10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)功能探討

摘要：隨著能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，電能在終端消費中所占的比例日益提高，社會發(fā)展對電能的依賴程度日益增強。目前廣東地區(qū)10kV配電網(wǎng)基本實現(xiàn)了兩線或多線之間的聯(lián)絡(luò)，為了讓電網(wǎng)的可靠性得到進一步增加，電網(wǎng)負(fù)荷實現(xiàn)可轉(zhuǎn)供以及自由調(diào)配是很有必要的。文章闡述了10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；電網(wǎng)負(fù)荷；自調(diào)功能；電能；饋線自動化 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2015）11-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.074

1 10kV配網(wǎng)饋線自動化概述

1.1 饋線自動化的功能

饋線自動化是配電網(wǎng)自動化的重要組成部分，是配電自動化的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟運行在很大程度上取決于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟性、自調(diào)性，這些又與自動化程度密切相關(guān)。通過實施饋線自動化，使饋線在運行中發(fā)生故障時，能自動進行故障定位，實施故障隔離和恢復(fù)對健全區(qū)域的供電，提高供電可靠性。在此基礎(chǔ)上筆者建議必須要增加饋線之間的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)功能，進一步減少因特殊情況饋線負(fù)載過重導(dǎo)致錯峰用電。兩條或多條饋線應(yīng)該通過各節(jié)點之間的聯(lián)系匹配用電負(fù)荷，統(tǒng)一協(xié)調(diào)負(fù)荷自動割接供電，盡量避免出現(xiàn)饋線供電負(fù)荷不平衡帶來的一系列不穩(wěn)定因素。

1.2 饋線自動化的類型

饋線自動化的實現(xiàn)有兩種基本類型，即就地控制和遠(yuǎn)方控制：（1）就地控制是利用開關(guān)設(shè)備相互配合來實現(xiàn)饋線自動化，即采用具有就地控制功能的線路自動重合器和分段器，實現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電功能，無遠(yuǎn)方通信通道及數(shù)據(jù)采集功能；（2）遠(yuǎn)方控制是基于饋線開關(guān)監(jiān)控終端來實現(xiàn)饋線自動化。即采用遠(yuǎn)方通信通道，具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)方控制功能，實現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電的功能。

1.3 饋線自動化的特點

饋線自動化具有如下特點：（1）與變電站綜合自動化類似，饋線自動化也是從單項自動化向綜合自動化方向發(fā)展，但饋線的設(shè)備及終端控制單元只能面向現(xiàn)場，分散安裝，不可能集中布置。因此，必須全部滿足室外工作的環(huán)境條件；（2）由于饋線自動化的功能隨配電網(wǎng)要求不同而異，其綜合程度難以如變電站綜合自動化系統(tǒng)那樣規(guī)范；（3）為了適應(yīng)饋線自動化的不同應(yīng)用水平，再加上考慮到調(diào)試維護的方便，各種用于饋線自動化的控制器或終端單元一般都設(shè)有自動、遠(yuǎn)動和人工（或用戶接口）三種模式；（4）為實現(xiàn)饋線自動化信息傳遞，配電網(wǎng)還有一個專門的通信系統(tǒng)。

2 光纖通訊

光纖通訊是以光波為載體，以光纖為傳輸介質(zhì)的通信方式。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)今最主要的有線通信方式。

光纖通訊系統(tǒng)基本構(gòu)成主要有光發(fā)信機、光收信機、中繼器、光纖或光纜、光纖連接器、耦合器等無源器件。將需要傳輸?shù)碾娏π盘栐诎l(fā)送端輸入到發(fā)送機中，將電力信號調(diào)制到光信號上，然后將已調(diào)制的光信號通過光纖傳送至接收端，由接收機解調(diào)恢復(fù)出原來的電力信號。目前光纖通信技術(shù)已經(jīng)成熟，并且在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

光纖通訊的優(yōu)點有：（1）傳輸容量大；（2）損耗小，適合長距離傳輸；（3）體積小，重量輕，可繞性強；（4）輸入與輸出間電氣隔離好，抗干擾性能好，保密性能好；（5）抗腐蝕，耐酸堿，敷設(shè)形式多樣而且簡單方便；（6）節(jié)約金屬材料，保護環(huán)境。

3 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)

3.1 目前10kV配電網(wǎng)自動化主要運行模式

3.1.1 電壓-電流型。適用于配網(wǎng)架空、架空電纜混合網(wǎng)的任一種接地系統(tǒng)（中性點經(jīng)小電阻、消弧線圈或不接地系統(tǒng)）的單輻射、單環(huán)網(wǎng)等網(wǎng)架。

主干線分段開關(guān)、分支線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)配置配電自動化終端與變電站出線斷路器保護和重合閘配合，依靠配電自動化終端自身的電壓-時間和故障電流復(fù)合判據(jù)實現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的快速恢復(fù)供電。典型接線圖如圖1所示：

3.1.2 電壓-時間型。適用于配網(wǎng)架空、架空電纜混合網(wǎng)線路的單輻射、單環(huán)網(wǎng)等網(wǎng)架。

主干線分段負(fù)荷開關(guān)配套配電自動化終端與變電站出線斷路器保護、重合閘配合，依靠配電自動化終端自身電壓-時間邏輯判斷功能實現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。典型接線圖如圖2所示：

3.2 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案

10kV配電網(wǎng)負(fù)荷特征情況分析。在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，電能消耗急劇增長。但是電力負(fù)荷的需求具有很強的季節(jié)性差異，在短時期內(nèi)會造成局部區(qū)域用電緊張，導(dǎo)致部分10kV配電線行重載或者過載。10kV配電網(wǎng)的供給能力以及其可靠性將迎來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

電力負(fù)荷的需求的季節(jié)性差異具體表現(xiàn)為：（1）冬夏氣候差異導(dǎo)致負(fù)荷嚴(yán)重不平衡。在廣東地區(qū)夏季炎熱，居民和企業(yè)電力負(fù)荷需求逐年遞增；在轉(zhuǎn)入冬季時兩種用電負(fù)荷明顯大幅回落；（2）晝夜更迭導(dǎo)致負(fù)荷嚴(yán)重不平衡。在工業(yè)強省的廣東，企業(yè)對電力負(fù)荷需求只增不減，電力負(fù)荷出現(xiàn)晝強夜弱局勢；（3）人口區(qū)域流動導(dǎo)致負(fù)荷不平衡（出現(xiàn)在夏季）。此項主要針對城鎮(zhèn)人口上下班流動，在區(qū)域內(nèi)形成負(fù)荷轉(zhuǎn)移。

面對以上幾種局部非連續(xù)性負(fù)荷增長情況，我在本文闡述10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案——借助光纖通訊網(wǎng)絡(luò)對各負(fù)荷節(jié)點FTU數(shù)據(jù)進行對比分析自動識別，通過各節(jié)點開關(guān)的分合閘來實現(xiàn)電力負(fù)荷自動分配供給。

3.3 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)平臺結(jié)構(gòu)

配電自動化主站：分析處理來自配電網(wǎng)絡(luò)各個線路節(jié)點FTU的數(shù)據(jù)，并通過人機界面反映出整個網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀以及處理的情況（包括命令的發(fā)出和命令的執(zhí)行情況）；FTU稱為饋線開關(guān)監(jiān)控終端，是裝設(shè)在饋線電器設(shè)備旁邊的監(jiān)控裝置；線路節(jié)點開關(guān)：主要以戶外柱上斷路器和戶內(nèi)開關(guān)柜（配斷路器）為主。

3.4 10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案

10kV配電網(wǎng)負(fù)荷自調(diào)方案的啟動必須要由主站發(fā)出警報后由人為確認(rèn)，在人為授權(quán)后自動發(fā)出自調(diào)命令并同時通過人機界面顯示，此系統(tǒng)最大的特點是可以視頻實時監(jiān)控各用電器狀態(tài)。為了確保通信暢通穩(wěn)定，我們建議使用光纖通訊。以下簡單介紹自調(diào)方案：

正常情況下A5、C5斷路器同時斷開作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，各母線自帶原有線行負(fù)荷；分析情況：當(dāng)YH3FTU監(jiān)控到負(fù)荷急劇增長反饋至配電自動化主站，A1FTU、A2FTU、A3FTU監(jiān)控到電流急劇增大反饋至配電自動化主站，A1FTU發(fā)出重載預(yù)警警報；YH8FTU監(jiān)控到負(fù)荷急劇增長反饋至配電自動化主站，B1FTU、B4FTU、B3FTU、B4FTU監(jiān)控到電流急劇增大反饋至配電自動化主站；C線行負(fù)荷保持在低位運行；配電自動化主站分析YH3FTU、YH4FTU、YH8FTU、C1FTU負(fù)荷數(shù)據(jù)。

（1）當(dāng)滿足將YH3、YH4、YH8全部負(fù)荷割接至C線行時，A5、C5先合閘，A5FTU、C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動化主站進行下一步，A3、A4、B4開關(guān)斷開，A5、C5開關(guān)合閘完成A、B、C線行負(fù)荷自調(diào)；（2）當(dāng)滿足將YH4、YH8全部負(fù)荷割接至C線行時，A5、C5先合閘，A5FTU、C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動化主站進行下一步，A4、B4開關(guān)斷開，A5、C5開關(guān)合閘完成A、B、C負(fù)荷自調(diào)；（3）當(dāng)滿足將YH8全部負(fù)荷割接至C1線行時，C5先合閘，C5FTU確認(rèn)合閘反饋至配電自動化主站進行下一步，A5、B4開關(guān)斷開，C5開關(guān)合閘完成B、C線行負(fù)荷自調(diào)，同時發(fā)出A線行重載預(yù)警警告。以此類推可以完成配電網(wǎng)各種情況負(fù)載自調(diào)以及預(yù)警功能。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會對電能的需求只增不減，這就對我們目前運行的配電網(wǎng)提出了更高的要求，所以電網(wǎng)負(fù)荷自由調(diào)配是可行的，在此情況下就要求設(shè)計人員應(yīng)該利用新的科學(xué)技術(shù)對現(xiàn)有的資源進行優(yōu)化配置，同時也鞭策我們學(xué)習(xí)更新的知識提升自我的業(yè)務(wù)水平。

作者簡介：朱曄澍（1984-），男，湖南婁底人，供職于惠州電力勘察設(shè)計院有限公司，研究方向：電力勘察設(shè)計。

（責(zé)任編輯：蔣建華）