配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及配網(wǎng)自動(dòng)化研究

摘 要：配網(wǎng)自動(dòng)化就是指通過(guò)現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等和電力設(shè)備相結(jié)合，和電網(wǎng)事故的監(jiān)控、保護(hù)、計(jì)量等相關(guān)的管理工作相互融合，改善供電質(zhì)量。通過(guò)對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及能夠自動(dòng)化改造，提高配網(wǎng)供電可靠性，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）11-0111-01

近年來(lái)，隨著社會(huì)工業(yè)化水平不斷提高，社會(huì)對(duì)電力的需求量越來(lái)越大。電力市場(chǎng)發(fā)生了很大的變革，為了保證充足的電能質(zhì)量，減少配網(wǎng)供電過(guò)程中發(fā)生的電力安全事故，提高配網(wǎng)供電的可靠性，電力部門開始大力建設(shè)中低壓電網(wǎng)。城市配電網(wǎng)在國(guó)家電網(wǎng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針下不斷進(jìn)行改造和建設(shè)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及配網(wǎng)供電可靠性得到了顯著的改善。盡管如此，我國(guó)配網(wǎng)建設(shè)中仍然存在著許多不足，從配網(wǎng)裝備水平、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及供電能力等方面都存在著不足，因此，有必要對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及自動(dòng)化進(jìn)行研究。

1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式和自動(dòng)化改造方案

1.1 配電網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)形式

①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。面對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)形式中存在的問(wèn)題，可以進(jìn)行環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)行開環(huán)運(yùn)行，利用饋線自動(dòng)化進(jìn)行環(huán)網(wǎng)供電。在變電站的開關(guān)和開閉所增設(shè)兩個(gè)斷路器和兩個(gè)環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開關(guān)。兩個(gè)內(nèi)側(cè)斷路器開關(guān)必須和變電站開關(guān)保護(hù)相互匹配，設(shè)置的時(shí)間極差為0.3 s。對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制能夠減少電路變化對(duì)變電站饋線開關(guān)產(chǎn)生的影響。根據(jù)實(shí)際情況，測(cè)量變電站和開閉所的距離，如果兩者之間的距離比較短，那么就不需要安裝保護(hù)系統(tǒng)，這樣能夠減少保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)，降低系統(tǒng)產(chǎn)生的失誤率。

②自動(dòng)化優(yōu)化措施。在配網(wǎng)結(jié)構(gòu)中安裝一個(gè)可以進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)終端，通過(guò)信息傳導(dǎo)對(duì)饋線進(jìn)行集中保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。具體處理方法就是把中間電路開關(guān)置于分閘位置，將剩下的開關(guān)和一個(gè)開閉所內(nèi)側(cè)的開關(guān)閉合。當(dāng)前兩個(gè)電路開關(guān)中間出現(xiàn)故障后，另外一個(gè)開閉所的開關(guān)的保護(hù)裝置就會(huì)被啟動(dòng)，進(jìn)而對(duì)故障進(jìn)行切除處理。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)開關(guān)配電終端出現(xiàn)電流故障，第二個(gè)開關(guān)沒(méi)有電流故障，這時(shí)智能終端就能夠?qū)收习l(fā)生的位置迅速確認(rèn)并且進(jìn)行故障整理，及時(shí)斷開一、二開關(guān)間的線路，實(shí)現(xiàn)故障隔離。

1.2 架空線配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)方式

對(duì)該形式的配網(wǎng)方式進(jìn)行自動(dòng)化結(jié)果改造可以利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)將原有的輻射型供電方式改造成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運(yùn)行方式。在投資資金受限、負(fù)荷密度不夠集中的情況下，可以采用電流式分段器或者重合器實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路自動(dòng)化環(huán)網(wǎng)供電。通過(guò)改造后能夠?qū)崿F(xiàn)隔離電路故障并轉(zhuǎn)移供電。通過(guò)改造以后，電路運(yùn)行十分穩(wěn)定，并且操作比較方便，可以有效提高電網(wǎng)的供電可靠性。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化通信方式

對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化改造的關(guān)鍵是通信的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。由于配電網(wǎng)具有作業(yè)面多，分布范圍廣的特點(diǎn)，因此配電網(wǎng)通信系統(tǒng)和傳統(tǒng)意義的通信系統(tǒng)不同。本著通信可靠、經(jīng)濟(jì)以及安裝方便的原則，當(dāng)前主要采用的配電網(wǎng)通信方式主要有載波、光纖、無(wú)線和有線幾種方式，也可以采用多種通信方式相結(jié)合的方式，其中主干道光纖通信方式的使用最為廣泛。在城市配電網(wǎng)中，由于樓宇建筑比較多，因此通信很容易受到空間障礙物的阻礙，因此在城市配電網(wǎng)中無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)要慎重使用，通常采用的光纖通信方式。配電載波可以隨配電網(wǎng)的運(yùn)行方式的不斷改變而隨時(shí)改變通信結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)點(diǎn)是其他通信方式很難實(shí)現(xiàn)的，但是由于其十分容易受干擾，因此可以用在郊區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信中。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化改造應(yīng)用分析

3.1 案例概況

某縣城是110 kV，10回饋線供電。配電線路總共長(zhǎng)度是92 km。大部分線路型號(hào)是LGJI20HE LGJ95。配電變壓器一共有164臺(tái)，容量是38 265 kV。對(duì)該縣城的配電線路進(jìn)行自動(dòng)化改造，更換為JKLYJ-240型導(dǎo)線，并且將要在該縣建設(shè)三座開閉所。

3.2 自動(dòng)化改造方案

通過(guò)綜合考量，設(shè)定了本次改造的設(shè)計(jì)原則。將配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)分為通信系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化和配網(wǎng)主站這三部分內(nèi)容，自動(dòng)化設(shè)計(jì)的原則為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠。

①設(shè)計(jì)原則和總體方案。結(jié)合該縣城的配電網(wǎng)絡(luò)狀況和自動(dòng)化改造計(jì)劃，確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)中，配變使用的是配變監(jiān)測(cè)終端TTU，饋線用的是終端單元FTU和配電自動(dòng)化開關(guān)，沿路鋪設(shè)了自動(dòng)化的通信光纜并設(shè)立了配調(diào)主站。在配網(wǎng)主站中介入雙環(huán)自愈網(wǎng)，將屏蔽雙絞線和配變檢測(cè)終端TTU接入光纖環(huán)網(wǎng)。配網(wǎng)主站有能夠?qū)ψ詣?dòng)化通信系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度的功能，并能夠向別的信息系統(tǒng)傳遞配網(wǎng)信息。

②饋線自動(dòng)化。為了實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化必須具備一個(gè)靈活的、健壯的網(wǎng)架，所以在進(jìn)行自動(dòng)化改造之前首先要先改造電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證電網(wǎng)供電半徑合理化，加強(qiáng)設(shè)備和網(wǎng)架，使線路之間具備相互連接的條件。

首先確定饋線自動(dòng)化的改造線路。由于該縣城負(fù)荷具有密集性，并且供電半徑短，縣城各個(gè)區(qū)都很有必要進(jìn)行饋線自動(dòng)化改造。其次是設(shè)計(jì)的分段原則。根據(jù)線路上線路負(fù)荷的密度、性質(zhì)以及線路的總長(zhǎng)度確定分段開關(guān)的位置；按照供電站的管轄范圍和前文中分段開關(guān)的安置原則確定聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置；負(fù)荷密集度高或者重要負(fù)荷的分支線路必須安裝分段開關(guān)。再次是對(duì)主網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行設(shè)置。由于該縣城中有一部分線路已經(jīng)使用了隔離開關(guān)、油開關(guān)以及真空斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)線路的互聯(lián)和分段，然而其開關(guān)并不具備自動(dòng)化功能，所以應(yīng)該將主網(wǎng)網(wǎng)架中的開關(guān)替換為自動(dòng)化開關(guān)，或者在原有的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)化開關(guān)。然后計(jì)算短路電流，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到10 kV變電母線的短路電流分別是7.85 kV和14.7 kV。最后確定饋線自動(dòng)化改造方案。配網(wǎng)自動(dòng)化的核心就是饋線自動(dòng)化，它能夠在配網(wǎng)發(fā)生故障、以后將故障區(qū)迅速分段進(jìn)行故障隔離，然后對(duì)沒(méi)有發(fā)生故障的區(qū)域恢復(fù)供電。該縣采用的是重合器饋線自動(dòng)化方案。利用重合器能夠?qū)收线M(jìn)行隔離和定位以及恢復(fù)供電，配合時(shí)序，不需要通信系統(tǒng)和主站系統(tǒng)就能夠迅速實(shí)現(xiàn)故障隔離并對(duì)非故障區(qū)自動(dòng)恢復(fù)供電，這樣就會(huì)避免變電站進(jìn)行多次開關(guān)動(dòng)作，減少誤動(dòng)作。

③通信系統(tǒng)。考慮到設(shè)計(jì)配網(wǎng)通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性以及先進(jìn)性，并對(duì)該縣城的地理情況做了詳細(xì)的分析，確定了采用有線通信和光纖通信相結(jié)合的通信方式，考慮到縣城今后用電量的增加，沿主干通信網(wǎng)一共架設(shè)八芯普通光纜，組建形成具有雙環(huán)自愈功能的光纖環(huán)網(wǎng)。利用雙絞線將變臺(tái)監(jiān)測(cè)接入到光端機(jī)。

④配網(wǎng)主站系統(tǒng)。配網(wǎng)主站是整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的管理和監(jiān)控中心，其設(shè)計(jì)原則要遵循配網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并具備開放性、實(shí)用性、可靠性、容錯(cuò)性和安全性，并且具備比較高的性價(jià)比?？紤]到這些設(shè)計(jì)原則，該縣城采用單獨(dú)設(shè)立配網(wǎng)主站的模式。調(diào)度主站和配網(wǎng)主站通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)通訊，配網(wǎng)主站系統(tǒng)采用的是EPID2000。

4 結(jié) 語(yǔ)

從上述案例中可以看到，進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化改造時(shí)要綜合考慮地區(qū)的用電負(fù)荷密集度、線路集中區(qū)域等，本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、可靠、先進(jìn)的自動(dòng)化改造原則，首先設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化方案，然后對(duì)饋線自動(dòng)化進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，其是配網(wǎng)自動(dòng)化的核心。然設(shè)計(jì)配網(wǎng)的通信系統(tǒng)，并選定配網(wǎng)主站系統(tǒng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)需要不斷進(jìn)行改進(jìn)，其自動(dòng)化程度也要不斷提高，因此我們要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)水平，為國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

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