配網(wǎng)的設(shè)計原則要從電力規(guī)劃、布局、主站等方面來綜合考慮[5]。電力配網(wǎng)要遵循覆蓋性原則，規(guī)劃布局中需要掌握用電情況，建設(shè)合理的電力站點;還要科學(xué)規(guī)劃電網(wǎng)線路，保證電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的效率和質(zhì)量。

3.2 電力配網(wǎng)系統(tǒng)主體設(shè)計

在電力配網(wǎng)系統(tǒng)主體設(shè)計過程中，要考慮到系統(tǒng)不同功能執(zhí)行的需要。為了提高系統(tǒng)執(zhí)行效率，可以在設(shè)計方案中運用層次模式，使不同功能模塊增強(qiáng)銜接性。電力配網(wǎng)運行中，系統(tǒng)要進(jìn)行任務(wù)分工，可以根據(jù)模塊任務(wù)類型搭建起基礎(chǔ)層和應(yīng)用層?；A(chǔ)層在整個電力配網(wǎng)系統(tǒng)中起到為其他功能模塊服務(wù)的作用;應(yīng)用層則有著明確系統(tǒng)任務(wù)的層面，如電力運行監(jiān)控模塊、電力指令執(zhí)行模塊等。電力配網(wǎng)設(shè)計時，要考慮未來技術(shù)升級及電力用戶需求增加等情況，電力配網(wǎng)系統(tǒng)要具有良好的升級擴(kuò)容性，并且能隨時依據(jù)電力系統(tǒng)管理需要，增加、刪除和修改相應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)[6]。在系統(tǒng)設(shè)計時，要保證系統(tǒng)與外部的電力設(shè)備進(jìn)行有效的交互，需要設(shè)計出可靠的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)運行中，由于承擔(dān)的電力運行壓力較大，一般在設(shè)計中會采用雙電網(wǎng)模式，既能提高電力系統(tǒng)運行的效率，又能更好地保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定，避免了電網(wǎng)故障所造成的供電停止問題，這也是在電力配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員需要深入研究的方面。

3.3 電力配網(wǎng)運行管理設(shè)計

在10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)運行中，提高運行管理水平是重要的設(shè)計要求。配電網(wǎng)系統(tǒng)運行對不間斷性有較大需求，任何系統(tǒng)運行故障都可能造成無法估計的損失。在配網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計中，需要將系統(tǒng)運行安全與穩(wěn)定作為核心目標(biāo)來完成。配網(wǎng)系統(tǒng)的運行管理，包括對電力系統(tǒng)各種設(shè)備和線路的管理、電力傳輸情況的管理、用電情況的管理等多個方面[7]。為了保證運行的安全性和穩(wěn)定性性，需要增加對電力配網(wǎng)系統(tǒng)運行每一個環(huán)節(jié)的管控。如電力系統(tǒng)一般是24 h不間斷運行的，這對于電力設(shè)備和線路會造成較大磨損。以電力配網(wǎng)系統(tǒng)的絕緣系統(tǒng)為例，電力系統(tǒng)運行中，為了保證系統(tǒng)及相關(guān)人員的安全，需要使用絕緣系統(tǒng)來阻隔電壓、電流。絕緣系統(tǒng)在長時間使用中，絕緣體會發(fā)生老化，影響絕緣性能。如果在電力配網(wǎng)系統(tǒng)運行中沒有及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障，將會造成電力危險的發(fā)生。在配網(wǎng)運行管理中，要提供有效的設(shè)計，發(fā)揮系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢，強(qiáng)化運行管理能力。在配電系統(tǒng)設(shè)計中可以設(shè)置功能參數(shù)，利用系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行電力數(shù)據(jù)采集和分析，當(dāng)電力系統(tǒng)線路中的電流和電壓超出設(shè)置的參數(shù)范圍時，系統(tǒng)就會進(jìn)行自動警示，使系統(tǒng)管理人員能及時發(fā)現(xiàn)故障，并根據(jù)系統(tǒng)提醒快速找到故障點進(jìn)行維修[8]。由于電力配網(wǎng)運行關(guān)系到社會生產(chǎn)和生活秩序，因此，要在設(shè)計中考慮大面積停電問題。在系統(tǒng)設(shè)計時，要設(shè)計出自動隔離故障區(qū)域的功能，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，電力系統(tǒng)能自動將這一區(qū)域與其他運行區(qū)域分開管理;當(dāng)故障排除后，再自動恢復(fù)，從而保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.4 電力配網(wǎng)監(jiān)控終端設(shè)計

10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計中涉及的設(shè)備、線路等數(shù)量眾多，如果僅僅依賴于人工檢查，不僅難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)的運行要求，而且也很難保證檢查的質(zhì)量和效果。在系統(tǒng)設(shè)計中，需要全面細(xì)致地掌握系統(tǒng)整體運行和構(gòu)成，并結(jié)合電力配網(wǎng)系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)，做好監(jiān)控設(shè)計。監(jiān)控設(shè)計包括監(jiān)控設(shè)備終端、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳遞等方面。監(jiān)控設(shè)備終端主要包括計算機(jī)、服務(wù)器、顯示器等，監(jiān)控設(shè)計中需要將終端與電力系統(tǒng)良好地兼容，從而保證終端設(shè)備可以順利準(zhǔn)確地獲取電力運行數(shù)據(jù)。監(jiān)控終端功能的發(fā)揮，還要通過程序指令來對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和處理，找到數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的偏差。監(jiān)控終端要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，提煉的不符合正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并通過計算機(jī)展示給系統(tǒng)運行的監(jiān)控人員。電力配電監(jiān)控設(shè)計中，主要對系統(tǒng)運行的電壓、電流、功率、電源等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采集到的數(shù)據(jù)精確度要符合電力系統(tǒng)要求，從而能夠根據(jù)數(shù)據(jù)得到可靠的運行情況[9]。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)完善發(fā)展中，可以積極采用自動化技術(shù)方式，利用信息手段和通信傳輸手段，在兼容的電力監(jiān)控體系中，全面構(gòu)建起實時監(jiān)控和傳輸模式。為了更好地呈現(xiàn)電力系統(tǒng)運行狀況，還可以利用信息建模技術(shù)，將抽象的電力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的系統(tǒng)構(gòu)造影像，通過模擬電力系統(tǒng)的整體情況，使監(jiān)控管理人員可以更好地把握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并能對系統(tǒng)運行中可能存在的風(fēng)險采取預(yù)防措施。

4 結(jié)語

10 kV電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)發(fā)揮著重要的社會作用，能為人們的生產(chǎn)和生活提供必要的電力能源供應(yīng)。電力配網(wǎng)工程系統(tǒng)的設(shè)計，需要以配電運行實際情況為基礎(chǔ)，通過科學(xué)合理的設(shè)計方案，提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行能力。在配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中，要充分考慮電力系統(tǒng)運行故障所造成的危害和影響，從而強(qiáng)化設(shè)計的有效性?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，積極運用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，對電力系統(tǒng)整體的運行進(jìn)行全面管理和監(jiān)控，從而不斷優(yōu)化和完善電力服務(wù)功能，為社會穩(wěn)步發(fā)展和群眾生活質(zhì)量提高做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉英，曹曉瓏，何子蘭，等.現(xiàn)役交流XLPE電纜配電線路改為直流運行的技術(shù)方案及實例分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2016（1）：96-103.

[2]段毅.包頭濱河220 kV變電站電氣一次系統(tǒng)改造設(shè)計[D].長春：長春工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]蘭征.模塊化電力電子變壓器及其在微電網(wǎng)控制中的應(yīng)用研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2017.

[4]馬衛(wèi)國.沈陽DF變電站10 kV配電工程項目質(zhì)量管理研究[D].保定：華北電力大學(xué)（保定），2017.

[5]李雯.永川蓮花110 kV智能變電站的方案設(shè)計[D].重慶：重慶大學(xué)，2016.

[6]魏明明.10 kV電壓互感器高壓側(cè)新型保護(hù)裝置的設(shè)計與研究[D].廈門：廈門理工學(xué)院，2016.

[7]王科丁.中壓配電站智能化關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2017.

[8]武同寶.110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)及繼電保護(hù)運維研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2016.

[9]梁翔.10 kV/400 V電子電力變壓器電磁暫態(tài)建模與仿真[D].武漢：華中科技大學(xué)，2015.