淺談10千伏電力系統配電網絡的智能化

周譚仙

（惠州大亞灣華電電力安裝有限公司，廣東 惠州 516000）

1 配電網網絡結構的現狀

城市配電網的發展對配電系統運行的智能化管理及可靠性提出了更新的要求，同時計算機系統可靠性的大幅度提高及微處理器技術的廣泛應用，加快了智能化電器元件的發展，更完善的智能化電氣管理系統也逐漸產生。相對于10 kV電力系統的綜合保護及系統監控（SCADA系統）在電力系統中的應用，作為直接面向終端用戶的電力設備，其智能化應用與研究起步相對較晚。有不少應用于10 kV電力系統配電網絡的智能化監控系統基本上是在SCADA系統基礎上進行優化升級的，這樣雖然滿足了基本的監控功能，但卻不能很好的體現10 kV電力系統配電網絡的特點和要求。為了解決這一問題，美國能源控制公司（AEC）開發并向市場推出了符合城市配電網控制要求且具有更高安全性的智能配電管理系統及其微機綜合保護裝置，更有效地實現10 kV電力系統的配電管理。

2 智能化配電系統的模式

2.1 10 kV電力系統配電網絡智能化

根據我國行政管理體制及配電網網絡結構的現狀，可以看出我國現有的配電智能化基礎模式，配電智能化系統多采用分層控制處理的模式，具有代表性的城市10 kV配電智能化系統分4層，見圖1。

智能化配電系統是由具有通信功能的智能化設備（比如AEC公司的智能配電儀表等）經數字通信和計算機系統網絡連接，實現了變電站電力設備運行管理的智能化。這個電力系統能夠實現數據的故障分析、數字通信、實時采集、保護定值管理、遠程操作與程序控制、事件記錄與告警、各類報表和設備維護信息管理等功能。面對10 kV電力系統配電網絡有時要直接面向控制終端，分布廣、設備多，且現場條件很復雜，其本身設備頻繁操作，容易出現故障脫扣等原因產生的諧波干擾及強電磁等現象，智能化配電系統能實現解決這些問題的操作模式，其超強的抗干擾能力，重要的控制功能都是由設備層智能化設備完成，逐步形成了網絡集成式的完全分布控制系統，如此才能滿足電力系統運行的快速而安全的要求。電力系統的智能化元件就其功能可分為：開關保護與控制、電能質量監測及電動機保護控制等。電力系統中智能化設備可以不依賴計算機網絡而獨立工作，這樣就大大地提高了電力系統運行的安全性和實用性，滿足工廠生產過程控制的要求及電器設備運行管理的需要。

圖1 10 kV配電智能化系統

2.2 10 kV電力系統配電網絡智能化的應用模式

智能配電電力系統配電網絡系統是美國能源控制公司（AEC）智能化產品的一個重要組成部分。根據成套電力設備的要求和特點，該公司推出了AECONTROL監控系統。其是集成變電站設備、變壓器及中壓電力設備的一體化分布式智能配電網絡管理系統。10 kV電力系統配電網絡智能化主機是變電站一體化監控平臺，提供電力系統集中監控功能。該系統現場層面都會配置前端機（PC機），經內部局域網與監控主機連接；前端機以下是設備層開放的現場總線網絡，與變電站設備的智能化裝置相連。前端機為工業電腦，具有很強的抗干擾能力及通信處理功能，從而簡化了網絡的結構，也實現了底層變電站設備的無縫連接。

在現階段我國大部分10 kV電力系統配電網絡智能化裝置雖具有數字通信的功能，但卻不是嚴格經互操作性和一致性測試過的電力設備，如果協議達不到統一，通信兼容性就會變的很差。而優化后的10 kV電力系統配電網絡智能化裝置就具有靈活的處理功能，滿足配電網絡開放性的要求，既兼容其他智能化裝置，也可連接標準的現場總線產品，擴展靈活，滿足用戶在變電站內不同設備系統集成的不同要求。

2.3 配電智能化對設備開關的要求

配電智能化與設備開關有著密切的關系，配電智能化網絡重構故障和自動隔離，都要通過 PC機對設備開關進行遠程操作來完成。配電智能化數據控制及采集，同樣也是通過設備開關的相關接口來完成。正因為這些原因，我們從配電智能化系統的需求出發，對應用在10 kV電力系統配電網絡的全部設備開關有如下要求：

（1）開關具有手動和電動操作功能。

（2）具有彈簧儲能、直流電動操作機構，操作電源要采用直流48 V/24 V，盡可能小的容量。

（3）設備開關應要具有絕緣化、無油化、小型化和低功耗特點。

（4）設備開關與 TA（電流互感器）、TV（電壓互感器）一體化設計，電壓互感器作為單相電源，容量應為50 VA～100 VA，應裝三相電流互感器，且電流互感器飽和度在測量電流互感器和保護電流互感器之間。

（5）狀態信號包括彈簧儲能信號、開關分/合閘位置信號、刀閘信號等。

（6）控制接口必須具有分閘/合閘外接的控制接點。

除了上述要求以外，設備開關應在操作電源、操作機構方面也要有所創新。傳統的模式中，采用的是直流220 V或交流220 V作為電源，這樣就很難與配電智能化系統相互協調。存供電的配電系統中，一旦出現故障，就會使整條饋線失電。

2.4 10 kV電力系統配電網絡智能化系統的應用技術

如今先進的測控技術、計算機技術、新型的傳感器、現代化的通信技術為電力系統智能化奠定了堅實的基礎。在各種電壓等級中，10 kV配電設備最具智能化的條件。

10 kV電力系統配電網絡智能化系統中的各功能模塊都是采用計算機檢測技術，各個模塊之間相互連接。具有可靠、高速的優點。通信介質用的是雙絞線，在總線上最多可掛100多個節點，而且具有總線仲裁技術，支持信息傳輸可用短幀結構，多主式通信，通信協議標準化，這些特性都很適合于電力系統智能化的通信。10 kV電力系統配電網絡智能化的通信控制器主要是與上位機通信、完成內部通信和遠動功能。與上位機通信可以用串行口通信方式或局域網方式，根據現場的實際情況進行選擇。

3 結束語

10 kV電力系統配電網絡的智能化在電力系統中的應用從技術上涉及遠動、自動控制、測量、通信、傳感技術、機械、計算機等知識，完善的電力系統配電網絡智能化必須通過各專業人士的相互配合和相關單位之間的合作才能夠完成。目前，10 kV電力系統配電網絡的智能化技術地推廣應用，受到現行部門管理體制的限制，一二次系統由不同的部門管理和維護，工程上也是進行分別招標。但是隨著10 kV電力系統配電網絡的智能化不斷發展，10 kV電力系統配電網絡的智能化必將是配電智能化系統的發展方向，作為配電智能化不可缺少的一部分，其市場前景也是相當的廣闊。智能化配電系統正在向多功能、小型化方向發展，10 kV電力系統配電網絡的智能化在電力系統中應用技術的發展將提高智能化電器產品在整個電力網絡上的可靠性和兼容性，為人類造福。