淺析配電網(wǎng)及其自動化技術(shù)

摘 要：本文分析討論了配電網(wǎng)及自動化技術(shù)的基本內(nèi)容，技術(shù)特點(diǎn)和未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動化技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)

我國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的高速發(fā)展，對電力的供求持續(xù)提高，用電負(fù)荷的攀高對供電質(zhì)量提出了新的要求。傳統(tǒng)的配電技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要了，而自動化以其獨(dú)有的優(yōu)勢可能很好解決這個(gè)供需矛盾。本文從分析配電網(wǎng)及其自動化技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，將這種前景應(yīng)用極好的技術(shù)介紹給電力行業(yè)同仁。

一、配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.在10kV輻射線路或樹狀線路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系統(tǒng)，依靠重合器和分段器自身的功能進(jìn)行線路故障時(shí)的故障隔離和恢復(fù)供電，因而實(shí)施比較容易，投資較節(jié)省。

2.在10kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡(luò)中采用重合器， 配合環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)配電自動化。

3.在10 kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡(luò)中采用環(huán)網(wǎng)柜加裝FTU并設(shè)置配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)柜可以是戶外的，亦可以是戶內(nèi)式。

4.目前大多數(shù)城市是由沿城市街道敷設(shè)的架空絕緣導(dǎo)線構(gòu)成10kV配電網(wǎng)絡(luò)。針對這種配電網(wǎng)絡(luò)，目前采用的配電自動化方式是首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造， 形成多個(gè)環(huán)網(wǎng)或“手拉手”線路，使每一用戶有2個(gè)供電源。

以上幾種應(yīng)用方式雖在各地得到一些應(yīng)用，其應(yīng)用效果不是很理想，由于各地經(jīng)濟(jì)條件、社會需求及技術(shù)發(fā)展的差異，需要優(yōu)化改進(jìn)的地方很多。

二、配電網(wǎng)及其自動化技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)

1.配電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)。配電網(wǎng)的電線分布跟建筑的布局有著密切的聯(lián)系，電力的傳輸和平時(shí)的維修工作都極易受到電線的長度、用業(yè)量的范圍和變電器的數(shù)量等因素的影響。由于歷史和現(xiàn)實(shí)發(fā)展的原因，城市與農(nóng)村的結(jié)合部為配電網(wǎng)集中區(qū)，與一些其它的建筑交叉配置。同時(shí)，由于配電網(wǎng)偏向于民用電力設(shè)計(jì)，電壓通過在10KV以下。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布局比普通的輸電網(wǎng)更為復(fù)雜。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷量逐年增加，變電站的數(shù)量迅速攀升，故障的可能性明顯增加。由于添加了大量需要高安全性的用電設(shè)備，采用的更多的鏈子結(jié)構(gòu)。

2.配電網(wǎng)自動化的技術(shù)特點(diǎn)。從現(xiàn)階段普遍使用的配電網(wǎng)自動動技術(shù)來看主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：設(shè)備偏向于小型化，更為智能化，有UPS電源配置，操作設(shè)備力求簡化。在具體技術(shù)解決下，還要解決著如下所示的配電網(wǎng)技術(shù)難點(diǎn)。即：配電網(wǎng)由于所處的環(huán)境比較困難，信息信號的收集相對比較困難。配電網(wǎng)涉及設(shè)備數(shù)量和種類都非常眾多，操作的次數(shù)高，安全系數(shù)高，有著多種多樣的通信方式，但是使用的次數(shù)偏低。同時(shí)要求要與其他的數(shù)據(jù)庫采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)與接受控制指令。自動化與計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的聯(lián)系十分緊密，應(yīng)用了大量的專業(yè)和通用軟件。如網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)構(gòu)軟件、自動報(bào)警軟件、投訴電話軟件、表格處理軟件、繪圖軟件等。

3.配電網(wǎng)自動化技術(shù)的功能和架構(gòu)。綜合國內(nèi)外在配電網(wǎng)自動化技術(shù)上所使用的現(xiàn)狀，歸納出以下幾點(diǎn)功能和架構(gòu)。如SCADA系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的收集數(shù)據(jù)，監(jiān)視配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)可以自動發(fā)出報(bào)警信號并切斷危險(xiǎn)區(qū)的電網(wǎng)聯(lián)接。通過F / RTU模塊，實(shí)現(xiàn)無人化的饋電功能。由于控制點(diǎn)眾多，原有的操作基本上都是人工操作，現(xiàn)在通過網(wǎng)絡(luò)集合在中央控制中心，由控制員通過控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指示信號，由系統(tǒng)自動完成控制參數(shù)的調(diào)整和裝定。

在用電負(fù)荷管理上，配電網(wǎng)自動化技術(shù)可以智能化的協(xié)助管理人員制負(fù)荷的控制方針，對于用電高峰與低谷的調(diào)整策略。可以自動生成相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，并在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行檢驗(yàn)并加以自行修改以更好的適應(yīng)控制的需要。還可以監(jiān)督各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，并顯示在控制中心的顯示屏上，當(dāng)出現(xiàn)情況時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)危險(xiǎn)的級別和提示解決方案，并給予發(fā)生問題的系統(tǒng)的詳細(xì)信息和地理位置，以便人工維修第一時(shí)間到達(dá)。

4.配網(wǎng)自動化實(shí)施中應(yīng)注意的問題。配網(wǎng)自動化的實(shí)施涉及的部門多，投資大，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此配網(wǎng)自動化的規(guī)劃是必不可少的，必須結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，制定詳細(xì)的配網(wǎng)自動化的實(shí)施計(jì)劃，整體考慮，分期分批實(shí)施，同時(shí)要和供電企業(yè)內(nèi)部信息化建設(shè)相協(xié)調(diào)。

三、配電網(wǎng)及其自動化技術(shù)發(fā)展趨勢和發(fā)展前景

現(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國家的電力設(shè)備制造公司，如西門子，motorla，愛立信，東芝都全力研發(fā)配電網(wǎng)自動化技術(shù)，并已經(jīng)推出了大量的產(chǎn)品，廣泛就用在電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中。以鄰國日本為例，在50年代就已經(jīng)在配電網(wǎng)應(yīng)用了自動隔離裝備，70年代開始使用了微機(jī)控制，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛在配電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中用了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和最新的電子技術(shù)。我國的起步較晚，但是起點(diǎn)相對較高，在技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用都在世界的前列。設(shè)備的最新率和普及率已經(jīng)超過一些發(fā)達(dá)國家了，而且取得了相當(dāng)?shù)呢S富經(jīng)驗(yàn)。通信技術(shù)在近幾年里得到了迅猛的發(fā)展，尤其在配電網(wǎng)自動化中眾多先進(jìn)的通信技術(shù)得以應(yīng)用，在這其中以光纖通信最為突出和亮點(diǎn)，光纖以太網(wǎng)及SDH等先進(jìn)的通信技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)普及。尤其是舊網(wǎng)改造當(dāng)中，也廣泛推廣。

目前，對于功能完全下放的饋線自動化模式，國內(nèi)采用的方式與發(fā)達(dá)國家采用的有所不同，主要的采用形式是配電自動化設(shè)備相互配合的方式。例如，重合器方式，全斷路器方式等等。這些控制方式操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，被廣泛的采用。然而，對于重要負(fù)荷，這些控制方式不可避免的存在故障處理時(shí)間較長，導(dǎo)致非故障區(qū)短時(shí)停電，開關(guān)設(shè)備損耗大等缺點(diǎn)。因此，有必要研究一種全新的控制方式。我國對配電網(wǎng)供電的可靠性的99%的高要求，也使得進(jìn)一步提高饋線故障的故障處理時(shí)間得到廣泛的認(rèn)可，為研制饋線系統(tǒng)保護(hù)創(chuàng)造了需求。對于傳統(tǒng)系統(tǒng)保護(hù)是基于通信的一種保護(hù)方式，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)全網(wǎng)的配電終端信息共享，借助于傳遞的數(shù)據(jù)，可以一次有效的控制故障甚至于解決。此種方式能夠極大的提高供電可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在超高壓輸電網(wǎng)發(fā)行和建設(shè)當(dāng)中中，這是因?yàn)槔^電保護(hù)滿足時(shí)間和效率的需要，有選擇性地切除故障，維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定，在具有空前優(yōu)越的通信條件的配電網(wǎng)中完全有可能實(shí)現(xiàn)具有全新原理的饋線自動化。

四、展望

配電網(wǎng)及其自動化技術(shù)對整個(gè)電力行業(yè)的影響是明顯和積極的，我們應(yīng)該緊跟現(xiàn)實(shí)的需要和時(shí)代的發(fā)展，了解技術(shù)對電網(wǎng)控制的創(chuàng)新力度，為我國國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步大發(fā)展保駕護(hù)航。

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