住宅區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化分析

吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

住宅區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化分析

吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展非常快速，包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展和人文素質(zhì)的進(jìn)一步提高，人們對(duì)自己生活和居住的條件要求越來越高，越來越追求完美。除了關(guān)注我們居住的小區(qū)的交通、位置、戶型配置和周邊環(huán)境外，人們現(xiàn)在進(jìn)一步關(guān)注小區(qū)的供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定和技術(shù)性，本文深入闡述和討論了現(xiàn)在住宅區(qū)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)，讓人們了解其目的和意義，提高人們對(duì)自己所居住環(huán)境電力設(shè)備的了解，也可以進(jìn)一步提高住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的管理和穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

住宅區(qū)；供配電；自動(dòng)化

0 引言

現(xiàn)在城市的規(guī)模和規(guī)劃已經(jīng)比以前進(jìn)步和擴(kuò)大的很多，人們生活水平已經(jīng)提高了許多，國民經(jīng)濟(jì)不斷快速猛烈地的增長，進(jìn)而演變成現(xiàn)在城市居民集中式地規(guī)劃到住宅小區(qū)居住，取代了原來的分散式住宅建設(shè)。這樣一來，既節(jié)省了我國有限的住宅面積，滿足更多人需求，還對(duì)居民安全和同意居民居住管理起了很大作用，是社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的必然所在。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的主要組成所在，輸電網(wǎng)和配電站是靠近電力設(shè)備系統(tǒng)終端的關(guān)鍵，用戶的用電設(shè)備室直接接收電力資源的系統(tǒng)終端，其中，整個(gè)電力系統(tǒng)需要由調(diào)控中心來統(tǒng)一管理。穩(wěn)定安全的電力系統(tǒng)是居民和用戶們最先考慮的標(biāo)準(zhǔn)；科學(xué)技術(shù)領(lǐng)先的供配電系統(tǒng)也會(huì)使居民覺得必不可少；適合居民經(jīng)濟(jì)范圍，合理利用自己有限資源的店里系統(tǒng)也是居民和用戶要考慮的不可或缺的因素。因此，設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)科學(xué)的合理的住宅區(qū)供配電系統(tǒng)在當(dāng)今時(shí)代顯得迫切重要。

1 居民用電負(fù)荷分析

1.1 供電電源

首先分析和應(yīng)對(duì)住宅區(qū)高壓供電的建設(shè)，小區(qū)供電和配電管理中心為10kV變電站，其實(shí)由電力系統(tǒng)的開閉站供給每個(gè)住宅區(qū)的配電管理中心，結(jié)合其開閉站管理中心10kV，為了解決10kV變電站輸電線路開關(guān)的控制不到位，提高變電站自身的供配電能力，電力系統(tǒng)一般會(huì)采用10kV雙電源，而且其具有雙射頻或者單環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)換的形式。

每當(dāng)住宅區(qū)居民家庭用戶僅僅有三級(jí)或者三級(jí)左右的用電負(fù)荷時(shí)，110～35/10kV區(qū)域的變電所中的一些10kV供配電回路是當(dāng)時(shí)供電電源可取自的唯一附近回路。如果幾名住宅區(qū)只同時(shí)具有不到三級(jí)或者說一級(jí)和二級(jí)用電負(fù)荷的時(shí)候，供配電系統(tǒng)只能通過電源線路數(shù)量和變壓器數(shù)量來確定局域變電所的供電電源。總之，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》嚴(yán)格限制和規(guī)范了 當(dāng)今居民住宅區(qū)的用電負(fù)荷，包括其他的事業(yè)單位公司用電和公共設(shè)施都必須嚴(yán)格遵守其規(guī)范。

1.2 部分用戶用電規(guī)劃

現(xiàn)在社會(huì)的現(xiàn)代化程度已經(jīng)大大地提高，科技也在不斷快速的進(jìn)步，人們用電也不斷提高，居民住宅區(qū)的用電負(fù)荷數(shù)也超乎想象地增長，導(dǎo)致供配電系統(tǒng)日益負(fù)荷，慢慢達(dá)到了飽和狀態(tài)。我國南北方溫度差別比較大，在靠近北方一些地方，住宅區(qū)居民用戶家庭需要使用電暖氣，南方許多地方很長時(shí)間內(nèi)需要開啟空調(diào)風(fēng)扇等用電設(shè)備，粗略算一下這些用戶的用電負(fù)荷量，可以推算供配電系統(tǒng)的控制范疇的伸縮量。

2 供電方式及設(shè)計(jì)

2.1 單環(huán)網(wǎng)供電方式

住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)強(qiáng)電單體設(shè)計(jì)需要考慮到用戶需要的標(biāo)準(zhǔn)，在安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理的原則上，還要考慮到用戶的家庭用電電器的增多，居民用戶的用電負(fù)荷數(shù)也不斷的增大，在單環(huán)網(wǎng)單體供電線路設(shè)計(jì)中必須要有一定的可延伸性和可伸縮性。我們在設(shè)計(jì)住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)單體線路供電方式上，許多種配電設(shè)備的所在位置和計(jì)費(fèi)也是我們要考慮的一個(gè)重要方面，如今的很多種強(qiáng)電箱和弱電箱比較繁雜，一般都集中嵌入在單體的單元入口處，所以，我們在設(shè)計(jì)單環(huán)網(wǎng)單體配電線路時(shí)，必須結(jié)合建筑設(shè)計(jì)專業(yè)方向的基礎(chǔ)，與建筑土木專業(yè)配合好，這樣才能保證可以在設(shè)計(jì)單環(huán)網(wǎng)單體供電線路中可以留有足夠大的空間和位置來用于安裝強(qiáng)電箱和弱電箱。

現(xiàn)在來看看現(xiàn)在大多數(shù)住宅區(qū)的單環(huán)網(wǎng)供電線路的設(shè)計(jì)方式和原理。我們來引出一段干線電纜，此電纜是從開閉站的10kV中某一小節(jié)母本線路中引出來的。把這一段干線電纜引入開閉站的第一個(gè)住宅區(qū)配電室，介入其高壓線路，經(jīng)過高壓負(fù)荷網(wǎng)到下一個(gè)住宅區(qū)配電管理中心，這樣是為了接入到開閉站的另一節(jié)母本線路上，以此就形成了單環(huán)網(wǎng)單體供電線路。

和雙射供電線路相比，單環(huán)網(wǎng)單體線路接入形式有很多優(yōu)點(diǎn)，其省了兩個(gè)高壓出母線的空隙間隔，而且由于線路干線電纜的鋪設(shè)長度也相對(duì)而言短得多，所有單環(huán)網(wǎng)單體線路接入方式具有相對(duì)良好的經(jīng)濟(jì)適用型，更加合理地適用于大部分駐扎區(qū)居民用戶。再者，由于這種方式的干線電纜是從不同的路線路由鋪設(shè)，因此單環(huán)網(wǎng)的電源還具有相對(duì)較高的供配電穩(wěn)定安全性。兩臺(tái)不同的變壓器在一條母本線路上運(yùn)行，整個(gè)單環(huán)網(wǎng)單體一次就可以完成建設(shè)，所以對(duì)住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)設(shè)置和電網(wǎng)規(guī)劃有著很高的規(guī)格。

2.2 雙射線供電方式

一般的住宅小區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)10kV是運(yùn)用環(huán)形網(wǎng)為核心的10kV配電方式，10kV供配電系統(tǒng)大部分情況下都是從來自變電站的不同母本線接入到雙回路干線路電纜，進(jìn)去最近的駐扎區(qū)供電管理中心的異同的高壓母本線，然后經(jīng)過環(huán)網(wǎng)變電柜接入到另一個(gè)住宅小區(qū)的供配電管理中心，這樣一來就形成了雙射線路供電方式，當(dāng)一條線路的變壓器或者電源出現(xiàn)工作問題時(shí)，用另一射頻的電源線路接入。

相對(duì)于單環(huán)網(wǎng)線路接入方式，雙射線路供電方式接線簡單，新的用電負(fù)荷也更容易被接入。因?yàn)樽儔浩鞣珠_運(yùn)行，所以雙線路干線電纜對(duì)施工的方便又很大的作用。一般情況下，住宅區(qū)居民大概有一千多用戶，供配電系統(tǒng)供半徑最好在150m，這是為了保證每個(gè)用戶都可以擁有穩(wěn)定的0.4kV的可靠性電壓，為每400位用戶鋪設(shè)一所變電中心。

2.3 中壓配電方式

經(jīng)過改革開放的長期現(xiàn)代化建設(shè)以來，放射形式的接線方式和樹干形式的線路接線方式使我們10kV中壓供配電新電力系統(tǒng)大部分情況下所采用的，這兩種線路接線方式長期以來很穩(wěn)定合理地適用于人們住宅家庭需求。不過，近些年來，我們社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，加上整體科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，這兩種方式對(duì)住宅區(qū)家庭用戶來說已經(jīng)很難適應(yīng)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們的需求，特別是當(dāng)下供配電的穩(wěn)定安全性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面已經(jīng)落后于住宅區(qū)用戶的需求。

目前看來，還式供配電電力系統(tǒng)可以滿足住宅區(qū)用戶的大部分需求。閉環(huán)式電路運(yùn)行起來會(huì)導(dǎo)致干線中行路環(huán)流，這是由于其兩邊電源的電壓不一樣所導(dǎo)致。總之，中壓配電電路的設(shè)計(jì)要以確保線路安全性和穩(wěn)定性為前提，考慮住宅區(qū)的地形特點(diǎn)、氣候條件、鋪設(shè)面積等因素，為住宅區(qū)家庭用戶建設(shè)最適合和最可靠的供配電線路。

3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

3.1 自動(dòng)化調(diào)度的實(shí)現(xiàn)

電力系統(tǒng)主接線及其中各電力設(shè)備的參數(shù)是已知的，可事先將它們輸入到調(diào)度計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中。這樣，只要將電力系統(tǒng)中的各斷路器的實(shí)時(shí)狀態(tài)送到調(diào)度計(jì)算機(jī)，再通過執(zhí)行一定的程序就可以確定電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。因此，也可以說表征電力系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的信息是通過電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程的遙信功能送到調(diào)度中心的。電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括機(jī)組有功功率、母線電壓、線路潮流等是通過電量采集、變換，然后通過電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的遙測功能傳輸?shù)秸{(diào)度計(jì)算機(jī)的。

3.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的功能

目前，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的功能包括電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力系統(tǒng)安全分析和安全控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷測試、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制盒電力系統(tǒng)負(fù)荷管理。電力系統(tǒng)監(jiān)視控制的功能是通過數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)視及對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備進(jìn)行操作控制。它為自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全分析等高層次功能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種實(shí)用性支持，如畫面管理、人機(jī)交換管理、制表打印管理、數(shù)據(jù)庫管理、計(jì)算機(jī)通信管理等程序。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制功能的一種重要條件。

4 配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)

4.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和概念

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視、協(xié)調(diào)、和運(yùn)行配電系統(tǒng)的部分元件和全部元件的一個(gè)完整的信息采集、傳遞與處理的集成自動(dòng)化系統(tǒng)。按DAS的基礎(chǔ)性功能，可以分成以下幾個(gè)功能：1）自動(dòng)控制功能。主要包括自動(dòng)母線分段和自動(dòng)抄表等控制功能；2）數(shù)據(jù)采集與處理功能。數(shù)據(jù)采集與處理時(shí)各種控制及管理的依據(jù)；3）人工控制功能。在配電網(wǎng)中，即使自動(dòng)化程度再高，也仍然存在若干人工控制及操作；4）保護(hù)功能。指變電站、饋電線的各種保護(hù)；5）負(fù)荷管理功能。包括對(duì)負(fù)荷的控制、信息傳遞與記錄處理等；6）遠(yuǎn)方計(jì)量功能。包括負(fù)荷觀測、遠(yuǎn)方抄表、損壞檢測等；7）種管理、估計(jì)、計(jì)算的功能等。

4.2 配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

國外對(duì)新技術(shù)的開發(fā)，注重設(shè)備質(zhì)量、配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃，從基礎(chǔ)自動(dòng)化到計(jì)算機(jī)配置，在自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展過程中，都能協(xié)調(diào)配套。20世紀(jì)90年代開始，國家大力支持對(duì)城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)的技術(shù)改造，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展、一次設(shè)備性能的改善，以及DAS實(shí)施后系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)性的提高均促使我國DAS系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用顯露出迅速發(fā)展的勢頭。

5 結(jié)論

目前我國城市住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)世紀(jì)應(yīng)該本著滿足用戶需求的原則，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，確保住宅區(qū)周邊環(huán)境和氣候條件不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成影響，慢慢實(shí)現(xiàn)我國住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化，提高人民的生活質(zhì)量。

[1]蘇宏升.現(xiàn)代住宅區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].甘肅科技，2000，16(1)：16-17.

[2]陳芳云.城市居民住宅區(qū)供配電設(shè)計(jì)探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(8)：150-150.

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1674-6708（2012）80-0100-02