配電線路自動(dòng)化改造配置方案及應(yīng)用效果

韓曉偉

摘要：在現(xiàn)階段配電網(wǎng)的使用中，盡管注重電纜化的改造，但主要還將通過電纜線路以及架空線路的混合方式實(shí)施供電，此種混合饋線方式對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及混合饋線保護(hù)和管理等都有著很高的要求，為了更好實(shí)現(xiàn)對(duì)其配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行管理，就需要做好配電網(wǎng)電纜化改造中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與自動(dòng)化方案，這也是配電網(wǎng)建設(shè)改造中需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：配電線路;自動(dòng)化;改造;配置;方案;應(yīng)用

引言

在新時(shí)期環(huán)境下，我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展十分迅速，電網(wǎng)也朝著現(xiàn)代化方向不斷進(jìn)行升級(jí)和改造，其中配電網(wǎng)的電纜化是其發(fā)展的主要方向?；诃h(huán)網(wǎng)配電線路的自動(dòng)化改造，分析配電電纜網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能。希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

1城市配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1城市配電網(wǎng)絡(luò)以及配電設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r

城市配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展在當(dāng)前時(shí)期基本處于良好的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，同時(shí)，城市配電線路布置主要以地埋電纜、架空等方式為主的混合線網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主。為了使城市配電網(wǎng)絡(luò)更加美觀以及符合城市規(guī)劃，城市配電線路正逐漸向著地埋電纜的方式在過渡，同時(shí)，在我國(guó)的大中型城市中配電系統(tǒng)的線路電纜化程度正逐漸提升，同時(shí)城市配電網(wǎng)絡(luò)的平均環(huán)網(wǎng)率也在提升，為城市配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化發(fā)展提供了更好的發(fā)展環(huán)境。但由于多數(shù)城市電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在聯(lián)絡(luò)混亂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等現(xiàn)象，使城市配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及配電系統(tǒng)的負(fù)荷程度提升過快，導(dǎo)致城市配電線路無法滿足城市配電系統(tǒng)負(fù)荷提升的需求，所以多數(shù)城市的配網(wǎng)負(fù)荷能力較差。因此，近年我國(guó)多數(shù)配電企業(yè)在不斷地改造與調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不斷提升城市配電網(wǎng)絡(luò)在一供已備的配電線路設(shè)置上的占比。

1.2城市配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化體系的組成結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)所采用的自動(dòng)化配電體系，根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分可分為始終模式，分別為：主站、子站以及終端三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的配電體系集中監(jiān)控以及集中采集模式;同上的三層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的分散監(jiān)控、集中采集模式;由主站與終端兩層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的集中監(jiān)控、集中采集模式;最后是在自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互配合基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化配電模式。以上四種結(jié)構(gòu)的配電模式優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，所以在城市配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市不同地區(qū)的配電環(huán)境進(jìn)行配電模式的選擇。在這四種配電模式中，配電模式中的主站建設(shè)部分是配電模式結(jié)構(gòu)中的重要內(nèi)容，配電模式組成結(jié)構(gòu)中的主站是否具備一定的實(shí)用化，其直接關(guān)系到整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)用化。由于城市配電網(wǎng)絡(luò)路線監(jiān)控點(diǎn)會(huì)發(fā)生頻繁的變化，同時(shí)隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市配電網(wǎng)絡(luò)幾乎每日都在進(jìn)行配電路線的變更。這些變更應(yīng)當(dāng)及時(shí)與配電制動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行同步，而配電模式結(jié)構(gòu)中的主站系統(tǒng)所反映出的數(shù)據(jù)內(nèi)容才是配電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)。若無法及時(shí)將配網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)的變更反映到主站系統(tǒng)當(dāng)中，那么主站系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)內(nèi)容便會(huì)存在滯后性，便會(huì)直接導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)缺乏時(shí)效性。所以，配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立應(yīng)當(dāng)具有一定的剛性，即將配電系統(tǒng)中的維護(hù)、運(yùn)行工作流程與相關(guān)的工作規(guī)范以及強(qiáng)制執(zhí)行配電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的修改同步到配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，使配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)避信息不對(duì)稱的風(fēng)險(xiǎn)。

2電纜饋線的互聯(lián)方式比較

2.1關(guān)于架空饋線幾種接線的方式

對(duì)于放射式的接線方式，又包括普通型單回路的放射式、樹枝式和樹枝改進(jìn)式等接線。而環(huán)網(wǎng)的接線方式也有很多種，其中有普通型環(huán)網(wǎng)的接線，也就是在同一個(gè)變電站出線間實(shí)施連接;還有手拉手的環(huán)網(wǎng)接線方式，是在不同的變電站出線間實(shí)施連接;另外，還要一種分段聯(lián)絡(luò)的接線方式，對(duì)饋線通過分段開關(guān)實(shí)施分段，后通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)把不同的電源點(diǎn)具有線路實(shí)施連接，從而形成一種多電源、多分段和多連接的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)開環(huán)運(yùn)行的效果。

2.2主要配電的設(shè)備和安裝地點(diǎn)選擇

在架空饋線中，所用配電設(shè)備包括柱上的開關(guān)和配變等，而在電纜饋線中，所用配電設(shè)備包括環(huán)網(wǎng)柜箱式變和分支箱等。進(jìn)行電纜化的改造中，可以通過用戶的配電室進(jìn)行分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的安裝，此安裝的方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶的雙電源有效供電，還能夠?qū)值拉h(huán)網(wǎng)柜安裝選址困難的問題進(jìn)行解決。

3配電網(wǎng)電纜化改造的自動(dòng)化方案

3.1載波通信方案

借助電力電纜屏蔽層，載波通信可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并不需要敷設(shè)通信電纜，也不需要構(gòu)建無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。由此，在配電自動(dòng)化通信改造中，載波通信方案成為可選方案之一。在城市配電電纜網(wǎng)絡(luò)中，探析常用的環(huán)網(wǎng)供電方式，即為“手拉手”方式。探析中壓“手拉手”環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，就是將電力電纜分成多段，使之組成環(huán)網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)。無論是在電纜分段處，還是在電纜分支箱處，都需要對(duì)電纜屏蔽層進(jìn)行接地處理。由此，對(duì)于電纜屏蔽層載波通信而言，若要跨越電纜分段處及電纜分支箱處，就要面臨“信號(hào)接地短路”問題，將嚴(yán)重影響配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。通常情況下，相應(yīng)的技術(shù)方案，可分為兩種，其一為載波組網(wǎng)通信，可利用電力電纜屏蔽層高頻網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)，其二為分級(jí)組網(wǎng)，可利用載波中繼技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

3.2開關(guān)和自動(dòng)化的終端設(shè)備接口設(shè)置

在每個(gè)的柱上開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜中，都進(jìn)行一FTU或者DTU的安裝，來實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出線和分支出線故障的檢測(cè)與測(cè)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)控保護(hù)和信息的上報(bào)等功能。對(duì)柱上的開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜還要進(jìn)行相應(yīng)電源裝置以及測(cè)量PT和CT等的設(shè)置，對(duì)電源的裝置以及測(cè)量PT和CT等，最好同開關(guān)進(jìn)行集成性的設(shè)計(jì)，便于安裝和維護(hù)。遙控開關(guān)和柱上開關(guān)或者環(huán)網(wǎng)柜都要具有電動(dòng)化的操作機(jī)構(gòu)，且自動(dòng)化的終端裝置中，還要設(shè)置同各種類型AC100V、AC220V和DC24V彈簧操作的機(jī)構(gòu)以及永磁操作的機(jī)構(gòu)等接口。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的隔離和恢復(fù)，在停電時(shí)要求信息上傳，且自動(dòng)化的終端設(shè)備要進(jìn)行UPS的電源裝置和電池加裝，當(dāng)作開關(guān)操作的電源以及終端設(shè)備的電源。在對(duì)自動(dòng)化的終端設(shè)備實(shí)施安裝中，要確保良好的接地性，且接地的電阻要在10Ω下。

3.3集中式饋線自動(dòng)化優(yōu)化

集中配電自動(dòng)化包括饋線自動(dòng)化、主戰(zhàn)系統(tǒng)、分布測(cè)量及控制終端。實(shí)際終端設(shè)備在測(cè)試電流中需直接識(shí)別故障類型，然后為主機(jī)傳送故障信息，從而分析故障部分，以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)動(dòng)作的主系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷恢復(fù)供電，滿足故障隔離處理。因此，故障處理中，配電變電站自動(dòng)化和配電饋線自動(dòng)化處于主導(dǎo)地位，其配電終端包含了遠(yuǎn)程控制指令執(zhí)行和信息采集處理。若分析故障時(shí)發(fā)現(xiàn)，線路存在多個(gè)電源點(diǎn)，則系統(tǒng)需考量轉(zhuǎn)供方式。第一，考慮實(shí)時(shí)負(fù)載比和系統(tǒng)穩(wěn)定，在帶路操作中利用最優(yōu)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)可靠供電。第二，考慮用戶可靠性水平，在多電源點(diǎn)用戶中對(duì)帶路線路進(jìn)行選擇，需防范選擇同一線路。策略優(yōu)化后，優(yōu)勢(shì)在于可利用主站集中式擁有負(fù)荷數(shù)據(jù)和全網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ偷刃畔⒌淖x取能力，配合有效的整合信息資源，以提升具體恢復(fù)策略的可用性和最優(yōu)性;劣勢(shì)在于經(jīng)過故障分析后，才可實(shí)現(xiàn)對(duì)處理策略的整體實(shí)施，與就地分布式動(dòng)作相比，需要時(shí)間更長(zhǎng)。

結(jié)語

綜上所述，配電網(wǎng)的電纜化改造是現(xiàn)階段和未來配電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，為了更好實(shí)現(xiàn)對(duì)其電纜化的控制，還需要做好對(duì)其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及自動(dòng)化的方案設(shè)計(jì)，從而確保配電網(wǎng)的電纜化效果的發(fā)揮。

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