住宅區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動化分析

吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

住宅區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動化分析

吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

現(xiàn)在社會發(fā)展非?？焖?，包括社會經(jīng)濟的大力發(fā)展和人文素質的進一步提高，人們對自己生活和居住的條件要求越來越高，越來越追求完美。除了關注我們居住的小區(qū)的交通、位置、戶型配置和周邊環(huán)境外，人們現(xiàn)在進一步關注小區(qū)的供配電自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定和技術性，本文深入闡述和討論了現(xiàn)在住宅區(qū)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動化技術，讓人們了解其目的和意義，提高人們對自己所居住環(huán)境電力設備的了解，也可以進一步提高住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的管理和穩(wěn)定安全的運行。

住宅區(qū)；供配電；自動化

0 引言

現(xiàn)在城市的規(guī)模和規(guī)劃已經(jīng)比以前進步和擴大的很多，人們生活水平已經(jīng)提高了許多，國民經(jīng)濟不斷快速猛烈地的增長，進而演變成現(xiàn)在城市居民集中式地規(guī)劃到住宅小區(qū)居住，取代了原來的分散式住宅建設。這樣一來，既節(jié)省了我國有限的住宅面積，滿足更多人需求，還對居民安全和同意居民居住管理起了很大作用，是社會主義現(xiàn)代化建設的必然所在。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的主要組成所在，輸電網(wǎng)和配電站是靠近電力設備系統(tǒng)終端的關鍵，用戶的用電設備室直接接收電力資源的系統(tǒng)終端，其中，整個電力系統(tǒng)需要由調控中心來統(tǒng)一管理。穩(wěn)定安全的電力系統(tǒng)是居民和用戶們最先考慮的標準；科學技術領先的供配電系統(tǒng)也會使居民覺得必不可少；適合居民經(jīng)濟范圍，合理利用自己有限資源的店里系統(tǒng)也是居民和用戶要考慮的不可或缺的因素。因此，設計和搭建一個科學的合理的住宅區(qū)供配電系統(tǒng)在當今時代顯得迫切重要。

1 居民用電負荷分析

1.1 供電電源

首先分析和應對住宅區(qū)高壓供電的建設，小區(qū)供電和配電管理中心為10kV變電站，其實由電力系統(tǒng)的開閉站供給每個住宅區(qū)的配電管理中心，結合其開閉站管理中心10kV，為了解決10kV變電站輸電線路開關的控制不到位，提高變電站自身的供配電能力，電力系統(tǒng)一般會采用10kV雙電源，而且其具有雙射頻或者單環(huán)網(wǎng)轉換的形式。

每當住宅區(qū)居民家庭用戶僅僅有三級或者三級左右的用電負荷時，110～35/10kV區(qū)域的變電所中的一些10kV供配電回路是當時供電電源可取自的唯一附近回路。如果幾名住宅區(qū)只同時具有不到三級或者說一級和二級用電負荷的時候，供配電系統(tǒng)只能通過電源線路數(shù)量和變壓器數(shù)量來確定局域變電所的供電電源?？傊?，《建筑設計防火規(guī)范》嚴格限制和規(guī)范了 當今居民住宅區(qū)的用電負荷，包括其他的事業(yè)單位公司用電和公共設施都必須嚴格遵守其規(guī)范。

1.2 部分用戶用電規(guī)劃

現(xiàn)在社會的現(xiàn)代化程度已經(jīng)大大地提高，科技也在不斷快速的進步，人們用電也不斷提高，居民住宅區(qū)的用電負荷數(shù)也超乎想象地增長，導致供配電系統(tǒng)日益負荷，慢慢達到了飽和狀態(tài)。我國南北方溫度差別比較大，在靠近北方一些地方，住宅區(qū)居民用戶家庭需要使用電暖氣，南方許多地方很長時間內需要開啟空調風扇等用電設備，粗略算一下這些用戶的用電負荷量，可以推算供配電系統(tǒng)的控制范疇的伸縮量。

2 供電方式及設計

2.1 單環(huán)網(wǎng)供電方式

住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)強電單體設計需要考慮到用戶需要的標準，在安全穩(wěn)定，經(jīng)濟合理的原則上，還要考慮到用戶的家庭用電電器的增多，居民用戶的用電負荷數(shù)也不斷的增大，在單環(huán)網(wǎng)單體供電線路設計中必須要有一定的可延伸性和可伸縮性。我們在設計住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)單體線路供電方式上，許多種配電設備的所在位置和計費也是我們要考慮的一個重要方面，如今的很多種強電箱和弱電箱比較繁雜，一般都集中嵌入在單體的單元入口處，所以，我們在設計單環(huán)網(wǎng)單體配電線路時，必須結合建筑設計專業(yè)方向的基礎，與建筑土木專業(yè)配合好，這樣才能保證可以在設計單環(huán)網(wǎng)單體供電線路中可以留有足夠大的空間和位置來用于安裝強電箱和弱電箱。

現(xiàn)在來看看現(xiàn)在大多數(shù)住宅區(qū)的單環(huán)網(wǎng)供電線路的設計方式和原理。我們來引出一段干線電纜，此電纜是從開閉站的10kV中某一小節(jié)母本線路中引出來的。把這一段干線電纜引入開閉站的第一個住宅區(qū)配電室，介入其高壓線路，經(jīng)過高壓負荷網(wǎng)到下一個住宅區(qū)配電管理中心，這樣是為了接入到開閉站的另一節(jié)母本線路上，以此就形成了單環(huán)網(wǎng)單體供電線路。

和雙射供電線路相比，單環(huán)網(wǎng)單體線路接入形式有很多優(yōu)點，其省了兩個高壓出母線的空隙間隔，而且由于線路干線電纜的鋪設長度也相對而言短得多，所有單環(huán)網(wǎng)單體線路接入方式具有相對良好的經(jīng)濟適用型，更加合理地適用于大部分駐扎區(qū)居民用戶。再者，由于這種方式的干線電纜是從不同的路線路由鋪設，因此單環(huán)網(wǎng)的電源還具有相對較高的供配電穩(wěn)定安全性。兩臺不同的變壓器在一條母本線路上運行，整個單環(huán)網(wǎng)單體一次就可以完成建設，所以對住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)設置和電網(wǎng)規(guī)劃有著很高的規(guī)格。

2.2 雙射線供電方式

一般的住宅小區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)10kV是運用環(huán)形網(wǎng)為核心的10kV配電方式，10kV供配電系統(tǒng)大部分情況下都是從來自變電站的不同母本線接入到雙回路干線路電纜，進去最近的駐扎區(qū)供電管理中心的異同的高壓母本線，然后經(jīng)過環(huán)網(wǎng)變電柜接入到另一個住宅小區(qū)的供配電管理中心，這樣一來就形成了雙射線路供電方式，當一條線路的變壓器或者電源出現(xiàn)工作問題時，用另一射頻的電源線路接入。

相對于單環(huán)網(wǎng)線路接入方式，雙射線路供電方式接線簡單，新的用電負荷也更容易被接入。因為變壓器分開運行，所以雙線路干線電纜對施工的方便又很大的作用。一般情況下，住宅區(qū)居民大概有一千多用戶，供配電系統(tǒng)供半徑最好在150m，這是為了保證每個用戶都可以擁有穩(wěn)定的0.4kV的可靠性電壓，為每400位用戶鋪設一所變電中心。

2.3 中壓配電方式

經(jīng)過改革開放的長期現(xiàn)代化建設以來，放射形式的接線方式和樹干形式的線路接線方式使我們10kV中壓供配電新電力系統(tǒng)大部分情況下所采用的，這兩種線路接線方式長期以來很穩(wěn)定合理地適用于人們住宅家庭需求。不過，近些年來，我們社會主義現(xiàn)代化建設的快速發(fā)展，加上整體科學技術水平的不斷提高，這兩種方式對住宅區(qū)家庭用戶來說已經(jīng)很難適應，已經(jīng)遠遠達不到人們的需求，特別是當下供配電的穩(wěn)定安全性和經(jīng)濟實用性等方面已經(jīng)落后于住宅區(qū)用戶的需求。

目前看來，還式供配電電力系統(tǒng)可以滿足住宅區(qū)用戶的大部分需求。閉環(huán)式電路運行起來會導致干線中行路環(huán)流，這是由于其兩邊電源的電壓不一樣所導致?？傊?，中壓配電電路的設計要以確保線路安全性和穩(wěn)定性為前提，考慮住宅區(qū)的地形特點、氣候條件、鋪設面積等因素，為住宅區(qū)家庭用戶建設最適合和最可靠的供配電線路。

3 電力系統(tǒng)調度自動化

3.1 自動化調度的實現(xiàn)

電力系統(tǒng)主接線及其中各電力設備的參數(shù)是已知的，可事先將它們輸入到調度計算機的數(shù)據(jù)庫中。這樣，只要將電力系統(tǒng)中的各斷路器的實時狀態(tài)送到調度計算機，再通過執(zhí)行一定的程序就可以確定電力系統(tǒng)的實時運行結構。因此，也可以說表征電力系統(tǒng)運行結構的信息是通過電力系統(tǒng)遠程的遙信功能送到調度中心的。電力系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括機組有功功率、母線電壓、線路潮流等是通過電量采集、變換，然后通過電力系統(tǒng)遠動的遙測功能傳輸?shù)秸{度計算機的。

3.2 電力系統(tǒng)自動化的功能

目前，電力系統(tǒng)調度自動化的功能包括電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力系統(tǒng)安全分析和安全控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化、電力系統(tǒng)實時負荷測試、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制、電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制、電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度控制盒電力系統(tǒng)負荷管理。電力系統(tǒng)監(jiān)視控制的功能是通過數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線監(jiān)視及對遠方設備進行操作控制。它為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟調度、安全分析等高層次功能提供實時數(shù)據(jù)和各種實用性支持，如畫面管理、人機交換管理、制表打印管理、數(shù)據(jù)庫管理、計算機通信管理等程序。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計是實現(xiàn)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制功能的一種重要條件。

4 配電網(wǎng)的自動化系統(tǒng)

4.1 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的功能和概念

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是能夠實現(xiàn)監(jiān)視、協(xié)調、和運行配電系統(tǒng)的部分元件和全部元件的一個完整的信息采集、傳遞與處理的集成自動化系統(tǒng)。按DAS的基礎性功能，可以分成以下幾個功能：1）自動控制功能。主要包括自動母線分段和自動抄表等控制功能；2）數(shù)據(jù)采集與處理功能。數(shù)據(jù)采集與處理時各種控制及管理的依據(jù)；3）人工控制功能。在配電網(wǎng)中，即使自動化程度再高，也仍然存在若干人工控制及操作；4）保護功能。指變電站、饋電線的各種保護；5）負荷管理功能。包括對負荷的控制、信息傳遞與記錄處理等；6）遠方計量功能。包括負荷觀測、遠方抄表、損壞檢測等；7）種管理、估計、計算的功能等。

4.2 配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

國外對新技術的開發(fā)，注重設備質量、配電網(wǎng)自動化發(fā)展規(guī)劃，從基礎自動化到計算機配置，在自動化系統(tǒng)發(fā)展過程中，都能協(xié)調配套。20世紀90年代開始，國家大力支持對城市電網(wǎng)和農村電網(wǎng)的技術改造，加上計算機技術和通信技術的發(fā)展、一次設備性能的改善，以及DAS實施后系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟性的提高均促使我國DAS系統(tǒng)的建設與應用顯露出迅速發(fā)展的勢頭。

5 結論

目前我國城市住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)世紀應該本著滿足用戶需求的原則，加強系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，確保住宅區(qū)周邊環(huán)境和氣候條件不會對電力系統(tǒng)造成影響，慢慢實現(xiàn)我國住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的自動化，提高人民的生活質量。

[1]蘇宏升.現(xiàn)代住宅區(qū)供配電系統(tǒng)設計[J].甘肅科技，2000，16(1)：16-17.

[2]陳芳云.城市居民住宅區(qū)供配電設計探討[J].中國新技術新產品，2012(8)：150-150.

TM72

A

1674-6708（2012）80-0100-02