城市配電網(wǎng)自動化與網(wǎng)絡結構優(yōu)化分析

林世佳

摘要：本文簡述城市配電網(wǎng)自動化的含義，分別從短路終斷、傳輸可靠性兩方面闡述電網(wǎng)自動化現(xiàn)狀，從技術原則、科學規(guī)劃、結構優(yōu)化三方面闡述城市配電網(wǎng)的自動化和網(wǎng)絡結構的優(yōu)化方案。

關鍵詞：配電網(wǎng);網(wǎng)絡結構;自動化;結構優(yōu)化

引言：城市電網(wǎng)中配電自動化主要是指利用通信技術和計算機技術等對電網(wǎng)設備展開實時監(jiān)控，保障電網(wǎng)設備自動運行。通過將網(wǎng)絡結構進行優(yōu)化，保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定，促使城市配電網(wǎng)逐漸發(fā)展，提高配網(wǎng)管理水平。

1 城市配網(wǎng)自動化含義

當前，大多城市使用了配電網(wǎng)自動化技術，但是隨著城市人口逐漸增加，電網(wǎng)管理工作難度逐漸增加。為保障電力穩(wěn)定供應，將電量均等分配給各個用戶。在配網(wǎng)自動化過程中，應用自動化網(wǎng)絡技術可通過電子設備管理電網(wǎng)，這種控制方式不但可高效控制城市配電網(wǎng)中的各種設備，而且還能減少管理過程的人力投入。在自動化技術的應用下，可保障電力穩(wěn)定供應。面臨著城市中密度較高的建筑群，需要對配網(wǎng)結構進行優(yōu)化，在保障電力正常供應的前提下，簡化線路結構，便于電網(wǎng)施工的同時，保障城市配網(wǎng)的經(jīng)濟效益[1]。

2 城市配電網(wǎng)自動化現(xiàn)狀

在城市電網(wǎng)檢修過程中，常出現(xiàn)光纜與通信終斷情況，提高了檢修工作數(shù)量，影響電網(wǎng)的安全運行。傳統(tǒng)業(yè)務模式下，需要維修人員到達故障地點，對電纜設備展開維修，不但效率低，同時可靠性不能得到保障，因此有必要通過自動化系統(tǒng)強化對配電網(wǎng)故障自動檢測。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡連接主要是電路和硬件之間搭接，即使可保障各項業(yè)務連接，同時也產(chǎn)生端口浪費問題，在轉(zhuǎn)接電纜過程會產(chǎn)生故障，影響電路穩(wěn)定運行。

3 城市配電網(wǎng)自動化和網(wǎng)絡結構分析

3.1技術原則

在城市配電網(wǎng)自動化過程中，應遵循可靠性、分散性、簡化性等原則。同時配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的設備、通信系統(tǒng)以及電源等也應合理規(guī)劃，以分級處理自動化的方式，保障按照城市實際需求分配電力。其中，可靠性指的是在應用配網(wǎng)自動化技術時，保障供電源隨時處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時主站、網(wǎng)架以及通信設備也保持穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣才可保障城市配電的穩(wěn)定性。分散性指的是配電設備的分散以及配電環(huán)節(jié)的危險性的分散。由于電網(wǎng)中的配電設備需要按照城市需求，合理確定型號，不同型號的設備存在不同的功能及特征。如使用重合機械相關設備時需要注意一次性故障對機械產(chǎn)生的損傷。在自動化過程應單獨設計主站內(nèi)部的各類控制軟件，保障所有設備中的各項功能可在運行過程高效配合，防止對設備造成整體性損傷。由于配網(wǎng)系統(tǒng)較為復雜，在各類配電設備運行時，基礎元件如果被損壞，就會造成巨大后果。因此為保障城市用戶的安全、穩(wěn)定用電，應盡量使用簡單的設備和線路，同時落實設備的日常檢查，保障其穩(wěn)定運行。

3.2科學規(guī)劃

要提升配網(wǎng)自動化的應用水平，應合理劃分網(wǎng)結構，按照城市中不同區(qū)域的實際需求進行規(guī)劃，并使用分段管理的方式保障各區(qū)域的自動化配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在管理過程中，一旦某一區(qū)域的配網(wǎng)出現(xiàn)故障時，相關人員可根據(jù)自動化系統(tǒng)的信息，及時將故障區(qū)域和其他區(qū)域之間相互斷開，避免其他區(qū)域中的設備受到損傷，保障配網(wǎng)系統(tǒng)的整體安全，降低故障發(fā)生時造成的損失。在規(guī)劃過程，要保證自動化系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行，相關人員應使用先進的計算機設備準確控制配電設備，以便正確處理系統(tǒng)中的故障信息。此外，還應優(yōu)化配網(wǎng)線路中的各種零部件的配置，保障零件可抵御惡劣的自然環(huán)境，延長其使用年限。配網(wǎng)站為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的調(diào)控中心，因此還應落實對配網(wǎng)站的規(guī)劃，在建立配網(wǎng)站以后，及時檢查配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，并對各種電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)展開在線分析，利用配網(wǎng)站一體化特征，高效控制和管理分散的配網(wǎng)設備[2]。

3.3優(yōu)化方案

3.3.1優(yōu)化環(huán)狀結構

對配網(wǎng)的環(huán)狀結構展開優(yōu)化過程，應結合當前環(huán)狀網(wǎng)絡中的實際問題，將饋線功能實現(xiàn)自動化，以構成開環(huán)運行的供電形式。在此網(wǎng)絡結構當中，需要變電站開關、斷路器、保護器以及負荷開關之間相互配合，才能保障線路的的安全運行。合理選擇開關的開閉情況，盡量減少變電站中饋線受到?jīng)_擊的次數(shù)，以此減少在配電站中產(chǎn)生的保護動作的次數(shù)。在線路中設置終端配電單元，并將其作為饋線自動化基礎處理通信系統(tǒng)。在處理過程中，將電路的開關設置在分閘兩側的位置，這樣當內(nèi)側的開關處于閉合狀態(tài)時，剩余的開關一旦存在故障，此時另一側的開關即可迅速啟動保護裝置，對故障進行處理。當配電終端產(chǎn)生電流故障的時候，利用自動化系統(tǒng)內(nèi)的終端設備可立即判斷出產(chǎn)生故障的位置，同時將兩側開關之間的線路斷開，及時將故障位置和其他線路之間隔離。

3.3.2優(yōu)化架空電網(wǎng)

在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，應用了電流分段器和重合器，此裝置的應用促使配網(wǎng)線路實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電條件下的自動化配網(wǎng)，同時降低了線路的實際運行條件。例如：在電網(wǎng)建設環(huán)節(jié)受到資金限制，導致線路出現(xiàn)不集中負荷時，安裝分段器以及重合器的系統(tǒng)可以便捷的操作方式，快速將故障區(qū)域進行隔離，并將供電切斷，有效提升電網(wǎng)運行的可靠性。以某段重合器與分段器組成的環(huán)網(wǎng)供電線路為例，線路兩端設置CB1和CB2斷路器，在CB1端設置重合器S1，在CB2端設置重合器S2，兩個重合其之間存在電阻R。此供電線路中，當經(jīng)過時間間隔T1時，CB1 與CB2之間出現(xiàn)重合時，線路中CB1 和S1之間存在故障F1，此時CB1斷路器即可對故障電流展開檢測。當故障屬于永久類型時，CB1和CB2斷路器難以重合，并開斷鎖閉;當檢測故障為瞬時故障類型時，此時CB1和CB2斷路器就會重新重合，快速恢復線路的供電。經(jīng)過時間間隔T2之后，當重合器能檢測到R處的失壓情況并且重新合閘時，就可成功將供電轉(zhuǎn)移。當S1和R之間產(chǎn)生故障F2時，斷路器就會檢測到開端的故障電流，電流被S1檢測到之后，在電流經(jīng)過以此分閘過程，CB1和CB2能重新重合。

3.3.3優(yōu)化輻射結構

在城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)的交匯位置處常使用輻射電源作為供電形式，其中將重合器以及分段器等合理設置，并通過合理配合，保障電網(wǎng)線路的故障隔離以及供電恢復過程實現(xiàn)自動化。在優(yōu)化輻射結構過程，主要是將重合器設置在輻射網(wǎng)絡結構當中，此重合器能可同時和多個分段器之間相互配合，并將其設置在變電站內(nèi)的斷路器之上。由于此重合器具有二次重合的功能，因此當線路運行環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障時，即可迅速將電源切斷，減小主變設備受到周圍線路短路故障的沖擊，同時還能按照分段器、重合器二者實際需求，保障線路二次重合的功能。此外，當應用此結構過程中，若線路產(chǎn)生故障，就會導致配網(wǎng)整體產(chǎn)生跳閘，這一問題直接對周圍沒有出現(xiàn)故障的線路的供電受到影響，同時在系統(tǒng)維護過程需要消耗大量的人力和財力，因此，此結構主要適用于城鄉(xiāng)結合區(qū)域[3]。

3.3.4優(yōu)化開關站保護

為保障配網(wǎng)自動化以及開關站之間相互匹配，應采取相應的保護配置方案。例如：將斷路器設置在配網(wǎng)開關站的進出線位置，進線位置的斷路器可不使用保護措施，但是當開關站存在斷路線路時，應使用加速保護的方式以及反時限流保護等，城市內(nèi)的低壓配網(wǎng)線路存在斷路故障時，開關站即可產(chǎn)生保護動作，將斷路器跳開，上級變電出口將斷路器閉合，迅速為電網(wǎng)恢復供電。

4 結束語

總而言之，城市的配電網(wǎng)自動化和網(wǎng)絡結構在電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展過程中得到了巨大改善，配電網(wǎng)在電力通信過程也取得了明顯發(fā)展。電網(wǎng)自動化以及結構優(yōu)化環(huán)境下存在多個接口，并能實現(xiàn)靈活組網(wǎng)，應用過程可靠性較高。電網(wǎng)運維人員應結合電網(wǎng)自動化過程的實際情況優(yōu)化網(wǎng)絡結構，保障城市電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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[3]李根，殷潔.城市配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設發(fā)展和效益分析[J].低碳世界，2019，9（01）：142-143.