城網建設改造與配電系統自動化

劉恒池

（國網四川省電力公司北川羌族自治縣北川分公司 四川綿陽 622750）

城網建設改造與配電系統自動化

劉恒池

（國網四川省電力公司北川羌族自治縣北川分公司 四川綿陽 622750）

隨著我國電力行業的不斷發展，在城網建設和改造中，配電系統自動化建設越來越重要。本文介紹了城網建設和改造中配電自動化對其的影響，就城網建設和改造中配電自動化的作用展開論述，立足于城網建設和改造中配電自動化運用進行研究。為城網建設和改造各項目標提供一些可供參考意見。

城網建設改造；配電系統自動化；變電站

引言

電力系統往往地域分布廣，且大部分元件具有飽和、延遲和磁滯等物理特點，實施改造和控制較為困難。配電自動化是20世紀80年代提出的，并得到了廣闊發展。但是我國現階段城網建設和改造中的配電網自動化較弱，且極易出現損耗高和電壓質量差、可靠性低的問題。因此，針對城網建設和改造中的配電自動化探究式當前配電網建設和改造中繼續探尋。尤其是近幾年來農網改造更是為城網建設和改造提供了良好的市場機遇。換言之，實施城網建設和改造中的配電自動化對于損耗降低和管理水平提高，切實有效保障配電系統的穩定運行意義重大。

1 對配電網結構設計的影響

應用配電自動化技術，要求將每一條饋電線路所供負荷分成幾部分，并且保證每一部分負荷可由兩個獨立電源中的任一個供電。為滿足這一要求，除了任何一條配電線路主干線兩端都應有相互獨立的電源之外，還要在主干線路上安裝分段開關，安裝分段開關的數量和位置由配電系統自動化應用軟件的管理能力、所供負荷大小和分布等情況確定。在圖1所示配電網中，有代表性地繪制了幾條10kV饋電線路的主干線，每條線路都具備相互獨立的兩個電源，這兩個電源有的取自同一個變電所的兩臺主變，有的取自不同變電所。分段開關將兩個電源之間的饋電線路主干線分成四段，即將所供負荷分成了四部分。根據上述情況，在城網規劃與改造方案制定工作中，應結合本地具體情況，對中壓網結構和分段開關位置給予充分考慮。

2 對變電所監控系統選擇的影響

傳統變電所監控系統是由許多單項自動化裝置組成，其中包括各種繼電保護裝置、自動重合閘裝置、故障錄波裝置、遠動裝置、變送器和計量，測量儀表等。除遙信量、電能表的脈沖信號和經過變送器的遙測量送到遠動裝置外，各種保護自動裝置和儀表完全獨立工作，保護定值的整定以及故障錄波和故障測距數據的收集，都是在現場由人工進行。配電網自動化技術的應用，要求變電所選用監控系統，不論是一次設備操作還是保護投切、定值修改及故障錄波和故障測距數據的收集，都可以遠方實現。因此，城網規劃與改造方案中的變電所監控系統應全部采用綜合自動化系統。

圖1 某配電網結線示例

3 對城市變電所規模的影響

3.1 高壓主接線

現在，加強城市高壓送、配電網網絡結構建設已經取得了很大進展，許多中等城市已經形成了220kV環網或雙環網，供電方式由原來110kV中間變電所向市區終端變電所供電，發展成為由220kV中間變電所向市區220kV、110kV終端變電所供電。對于只有兩條高壓電源進線的變電所，為了保證在其中一回電源進線失電的情況下不損失負荷，傳統的做法是選擇適當的高壓主接線形式。一般來講，兩條電源進線和兩條出線的終端變電所，采用的主接線形式多是單母線分段；只有兩條電源進線的終端變電所采用內橋接線。這樣，當其中一條高壓送電線路失電后，失去電源的母線可自投到另一段帶電母線上，向用戶不間斷供電。對于只有兩條電源進線而無出線的終端變電所（不含企業變電所）來說，除了采用內橋接線外，還有一種簡化的主接線形式，即采用變壓器-線路單元接線，并且主變高壓側只裝隔離開關，不裝斷路器。采用這種接線形式的變電所與采用內橋接線的變電所相比具有占地面積小、節省投資的優點，很適用于市區中心的變電所；其缺點是：高壓送電線路故障或檢修時變壓器停運、變壓器故障或檢修時線路停運，從而增加了用戶的停電幾率。配電自動化系統可通過改變中壓網的運行方式，將受影響的負荷進行轉移，不會造成負荷損失和設備過負荷。下面以圖1所示接線圖為例進行說明。圖中共有八座110kV變電所，高壓配電網為雙回路雙“T”接線和帶“T”接的放射式接線兩種方式。甲、丁、戊、辛變電所高壓主接線形式為單母線分段；乙、丙、己、庚變電所都采用變壓器-線路單元接線，高壓側只裝隔離開關。假若給乙變電所和丙變電所的1號主變供電的線路失電時，乙變電所和丙變電所的1號主變停運，配電自動化系統通過改變中壓網的運行方式，使1號主變所帶負荷不僅向本變電所2號主變轉移，而且還轉移到與其相鄰的甲、己、庚、丁變電所，甚至會轉移到辛、戊變電所。這就是配電自動化系統采用的相鄰各變電所之間共同“挽救”即將損失負荷的一種方式，這里簡稱“互救”。通過上述分析可得出結論：有了配電自動化系統采用“互救”方式“挽救”即將損失的負荷，已經大大提高了供電可靠性，可以對變電所高壓主接線形式進行簡化。在制定城網規劃與改造方案時，有穿越功率的終端變電所的高壓主接線形式可采用單母線分段，只有進線的終端變電所的高壓主接線形式應采用變壓器-線路單元接線，主變高壓側可只裝隔離開關。

3.2 主變壓器容量和臺數

以往變電所規劃方案中，要求對地區性孤立的一次變電所，考慮安裝三臺變壓器；對主變容量的選擇提出下列要求：變電所內裝設2臺以上變壓器時，其中一臺停運后，剩下的變壓器容量應保證該所全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。不難看出，此要求有兩項含義：①允許損失少量負荷；②變電所“挽救”即將損失負荷的方式采取的是“自救”方式，即一臺主變因故停運時，其負荷只轉移到本所其他主變。隨著時間的推移，人們的觀念逐漸發生了變化。

近幾年，三種情況的出現，使人們對負荷問題有了新的認識。①智能化家用電器的普及率越來越高，隨著人們物質精神文化生活水平的提高，人們對電這種商品的依賴性越來越強。②我國發電能力已超過了電網的供電能力，供電網落后已是限制人們用電量的主要因素。③隨著電力體制的改革，電力市場的逐漸形成，供電企業要想在競爭中謀生存、求發展，就必須追求利潤最大化，而提高售電量是增加利潤的主要手段之一。所有這些，促使人們采用配電系統自動化技術這一有效的措施，提高供電可靠性，縮短用戶的停電時間，以達到增大售電量的目的。配電系統自動化技術的應用，使得變電所對即將損失負荷的挽救方式由“自救”發展為“互救”，因此，對傳統的變壓器容量和臺數的選擇方法都會有影響。

3.2.1 變壓器容量

在傳統的變電所“自救”方式下，對于只有兩臺主變的變電所，為了保證一臺主變停運時盡量減小負荷損失，人們曾采用增大主變容量的方法。但這種方法有一定的局限性。例如，在110kV變電所中，如果將變比為110/10kV的主變容量增大到50MVA，將會引出兩個問題。①為了把10kV母線三相短路電流限制在20kA以下，多數情況下要選用高阻抗的變壓器，這就人為地增大了變壓器的無功損耗，相應要增加用于無功補償的并聯電容器組容量。②對于高壓側只裝隔離開關的主變，變壓器投切時將會影響其他變電所供電。《電力變壓器運行規程》中規定：可用隔離開關投切110kV及以下且空載電流不超過2A的變壓器，并且在使用裝于戶內的隔離開關進行此項操作時，需要在相間安裝耐弧的絕緣隔板或經本單位總工程師批準。容量50MVA、電壓110kV的兩繞組變壓器的空載電流在2.6A左右。按此規定，在投切空載電流超過2A的變壓器時，必須先斷開高壓線路，這不僅增加了運行人員的操作量，也會影響由同一電源線路供電的其它變電所的供電。所以，在城網規劃與改造的方案中，建議選用的變壓器（變比110/10kV）容量不超過40MVA。

3.2.2 變壓器臺數

在傳統的變電所“自救”方式下，為了提高供電可靠性，保證一臺主變停運時盡量減小負荷損失，除了增大每臺主變容量外，對于地區性孤立的一次變電所，增加變電所中主變臺數也是人們采取的一項措施。配電系統自動化技術的應用，使得變電所對即將損失的負荷能夠進行“互救”。所以，在變電所內安裝三臺及以上主變壓器的方案已不宜再采用，建議在城網規劃與改造方案中，每個變電所只裝設兩臺主變壓器。

4 結束語

綜上所述，伴隨著我國電力行業的發展，城網建設和改造中配電自動化的重要性愈發凸顯。而配電自動化也將有效推進我國電力市場和電力工業的發展，不斷增強供電能力，提升供電可靠性，切實有效推進城網建設和改造，為電力經濟創造效益。

[1]王明俊.城網建設改造與配電系統自動化[J].中國電力，1999，32（10）：74～78.

[2]宋艷冰，劉玉濤，魏凱.淺析城網建設和改造中的配電自動化[J].城市建設理論研究：電子版，2016（10）.

[3]沈毅君.杭州地區城網配電自動化系統設計與研究[D].華北電力大學，2015.

TM727.2

A

1004-7344（2016）35-0066-02

2016-11-19

劉恒池（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事城市配網管理技術等相關工作。