淺談配電自動化系統(tǒng)中多環(huán)路聯(lián)接的應(yīng)用

明亮　聶文昭　任坤龍

【摘 要】隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對供配電網(wǎng)工作的可靠性要求持續(xù)提高。傳統(tǒng)的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)已無法滿足要求，而雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)因成本及通道資源的原因又難以實現(xiàn)，因此基于環(huán)間聯(lián)絡(luò)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(huán)網(wǎng)路聯(lián)接的優(yōu)勢及其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)原理的進行了介紹，并結(jié)合配電自動化技術(shù)，從配電自動化要求、聯(lián)絡(luò)點位置的選擇、方案的硬件配置以及相應(yīng)的技術(shù)要求等幾個方面對配電自動化進行的分析研究。

【關(guān)鍵詞】多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò) 配電自動化 配電網(wǎng)

1前言

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

2 多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接的優(yōu)勢及其結(jié)構(gòu)原理

目前大部分城市的配電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，運行方式采用開環(huán)，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(fù)正常的區(qū)域供電，但其正常運行負載率只能達到50%。而多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接由多個環(huán)網(wǎng)單元組成，環(huán)網(wǎng)單元能夠?qū)崿F(xiàn)兩路電源進線，以及正常情況下的四路電源出線，還可根據(jù)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(jīng)濟性較高，更大的優(yōu)點是負載轉(zhuǎn)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(wǎng)運行的靈活性。

多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)是將多個單獨的單環(huán)網(wǎng)通過一路備用聯(lián)絡(luò)線連接起來。備用聯(lián)絡(luò)線具有與主干線一樣的線徑，通常通過順序開合兩端的聯(lián)絡(luò)開關(guān)實現(xiàn)正常充電運行。每一環(huán)網(wǎng)具有三路電源，包括兩路主用及一路環(huán)間聯(lián)絡(luò)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(huán)網(wǎng)采用的主用電源出自相同電源站，進行多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接可以實現(xiàn)不同電源站的電源提供，這樣大大提高了電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)對于上級電源站全站失電時的抵抗能力。相比于其它環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)只需一路聯(lián)絡(luò)線，就能實現(xiàn)對中小容量用戶的集中配供電。從而節(jié)約配電系統(tǒng)的出線資源，同時降低了舊系統(tǒng)的改造成本，改造難度也相對較小。

3配電自動化技術(shù)

配電自動化技術(shù)早在20世紀70年代就由國外提出的相應(yīng)的概念。近些年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，社會生產(chǎn)生活對用電的需求也快速增長。相應(yīng)的對于供配電系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性的要求，也越來越高。配電自動化技術(shù)由此應(yīng)運而生。配電自動化技術(shù)是一種將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)集成應(yīng)用于電力系統(tǒng)，特別是配供電系統(tǒng)的新型控制技術(shù)。該系統(tǒng)能夠充分利用各集成技術(shù)的優(yōu)勢和特點，實現(xiàn)對配供電網(wǎng)路上各子系統(tǒng)或設(shè)備的實時遠程監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。通常應(yīng)用配電自動化技術(shù)的系統(tǒng)相對來說都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各子系統(tǒng)綜合程度較高的系統(tǒng)性工程。

4. 配電自動化方案設(shè)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(xiàn)對配供電網(wǎng)中的高、中、低壓各等級范圍的電線網(wǎng)路的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能。這要求能夠?qū)┡潆娋W(wǎng)路的運行狀態(tài)參數(shù)（如電壓、電流、功率及電量等遙信信息）進行實時采集和監(jiān)測。相關(guān)的信息處理設(shè)備稱為線路終端。同時還需要遠程控制開關(guān)來根據(jù)反饋回來的信息進行判斷和控制，根據(jù)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(wǎng)中增加無功功率補償和調(diào)壓設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

4.1.2變電站自動化

變電站自動化是實現(xiàn)配電自動化的重要一環(huán)。考慮到變電站在供配電網(wǎng)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(wǎng)的控制性能影響很大。變電站的自動化主要要實現(xiàn)以下功能：電網(wǎng)中各電氣設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)測、遠程開關(guān)控制、與其它控制系統(tǒng)的互聯(lián)控制以及對通信數(shù)據(jù)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(tǒng)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(guān)重要。其主要功能是實現(xiàn)對用戶的電量需求及系統(tǒng)負荷進行調(diào)節(jié)和管理，以更好的實現(xiàn)供配電網(wǎng)路系統(tǒng)與用戶負載之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)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(shù)的核心，其主要是通過計算機技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)及通信技術(shù)等實現(xiàn)對配電網(wǎng)路的自動控制和管理。隨著配電系統(tǒng)的功能越來越強大，其結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)信息處理能力也需要得到相應(yīng)提高。作為一個管理系統(tǒng)，其需要將配電網(wǎng)路中的設(shè)備、線路及其運行情況與各網(wǎng)路節(jié)點的地理信息、自動繪圖功能結(jié)合起來，以實現(xiàn)更快速準確的信息處理和控制。同時，配電自動化技術(shù)要求配電管理系統(tǒng)的集成度更高。它不光能夠完成對整個配電網(wǎng)路系統(tǒng)各節(jié)點數(shù)據(jù)信息的實時采集，還要能夠?qū)⑸显V各分系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)更高效的管理。這主要包括：配電設(shè)備管理，運行狀態(tài)監(jiān)測，負荷管理，停電管理，計量計費，網(wǎng)絡(luò)分析，檢修管理等。

4.2確定聯(lián)絡(luò)點位置

多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)的聯(lián)絡(luò)點位置的選擇對電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)的投資成本及轉(zhuǎn)移負荷的能力等有著較大影響，它的選擇原則有性能最優(yōu)原則、保障重要負荷原則以及成本最小原則。其中性能最優(yōu)原則是為了實現(xiàn)配電系統(tǒng)性能最佳，使出現(xiàn)單位負荷失電并無法進行轉(zhuǎn)移的可能性降到最低，為了實現(xiàn)這一點，聯(lián)絡(luò)點的應(yīng)置于環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)上的重要負荷盡可能離環(huán)間聯(lián)絡(luò)點或主干線兩端近一點，從而實現(xiàn)該負荷所在處的失電及負荷無法轉(zhuǎn)移的可能性的盡可能的降低；成本最小原則是實現(xiàn)環(huán)間聯(lián)絡(luò)的建設(shè)成本最小，成本影響因素有多中但主要因素是聯(lián)絡(luò)線路的路徑長短，因此理論上在聯(lián)絡(luò)線路路徑最短時成本最小，也就是將聯(lián)絡(luò)線設(shè)置在兩回單環(huán)網(wǎng)距離最近的兩點之間。

4.3方案硬件配置

按照常規(guī)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(gòu)是系統(tǒng)遙信及遙測要求的必要裝備，環(huán)網(wǎng)應(yīng)配置帶有CT的負荷開關(guān)；終端工作電源需由配電自動化終端提供，終端應(yīng)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(shù)據(jù)存儲等功能；配電控制單元FA可實現(xiàn)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(wǎng)管系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)來說是必須的，同時需配備認證加密過濾技術(shù)。

4.4技術(shù)要求

系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計應(yīng)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(guān)系統(tǒng)的互聯(lián)互通及信息共享。系統(tǒng)軟件平臺的架構(gòu)一般采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)路管理系統(tǒng)在多平臺，多設(shè)備上的交融互通，滿足配電自動化系統(tǒng)的總體建設(shè)目標。另外，對于配電網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)兼容性和可持續(xù)性，以滿足未來發(fā)展對配電網(wǎng)升級改造的需求。

5 結(jié)語

隨著人們對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性的重視度越來越高，城市配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面的研究也日益增多，但有關(guān)多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究卻較少，本文以改進傳統(tǒng)單網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性為目標，對多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原理和優(yōu)勢進行了分析研究。同時結(jié)合配電自動化技術(shù)，對基于兩者的配電自動化方案進行了初步設(shè)計。這主要是從配電自動化要求、聯(lián)絡(luò)點位置的選擇、方案的硬件配置以及相應(yīng)的技術(shù)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(wǎng)的設(shè)計和建設(shè)工作具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

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