基于供電可靠性探析10kV自動化配網的設計和應用

劉偉堅

摘要：城市配網系統在城市建設的過程中發揮著重要的作用。配網自動化技術對配電系統的工作效率和質量有著極大的影響，良好的自動化配電技術能夠提高電網整體的運行效率，為用戶提供安全穩定的電力。文章從供電穩定性和可靠性的角度出發，對10kV自動化配網的設計和應用提出了相關的建議。

關鍵詞：供電可靠性；10kV自動化配網；城市配網系統；配網自動化；供電網絡 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）22-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.006

工業生產規模的不斷擴大以及社會經濟水平的不斷提升使得全社會的用電需求量也在相應的上升，與此同時，對供電網絡的安全性、穩定性和可靠性也提出了更高的要求。配網的自動化技術是確保配電系統運行效率和質量的關鍵環節，因此也是當前相關電力研究人員重點研究的方向。本文以10kV電網為例，分析了配網自動化技術的設計和應用方式。

1 配網自動化的相關概念

所謂的配網自動化是指綜合了計算機技術、信息技術、自動化控制技術、電子技術、數字技術等現代化科學技術電網運行模式，它能夠實現對配電網的在線與離線管理，提高電網運行的安全性、穩定性和效率。配電網的自動化管理具體包括的內容有變電站的自動化、設備調度自動化、管理自動化等部分。應用配電網自動化技術不僅能夠實現對配電網的自動化管理，還為促進配電網向智能化管理發展奠定了良好的基礎，并提高了電網整體的運行效率和穩定，為用戶提供更高質量的電能，減少了電網維修的頻率和成本，能夠為電力企業帶來更好的經濟效益，因此在近年來配電網的自動化管理技術受到了人們廣泛的關注。

2 當前配電系統存在的主要問題

2.1 供電設備老化嚴重

當前我國使用的供電設備都已經有了較長的使用時間，很多設備都出現了嚴重的老化問題，其中一些使用頻率較高的設備，如變壓器、高壓開關、電纜等設備的老化程度尤為嚴重。甚至還存在設備已經到了使用年限，但還在進行使用的現象。這給配電網的運行帶來了極大的安全隱患。

2.2 配電網設計思想落后

我國的配電網設計理念嚴重落后于世界先進水平：首先，在設計規劃上缺乏整體的規劃理念，配電的結構單一，布局不科學；其次，許多低壓配電網仍然采用0.4kV的低壓母排并聯的方式進行電網的連接，電源的切換過程十分復雜繁瑣，無法確保供電的穩定性；最后，大多數備用電源的用量不到主供電源的一半，無法切實地起到應急的作用，甚至部分地區還在采用10kV和0.4kV架空線供電的方式，極大地限制了供電效率的

提高。

2.3 建設資金不足

我國在配電線路設計思想上的落后決定了我國對配電系統建設更新的重視不足，因此在配電系統的建設中往往存在資金不足的現象，配電網的建設質量也無法得到有效的提高。

3 10kV自動化配網的設計和應用

3.1 切投控制

要實現對配電網的自動化控制，不僅需要設計科學有效的控制計劃和方案，還需要采取一定的線路補償措施對電網中的有功和無功功率進行補償，只有這樣才能切實的保障配電網的安全穩定性。需要對配電網的相關參數進行一定的檢測，若檢測發現實際的控制投切參數與設計方案中的參數有出入，安裝在配電網中的補償器就會收到自動化控制系統發出的信號，執行切除的任務，從而對故障進行自動的檢測和排除，維持系統的正常穩定運行。若沒有檢測到數據的異常，補償器會收到控制系統的投入命令，并開始進入下一項工作。通過這樣的檢測過程，系統的安全性就有了更好的保障。當系統中的無功功率出現小于0的現象時，就說明系統中出現了無功反送的問題，這是由于過度補償所產生的，這時需要及時地啟動已經處于投入狀態的電容器，消除過度補償的問題。

3.2 通信協議

通信協議在配電網中的作用主要是對控制器以及控制系統進行一定的管理和規范，因此，設計好通信協議也是十分重要的。在通信協議中應當包括對各種數據的詳細說明，并能夠及時地傳輸給控制系統，確保信號表述的清晰和準確，防止出現系統操作失誤的現象。上位機與下位機之間信號傳輸的方式主要包括以下三種：首先，對系統投切的合理控制，也就是說在下位機接受到由上位機發出的指令和信號后，能夠準確及時地啟動投切動作。只有當數據包含了一定的狀態信息時，才能確保信息傳輸、應用、反饋時的準確性與時效性；其次，對數據包的連續確認。當上位機發出三次指令后，若控制器仍沒有做出任何響應，就說明系統發生了故障，信號無法被有效地傳輸出去。若檢測結果顯示系統處于正常狀態，就排除了系統故障的可能，上位機做出的指令就能夠得到及時的反饋，通信過程能夠順利展開；最后，參數回復。電容器的運行狀態是能夠被控制器實時監控的，并且控制器能夠根據電容器的運行狀況下發相應的操作指令，控制下位機進行投切。與此同時，下位機需要將自身的運行參數及時地反饋給上位機。通信協議的設計應當保障通信網絡與配電線路的有效結合，當前在最常用的通信網絡結構為EPON系統。EPON系統的具體結構如圖1所示：

4 10kV自動配網的應用分析

4.1 數據采集與監控系統

在配電網的自動化管理系統中，數據的采集和監控是一個重要的環節。具體的工作內容是對電網運行中的各種相關數據進行收集，并做好整理和分析的工作。在配電網的運行過程中，要對其運行狀態進行全面的監管，對各種運行的數據進行及時的記錄，從而為配電網今后的管理提供良好的參考。

4.2 故障診斷與斷電管理系統

故障診斷和斷電管理系統是根據用戶的通信狀況以及用戶的信息反饋，對配電網的運行狀態進行全面的檢查和診斷，并對電容器的切投進行控制，確保系統中的故障能夠得到及時的解決，防止故障的進一步惡化，造成更加嚴重的損失。此外，故障診斷和斷電管理還能讓檢修人員在最短的時間內了解更多故障發展的狀況，從而制定合理的應對措施，并將相關的數據進行記錄，提高日后故障檢修的效率。

4.3 地理信息系統

地理信息系統也是配電網自動化系統中不可缺少的組成部分。地理信息系統中的信息主要是通過變電站、變壓器、用戶等將獲取的地理信息傳送到管理系統中，并通過配電系統中的設備管理機制，對獲取的信息進行整合與分析，從而為配電網的自動化管理提供必要的數據和信息支持。有了地理信息作為支撐后，配電網自動化管理系統不僅能夠完成常規的任務，還能實現對營業系統電費的管理、電氣設備負載的管理，并能夠根據實際需求，形成科學合理的供電方案，從整體上提高配電網的工作質量和效率。

4.4 故障投訴電話

許多的配電網中都設置了相應的故障投訴電話。設置故障投訴電話的主要目的就是能夠為用戶提供信息反饋的渠道，從而及時的了解電網的運行狀況，對出現的故障進行及時的檢修，彌補自動控制系統中信息采集的缺陷，提高配電網的性能。將信息采集系統與數據分析以及監控系統進行結合使用，并加入無線通信技術能夠為用戶提供更高質量的服務，對電網的調度和管理也將更高效合理。此外，故障投訴電話的設置還能提高故障定位的準確性，從而加強維修的效果。配電網自動化管理系統中的模塊是采用相互獨立的設計方式，但又彼此聯系，確保了整體的功能，并能夠促進配電網自動化的進一步發展。

5 10kV配網的軟件設計及應用

10kV配網的自動化控制系統軟件主要分為兩個部分，分別是監控系統和數據庫。監控系統包括后臺監控程序、人機界面、協議轉換程序等部分。監控軟件主要使用微軟公司研發的Windows XP Professional操作系統下的軟件，后臺控制軟件則使用InControl軟件。InControl屬于多任務操作軟件的一種，且具有較高的實時性。與一般的PLC軟件相比，InControl具有更高的開放性和伸縮性，它能夠提供三種編程語言，并且對各國的編程語言都有較高的兼容性。自從InControl軟件在配電網自動化控制系統中得到應用以來，系統的故障處理和恢復效率就得到了明顯的提高，并且能夠處理的故障類型也更加多樣化。InControl采用的是圖文結合的控制方式，其中又分為中壓配電環網、低壓系統開關、警告信號等幾個部分，能夠直觀清晰地反映出系統的運行狀態，顯示出電壓、電流等相關的參數。數據庫的部分則包括報表、警告信號、參數運行曲線等內容。利用數據庫可以對任何設備在任何時間產生的歷史數據進行隨時的查詢，從而極大地方便了管理人員的查詢。根據歷史的數據信息還能夠生成數據曲線，對系統的運行趨勢進行預測和分析。

6 結語

配電網的自動化控制系統對于提高電網的運行質量和效率有著顯著的促進作用。在配電網自動化控制系統構建的過程中，要根據供電網自身的實際情況以及對供電的要求，制定最合理優化的方案。相關部門和人員要重視對配電網的自動化建設，提高10kV配電網的安全有效運行。

參考文獻

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[2]張亮.淺談10kV自動化配網的設計與應用[J].中國科

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（責任編輯：黃銀芳）