淺談配電自動化系統中多環路聯接的應用

明亮　聶文昭　任坤龍

（國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東濟寧　272000）

淺談配電自動化系統中多環路聯接的應用

明亮聶文昭任坤龍

（國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東濟寧272000）

隨著技術的發展，人們對供配電網工作的可靠性要求持續提高。傳統的單環網結構已無法滿足要求，而雙環網結構因成本及通道資源的原因又難以實現，因此基于環間聯絡和配電自動化的高可靠性配電方案成為研究熱點。本文首先對多環網路聯接的優勢及其網架結構原理的進行了介紹，并結合配電自動化技術，從配電自動化要求、聯絡點位置的選擇、方案的硬件配置以及相應的技術要求等幾個方面對配電自動化進行的分析研究。

多環網路聯絡配電自動化配電網

1　前言

目前，我國大部分城市采用的電纜網結構僅僅是單環狀的。這種電纜網結構已滿足不了“N-1-1”標準，而且在社會經濟的快速發展下，電網技術不斷提高，人們更傾向于使用可靠性高的供電，不希望出現停電。單環狀的電纜網結構已經不能滿足這種可靠性需求。但進行可靠性高的雙網狀結構的改造因為成本及通道資源的限制難以實現。因此，為了實現較低成本的可靠性提高，可以對原有網架進行利用，建立環間聯絡結構。這一結構的基本原理是在多個單環網之間，通過增加一路備用聯絡，將各網路聯接起來，形成多環網路聯接結構。同時，結合配電自動化技術，將兩者的優勢充分結合起來，形成新型大型高可靠性配電網。本文主要對多環網路聯接的優勢及其結構原理進行了介紹，同時結合配電自動化技術，對新型配電網方案的設計進行了分析研究。

2　多環網路聯接的優勢及其結構原理

目前大部分城市的配電網采用單環網結構，運行方式采用開環，并提供雙電源配置，在其中一路電源失效的時候只需將閘門倒板過來就可恢復正常的區域供電，但其正常運行負載率只能達到50%。而多環網路聯接由多個環網單元組成，環網單元能夠實現兩路電源進線，以及正常情況下的四路電源出線，還可根據實際情況增加出線。雖然沒有提高主干線路的正常運行負載率但經濟性較高，更大的優點是負載轉移能力大大提高，運行可靠性增加，同時提高了故障及多重檢修情況下電纜網運行的靈活性。

多環網路聯接結構是將多個單獨的單環網通過一路備用聯絡線連接起來。備用聯絡線具有與主干線一樣的線徑，通常通過順序開合兩端的聯絡開關實現正常充電運行。每一環網具有三路電源，包括兩路主用及一路環間聯絡備用，可使得中壓線路達到“N-1-1”標準的同時不占用電源站出線的間隔資源；基于二級雙電源模式的這種單環網采用的主用電源出自相同電源站，進行多環網路聯接可以實現不同電源站的電源提供，這樣大大提高了電纜網結構對于上級電源站全站失電時的抵抗能力。相比于其它環網結構，多環網路聯接結構只需一路聯絡線，就能實現對中小容量用戶的集中配供電。從而節約配電系統的出線資源，同時降低了舊系統的改造成本，改造難度也相對較小。

3　配電自動化技術

配電自動化技術早在20世紀70年代就由國外提出的相應的概念。近些年來，隨著社會經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，社會生產生活對用電的需求也快速增長。相應的對于供配電系統工作的可靠性和穩定性的要求，也越來越高。配電自動化技術由此應運而生。配電自動化技術是一種將計算機技術、自動控制技術、數據通信技術及數據庫技術集成應用于電力系統，特別是配供電系統的新型控制技術。該系統能夠充分利用各集成技術的優勢和特點，實現對配供電網路上各子系統或設備的實時遠程監視、調節和控制。通常應用配電自動化技術的系統相對來說都是結構復雜、各子系統綜合程度較高的系統性工程。

4　配電自動化方案設計

4.1配電自動化要求

4.1.1饋線自動化

饋線自動化是指實現對配供電網中的高、中、低壓各等級范圍的電線網路的運行狀態進行監測、控制、故障診斷、故障隔離及網絡重構等功能。這要求能夠對供配電網路的運行狀態參數（如電壓、電流、功率及電量等遙信信息）進行實時采集和監測。相關的信息處理設備稱為線路終端。同時還需要遠程控制開關來根據反饋回來的信息進行判斷和控制，根據控制方式不同，其可分為集中式和分散式兩類。為了更好的完成配電工作，饋線自動化控制還需要在配電網中增加無功功率補償和調壓設備，保證系統的穩定可靠工作。

4.1.2變電站自動化

變電站自動化是實現配電自動化的重要一環。考慮到變電站在供配電網路中的起著承上啟下的作用，因此其自身的自動化程度對整個配電網的控制性能影響很大。變電站的自動化主要要實現以下功能：電網中各電氣設備的運行狀態監測、遠程開關控制、與其它控制系統的互聯控制以及對通信數據的簡單處理。

4.1.3用戶自動化

用戶自動化是自動配電系統與用戶接觸的窗口，其自動化程度的高低對于提高用戶的體驗、方便用戶的使用至關重要。其主要功能是實現對用戶的電量需求及系統負荷進行調節和管理，以更好的實現供配電網路系統與用戶負載之間的協調統一。

4.1.4配電管理自動化

配電管理自動化是配電自動化技術的核心，其主要是通過計算機技術，數據庫技術及通信技術等實現對配電網路的自動控制和管理。隨著配電系統的功能越來越強大，其結構越來越復雜，數據信息處理能力也需要得到相應提高。作為一個管理系統，其需要將配電網路中的設備、線路及其運行情況與各網路節點的地理信息、自動繪圖功能結合起來，以實現更快速準確的信息處理和控制。同時，配電自動化技術要求配電管理系統的集成度更高。它不光能夠完成對整個配電網路系統各節點數據信息的實時采集，還要能夠將上訴各分系統進行集成，實現更高效的管理。這主要包括：配電設備管理，運行狀態監測，負荷管理，停電管理，計量計費，網絡分析，檢修管理等。

4.2確定聯絡點位置

多環網路聯接結構的聯絡點位置的選擇對電纜網結構的投資成本及轉移負荷的能力等有著較大影響，它的選擇原則有性能最優原則、保障重要負荷原則以及成本最小原則。其中性能最優原則是為了實現配電系統性能最佳，使出現單位負荷失電并無法進行轉移的可能性降到最低，為了實現這一點，聯絡點的應置于環網主干線的中點，此時該狀況可能性可降低75%；保障重要負荷原則是保證環網上的重要負荷盡可能離環間聯絡點或主干線兩端近一點，從而實現該負荷所在處的失電及負荷無法轉移的可能性的盡可能的降低；成本最小原則是實現環間聯絡的建設成本最小，成本影響因素有多中但主要因素是聯絡線路的路徑長短，因此理論上在聯絡線路路徑最短時成本最小，也就是將聯絡線設置在兩回單環網距離最近的兩點之間。

4.3方案硬件配置

按照常規配置上級電源站出線配置有保護裝置以及出線斷路器，同時還有控制單元FA；電動操動機構是系統遙信及遙測要求的必要裝備，環網應配置帶有CT的負荷開關；終端工作電源需由配電自動化終端提供，終端應具有分布式自治功能同時終端還具有事件記錄、運行信息采集、對時、遠程維護和自診斷、通信、數據存儲等功能；配電控制單元FA可實現對出線斷路器合分閘的快速控制。在通信的安全性及可靠性要求下，綜合網管系統對通信網絡來說是必須的，同時需配備認證加密過濾技術。

4.4技術要求

系統的軟硬件的設計應該遵循標準化和實用化原則，同時要具有較好的擴展性和較高的可靠性，保證各相關系統的互聯互通及信息共享。系統軟件平臺的架構一般采用分布式的系統結構。這可以充分利用成熟的網絡管理技術及相應的數據庫系統，實現配電網路管理系統在多平臺，多設備上的交融互通，滿足配電自動化系統的總體建設目標。另外，對于配電網的設計應體現兼容性和可持續性，以滿足未來發展對配電網升級改造的需求。

5　結語

隨著人們對電網結構可靠性的重視度越來越高，城市配電網結構方面的研究也日益增多，但有關多環網路聯絡結構的研究卻較少，本文以改進傳統單網環結構提高電網結構可靠性為目標，對多環網路聯絡結構的原理和優勢進行了分析研究。同時結合配電自動化技術，對基于兩者的配電自動化方案進行了初步設計。這主要是從配電自動化要求、聯絡點位置的選擇、方案的硬件配置以及相應的技術要求等幾個方面進行的分析研究。這對于實際生活中自動化配電網的設計和建設工作具有一定的指導和借鑒作用。

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［4］鄭毅，劉天琪，洪行旅，等.中心城市大型配電自動化設計方案與應用［J］.電力系統自動化，2012，36（18）：49-53.

明亮（1990—），男，漢族，黑龍江大慶人，本科；職員，研究方向：配網自動化；聶文昭（1989—），女，漢族，山東濟寧人，雙學位，研究方向：繼電保護；任坤龍（1988—），男，漢族，山東濟寧人，本科，職員，研究方向：調度運行。