配網結構的優化及配網自動化分析

劉將 李化彪 陳良 劉德洋

摘要：配網自動化就是指通過現代通信技術、電子技術、網絡技術以及計算機技術等和電力設備相結合，和電網事故的監控、保護、計量等相關的管理工作相互融合，改善供電質量。通過對配網進行結構優化以及能夠自動化改造，提高配網供電可靠性，提高電網的穩定性。

關鍵詞：配網自動化;結構優化;網絡結構

隨著社會工業化水平的不斷提高，社會對電力的需求量越來越大。電力市場發生了很大的改變，為了保證充足的電能質量，減少配網供電過程中發生的電力安全事故，提高配電網的可靠性，電力部門開始大力建設中低壓電網。城市配電網在國家設計指導方針不斷進行改造和建設，網架結構配網以及配網供電可靠性得到明顯的提高。

1.配網結構優化及配網自動化的必要性

配電網是由架空線路、塔桿、配電變壓器、隔離開關、電纜、無功補償電容及一些附屬設備組成，在電力網中起著重要分配電能作用的網絡，可分為城市配電網、農村配電網和工廠配電網。配電網一般采用閉環設計、開環運行，結構呈輻射狀，由于配電線路的R/X較大，難以保證在輸電網中常用的這些算法在配電網的潮流計算中其收斂性。當前，為滿足人們用電需求，須采取優化配電網供電，改造配電網自動化等手段來提高供電網絡的安全可靠性。

2.配電網的結構形式與不同結構所對應的自動化方案

2.1環網形式

2.1.1對網絡結構進行優化

通過對網絡結構進行優化，解決電網結構問題。通過大量自動化饋線的使用，構建供電環網，實現供電網絡的開環運行。此外，在開關的斷路器和配電室內環網負載開關位置安裝兩個變電站，通過變電站和斷路器的相互配合，完成保護工作，其中，配合時間差為0.3秒。電網環路開關的控制在電網優化過程中起到的主要作用有：饋線開關受線路變化的影響變小;通過開關的閉合調節變電所的電路，從而實現變電站的饋線保護系統，達到有效降低系統失誤的目的。

2.1.2環網結構的設計

在配網結構框架上安裝網絡終端，使電網結構具有自動智能識別功能，從而實現配網的自動化。利用該技術實現自動化的原理主要是控制電路開關的閉合來實現自動控制，將中間的開關分閘，外部的四個開關與內部的一個開閉所合閘，如果電路開關在工作中出現故障，開閉所內部的開關就會實現斷路器的功能，會自動切斷故障電路，此時，故障電流就會改變流向，流向配電終端的第一個開關，第二個開關的電流自動切斷。與此同時，終端控制會發揮其故障修復功能，通過隔離故障電路實現電路系統的保護功能，并通過閉合相關聯絡開關，恢復正常供電。對電路進行環網的自動化改造具有很大的優勢，可以通過開閉所的位置調節設置子站，對系統中的饋線進行優化，從而實現配電網信息系統的自動化管理。

2.1.3環網結構的自動化優化方式

需要在環網結構中安裝一個可以自動識別的網絡客戶端，通過信息的傳遞對所有環網中的線纜進行實時的檢測與集中的保護，遇到故障會進行相應節點的告警，從而達到自動化優化的方式。另外，當兩路開關中的一個開關出現問題之后，可以自動的倒換，然后在集中告警上顯示故障開關，這樣，一是可以直接處理故障問題，避免由于一路開關問題導致環網結構受損，二是通過集中告警可以實時的出現環網結構的故障，便于巡檢人員的及時發現和及時處理，真正做到自動化分析和處理，實現故障隔離。

2.2架空配電網的優化

在改造配電網的過程中，通過供電網絡的聯絡開關閉合調整，進行架空配電網的改造，實現環網結構的開環工作。如果在考慮成本問題的前提下想要減少配電網中的負載聚焦，在電網進行配電的過程中，可以利用分段器或重合器的配合實現配電網自動供電的目的。這種配電方法優點在于轉移供電線路便捷，斷開故障電路的維修操作簡單，可綜合提高電網的可靠性和電網的供電性能。

2.3優化輻射狀配電網

輻射狀配電網結構的供電方式是目前國內農村主流的配電方式。通過多臺分段器和單臺重合器的配合構成輻射狀的配電線路，實現從故障隔離到恢復供電的自動控制。此外，故障線路的指示器在連接重合器的過程中，有效的判斷故障點的位置。同時，要完善輻射狀的配網結構，必須在變電站的出線位置的斷路器上安裝重合器，通過二次重合與多臺分段器才能實現有效配合。在配電網線路出現故障時，通過重合器切斷故障電流，就可有效的解決重合器和分段器配合過程中的二次重合問題，可以大幅度減小故障電路的檢修時間。輻射狀配網結構也有其不足之處，當任意一條線出現故障時，其它線路都會出現跳閘現象，影響供電的穩定性，對供電造成大范圍影響，因此，輻射狀配電網結構的供電方式無法滿足城市的供電需求。

3. 配電網的自動化通信

3.1自動化系統

隨著城市化進程的不斷推進及人民生活水平的不斷提高，用電用戶對電力的需求量越來越高，對電力質量需求也越來越高。配網自動化在電力系統中發揮著重要作用，在國內電力自動化領域的應用日益廣泛，已成為電力行業未來發展的趨勢。雖然配電網實現自動化的基礎是通信技術，但是在實際應用中需要選擇與國內配電網現狀相匹配的通信方式，配電網的自動化通信才能順利實現。通過通信技術、電子技術以及計算機網絡技術的綜合應用，逐漸形成了自動化的配電網絡，此外，在配電網內部將配電網數據、用戶數據、線數據、離線數據、電網結構與地理圖形的有效結合，最終實現現代化的配電網管理系統，促進配電系統供電的智能化發展。

3.1.1通信網絡結構

在配網自動化系統中，通信系統通常完成配網和區域站的功能，擁有非常重要的地位。通信系統中的主站和子站的信息量傳輸往往較大，而且對于通道數據傳輸速度的要求很高，由于其節點較少的特性，可以選用光纖環網或者光纖以太網實現高速的通信傳輸。雖然光纖環網技術的應用更為成熟，但是光纖以太網具有更優的性能，是未來發展的主要趨勢。

3.1.2通信方案

通信方案的內容豐富，主要包括子站之間、主站對現場單元、主站對子站、子站對現場單元以及現場單元之間的通信。主站對子站以及主站對現場單元之間的通信是目前國內實施試點主要的通信方案。饋線是子站中常用的一種通信方式，但饋線的結構相對復雜，而各地的供電特點不一致，因此，想要找到匹配的供電模式非常困難。現階段，國內常用的通信模式有光纖、載波、無線等方式，但結合實際狀況，混合通信方案是最有效的。

3.2配電網自動化的實現

配電網工作的重點內容是實現快速準確的通信。針對配電網覆蓋范圍大、面積廣等特點，廣泛的應用光纖、載波等通信方式，既便于安裝，又可以最低的成本實現安全可靠的通信效果。配電網實現通信的自動化主要通過多種混合方式實現，主干道光纖通信具有通信量大、速度快、信號強、抗擾性能好、保密性高等特點，是目前城市中應用最廣泛的通信技術。但主干道光纖通信的設備成本高、安裝復雜等特點，其發展在一定范圍內收到限制。無線擴頻通信技術在實際應用中，其主要劣勢在于繞射能力薄弱和易受到障礙物的阻擋，因此，此技術適合在平原地區的農村使用。

4.結束語

綜上所述，電力系統想要保障運行過程的安全性以及穩定性，需要促進配網結構的優化以及配網自動化水平的提升，配電網工程是供電網絡的基礎，特別是近年來社會的快速發展，對于供電水平提出了更高的要求，促進配網結構的優化以及配網自動化的發展能夠減輕管理人員的勞動負擔，大大提升供電可靠性，切實為我國經濟水平的發展貢獻應有的力量。