10kV配電自動化的設計應用

白雪 林瑞安

摘 要：10k V智能配電網是城市電網的重要組成部分，國家電網公司新發布的《配電網規劃設計技術導則》（Q/GDW1738-2012）對配電網規劃設計中的區域劃分、負荷預測、電網結構、設備選型以及計算分析要求等進行了規范。結合新頒布的導則，從配電自動化的構建等方面，結合某縣實施的配電自動化的應用實例來闡述配電自動化的應用。

關鍵詞：配電網;自動化;設計;應用

前言

隨著信息化程度的不斷提高，對電網自動化程度的要求也越來越高，國家電網對配電自動化工作越來越重視，投入的建設資金也逐年增加。

1. 配電網自動化的情況簡介

向電力客戶提供穩定不間斷優質的電能是電力行業的基本職責，在強化配電網一次設計案基礎上，把配電自動化及其通信、信息采集智能化提高到十分重要的位置。

（1）按照設備周期管理要求，通過對配電網各控制節點開關的實時監測和控制，在配電網故障時及時隔離故障點，縮小停電范圍，盡快恢復非故障區域的正常供電。在項目設計時合理選用開關設備及其信息采集系統，對配電線路聯絡開關、必要的分段開關配置“三遙”

（遙控、遙信、遙測），對支線開關節點實現遙信、遙測[1]。

（2）配電網絡通信系統根據配電區域的現場情況選擇通信方式，如架設光纖、無線網、滿足配電自動化等通信技術要求，縣級公司目前主要采用租用社會公共通信設備通道[2]。

2. 10kV開關設備滿足配電自動化的要求

要實現10kV電網的自動化，應根據配電網結構來進行規范，以電纜線路為主的城市電網，配電線路主要通過環網柜來實現電網線路的連接，環網柜的配電自動化主要選擇配電自動化站所終端（DTU）來實現;架空線路的配電自動化通過柱上開關來實現，柱上開關的配電自動化通過配電自動化饋線終端（FTU）來實現，主要考慮這幾種設備的要求[3]。

2.1 ?環網柜基本要求

環網柜基本要求是：進線選擇負荷開關，出線選擇斷路器;進線負荷開關預留IA、IC兩相CT（0.5S計量、5P10保護）、零序 CT;出線斷路器預留 IA、IC兩相 CT（0.5S計量、5P10保護）、零序CT;采用電操機構DC48V（見表1）。

2.2 ?DTU基本參數要求

每個環網柜的DTU都按照8間隔配置，應統一標準，方便安裝施工。對于預留有安裝空間的環網柜，選配戶內遮蔽立式DTU，對于未預留安裝空間的環網柜，選配戶外立式DTU;對于光纜可以覆蓋的環網柜，對應DTU考慮選用光纖通信。對于光纜無法覆蓋到的環網柜，對應DTU考慮選用無線通信方式。

2.3 ?柱上開關基本要求

柱上真空開關和不實現自動化的開關設備沒有太大區別，主要在操作機構上要選擇電磁操作機構或永磁操作機構及其配套的電流互感器、航空插頭按國網推薦配置參數。

2.4 ?FTU基本要求

FTU 需匹配對應的一次柱上開關，當一次柱上開關為彈簧操作機構時，FTU需為操作回路需匹配彈簧操作機構，當一次柱上開關為永磁操作機構時，FTU需匹配永磁操作機構。為便于操作建議選用箱式FTU，箱體結構要求采用304不銹鋼材質，同時箱體需預留4G通信模塊天線開孔。

3. 應用實例

某縣配電自動化實施的情況如下：某縣為C、D 類供電區域，某縣供電面積 1289.6 平方公里;現有10k V 線路 58 條，其中公用線路 49 條，用戶專線 9 條。

（1）縣實施區域內架空網采用的結構主要為單聯絡、輻射式，電網采用的結構主要有單射式、單環式，平均分段數1.55。供電可靠性約為99.9%;滿足接入自動化主站的要求，截至2017年底，改造10k V配電線路21條，自動化覆蓋率達42.86%。配電網主要采用架空線路為主，城區部分地段為電纜線路，目前，工程主要是柱上開關及FTU來實現。2018年改造10k V配電線路25條，使自動化覆蓋率達93.88%。2019年提升改造10k V 配電線路 3 條，使用中的配電線路自動化覆蓋率達95%以上。

（2）通過對電網配電自動化改造，配電開關設備均采用“三遙”（三遙當二遙使用）方式，并配置無線通信模塊。主站通過無線系統通信，記錄開關跳合閘狀態，實現配電開關設備“二遙”;通過過壓故障告警、過流故障告警、欠壓故障告警、漏電故障告警等狀況及時告知運維操作人員，提高了搶修效率[4]。

（3）結合本區域的電網特點，縣配電網饋線自動化實現方式采用故障定位式/就地型重合器式。10k V配電線路采用了電壓型保護（就地型饋線自動化），該型保護采用的保護邏輯為失電分閘，得電合閘，再配以變電站重合閘，可使線路快速分離故障區段。

（4）由于架空線路的結構特點，干線分段與聯絡開關，均需要采用FTU實現配電自動化功能;每個開關安裝電壓互感器為FTU提供電源，并采用蓄電池或儲能裝置為后備電源，一旦線路停電，也能夠進行操作。FTU 電源模塊應采用 24V 蓄電池充電和通信設備供電，電池容量不小于7Ah，確保交流失電后，能夠供電時間大于等于8小時，終端應具備蓄電池自動充放電與電池狀態監測功能;FTU具備串口、以太網及無線通信功能。

（5）由于FTU具有電源模塊及通訊模塊，當線路開關跳閘時，可迅速根據報文分析故障區域（FA），提高線路搶修速率，減少線路搶修時間。2019年8月10k V苦竹線由于車輛撞斷20#桿，造成10k V苦竹線D01過流1段動作，動作電流1300A，遠程看到報文后即分析故障區域范圍，將原本需要巡線1小時的時間大大縮短。2019年9月10k V赤水線遭到雷擊但未斷線，線路由先失電分閘，后變電站重合閘動作，重合成功后，線路所帶臺區未感到停電。供電可靠性和客戶滿意度得到了較大的提高[5]。

（6）針對本縣的具體情況，架空混網純支線加裝遠傳型故障指示器，采集線路狀態、終端裝置檢測的饋線故障信號、終端裝置異常信號;故障指示器采用架空線路懸掛方式安裝。通信主要是依靠同桿架設的通信電纜和租用移動公司通道。針對無架設光纖的站點，應采用無線公網，通過運營商內部的虛擬私人網絡（VPN）系統通信，將信息傳送至電網運維主站，通過幾年的實際運行，能夠達到運維要求，沒有出現異常故障[6]。

結束語：

配電自動化網是智能電網建設的重要組成部分，2017 年以來實施的配電自動化工程，極大地提升了配電運維水平，在配電線路發生故障停電時，主站第一時間掌握故障區域，及時隔離故障點恢復其供電。通過配電自動化系統的實時記錄，將各節點的負荷增長變化及運行數據留下珍貴數據，為電網規劃建設提供依據。特別要關切的是保護整定必須更加精準，開關設備的維護按規范及時進行。隨著縣域經濟的不斷發展，社會電能需求的不斷增長，推動了縣域配電自動化的發展;在為城鄉提供優質的電能的同時，推進了配電網的自動化、智能化更好地為地方經濟建設發展，為人民生活質量提高提供更加可靠、優質的電力。

參考文獻：

[1] 王軍鋒.論城市智能配電網的應用[J].中國信息化，2017（12）.

[2] 田鵬，趙俊光，王衛平.一種智能實用的城市配電網規劃方法[J].陜西電力，2017，40（2）：13-17.

[3] 國家電網公司.關于明確20千伏供電區范圍的通知[發展規二（2010）231號][Z].北京：國家電網公司，2016（10）.

[4] 金勇，劉俊勇，魏震波，等.特/超大型城市智能配電網調度高層應用[J].供用電，2017，28（2）：18-22.

[5] 汪穗峰，張勇軍，任倩，等.配電網可靠性定量分析研究綜述[J].繼電器，2008，36（3）：79-83.

[6]吳佳偉.智能電網中無線傳感器網絡技術的應用研究[J].供用電，2018（4）：17-21.