如何實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化與提高供電可靠性的探討

林敏洪

【摘 要】文章根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，提出了配網(wǎng)自動(dòng)化的合理規(guī)劃，對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化模式方案進(jìn)行了分析，同時(shí)也分析了實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化與提高供電可靠性的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；供電可靠性；實(shí)施

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，人們對(duì)供電可靠性提出了更高的要求，電網(wǎng)最終要達(dá)到99.99%及以上的供電可靠性。而我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展還處于起步階段，用戶抱怨停電時(shí)間長(zhǎng)的情況時(shí)有發(fā)生，供電部門也感到配網(wǎng)故障查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化就顯得特別重要。

1.配網(wǎng)自動(dòng)化

1.1配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)代高端科技的綜合應(yīng)用，是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線、離線、用戶、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理的現(xiàn)代化。

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化的目的就是改進(jìn)和完善配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接線，提高供電能力和供電可靠性；實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化可以提高設(shè)備可靠性，減少故障，確保供電質(zhì)量；可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障診斷，提高對(duì)故障的查詢效性，節(jié)約勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)效性；可以合理地優(yōu)化和調(diào)整負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理，同時(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化借助計(jì)算機(jī)技術(shù)等，使得管理更規(guī)范。

發(fā)展配網(wǎng)自動(dòng)化是電力市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然要求。近幾年來(lái)，國(guó)家為了進(jìn)一步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加大了對(duì)電力工業(yè)建設(shè)的投入，這對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展是一個(gè)巨大的機(jī)遇，我國(guó)配網(wǎng)已基本形成，但仍有很多亟待解決的問(wèn)題。目前人們對(duì)停電的承受心理越來(lái)越低。針對(duì)我國(guó)配網(wǎng)的現(xiàn)狀，相應(yīng)的解決方法就是實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化。

2.配網(wǎng)自動(dòng)化的要求

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)備多，分工明確，配合緊密的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。隨著自動(dòng)化程度的提高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，要求配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)：

可靠性高。可靠性包括通信網(wǎng)絡(luò)的可靠、配電設(shè)備的可靠和采集得到的數(shù)據(jù)可靠。只有一個(gè)可靠的系統(tǒng)才能保證故障得到快速的定位和隔離。

安全性高。安全性包括設(shè)備的安全性和數(shù)據(jù)的安全性。配網(wǎng)上采用的是總線結(jié)構(gòu)的通訊，當(dāng)某個(gè)點(diǎn)的設(shè)備故障時(shí)，備用通道必須迅速切換。

實(shí)時(shí)性高。有些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求高（如開(kāi)關(guān)變位，故障電流等），必須要在第一時(shí)間內(nèi)送到控制中心。

操作性好。操作方法簡(jiǎn)單實(shí)用，避免對(duì)安全運(yùn)行帶來(lái)影響，避免停電。

經(jīng)濟(jì)性好。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)面廣量大，單個(gè)設(shè)備價(jià)格的提高必然使整個(gè)工程的造價(jià)大幅提升。因此配網(wǎng)改造時(shí)需要選擇性價(jià)比好的產(chǎn)品。對(duì)配網(wǎng)中出現(xiàn)問(wèn)題的解決也正是對(duì)照上述要求來(lái)進(jìn)行的。

3.配電網(wǎng)的合理規(guī)劃

配網(wǎng)自動(dòng)化的基本原理是將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)線路經(jīng)過(guò)分段開(kāi)關(guān)把供電線路分割成各個(gè)供電區(qū)域。當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，準(zhǔn)確及時(shí)將分割該區(qū)域的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，隔離故障區(qū)域，之后將因線路發(fā)生故障而失電的非故障區(qū)域迅速恢復(fù)供電，從而使得防止了因線路出現(xiàn)故障而使得整條線路持續(xù)失電，很大程度上減少了停電范圍，提升了供電可靠性。所以，配電自動(dòng)化對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出了以下幾點(diǎn)基本要求：

3.1供電線路要連接成環(huán)網(wǎng)，且至少具備雙電源，對(duì)供電密集區(qū)特別要考慮構(gòu)成多電源供電系統(tǒng)。

3.2線路干線須進(jìn)行分段。防止線路某處出現(xiàn)故障使得整條線路都持續(xù)失電，即經(jīng)過(guò)分段開(kāi)關(guān)的倒閘，將非故障區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)出。分段原則是：依照詳細(xì)狀況，或按負(fù)荷相等，或按線長(zhǎng)相等，或按用戶數(shù)量均等原則。應(yīng)考慮投資效果與利益，一般線長(zhǎng)在3km以內(nèi)的宜分3段，線路更長(zhǎng)時(shí)分段不超過(guò)5段。

3.3若分段開(kāi)關(guān)應(yīng)用負(fù)荷開(kāi)關(guān)而不應(yīng)用斷路器，可節(jié)約相當(dāng)一部分一次設(shè)備的投資。線路發(fā)生故障后，分段開(kāi)關(guān)的作用是隔離故障區(qū)域，而不是切除故障電流。當(dāng)故障發(fā)生后，變電站內(nèi)10kV出口斷路器分開(kāi)，切除故障電流，此后，劃分故障區(qū)域的分段開(kāi)關(guān)才跳開(kāi)隔離故障，此時(shí)故障電流已經(jīng)切除。

3.4分段開(kāi)關(guān)可應(yīng)用斷路器。現(xiàn)在我國(guó)開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠家已經(jīng)生產(chǎn)出分合負(fù)荷電流、過(guò)載電流及短路電流的10kV戶外真空斷路器。這種設(shè)備與統(tǒng)計(jì)機(jī)的遙控技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備連接后可以實(shí)現(xiàn)遙控操縱、數(shù)據(jù)信息通訊等功能。

4.配電網(wǎng)自動(dòng)化模式方案

4.1變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案

由變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)和饋線開(kāi)關(guān)相配合，并由兩個(gè)電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案。也就是說(shuō)優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)“手拉手”，變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)具有多次重合功能，重合命令由微機(jī)控制，線路開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，通信及開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，通信及遠(yuǎn)動(dòng)裝置，事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)一次完成。設(shè)備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷，確認(rèn)故障范圍后，發(fā)令使故障段開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

4.2自動(dòng)重合器方案

此方案是將兩電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段數(shù)，每段線路由相鄰的兩側(cè)重合器作保護(hù)。故障時(shí)，由上一級(jí)重合器開(kāi)斷故障，盡可能避免由變電站斷路器行分合。當(dāng)任一段故障時(shí)，應(yīng)使故障段兩端重合器分?jǐn)?，?duì)故障進(jìn)行隔離，線路分支線故障由重合器與分?jǐn)嗥鲃?dòng)作次數(shù)相配合來(lái)切除。

4.3自動(dòng)重合分段器方案

每段事故由自動(dòng)重合分段器根據(jù)關(guān)合故障時(shí)間來(lái)判斷。此方案在時(shí)間設(shè)置上，應(yīng)保證變電站內(nèi)斷路器跳開(kāi)后，線路斷路器再延時(shí)斷開(kāi)。然后站內(nèi)斷路器進(jìn)行重合，保證從電源側(cè)向負(fù)荷側(cè)送電，當(dāng)再次合上故障點(diǎn)時(shí)，站內(nèi)斷路器再次跳開(kāi)，同時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開(kāi)，確保再次送電成功。

4.4饋線自動(dòng)化模式

4.5就地控制模式，即利用重合器加分?jǐn)嗥鞯姆绞綄?shí)現(xiàn)。

4.6計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控模式，即設(shè)立控制中心，饋線上各個(gè)自動(dòng)終端采集的信息通過(guò)一定的通信通道遠(yuǎn)傳回主站。在有故障的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進(jìn)行分析判斷，切除故障段并實(shí)施恢復(fù)供電的方案。

4.7就地與遠(yuǎn)方監(jiān)控混合模式，采用斷路器（重合器），智能型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并且各自動(dòng)化開(kāi)關(guān)具有遠(yuǎn)方通信能力。這種方案可以及時(shí)、準(zhǔn)確地切除故障，恢復(fù)非故障段供電，同時(shí)還可以接受遠(yuǎn)方監(jiān)控，配電網(wǎng)高度可以積極參與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。

5.配網(wǎng)自動(dòng)化和供電可靠性的關(guān)系

5.1影響供電可靠性的原因

供電可靠性是指：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，對(duì)用戶有效供電總時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)時(shí)數(shù)的比值。供電可靠性是電力系統(tǒng)用戶供電可靠性的指標(biāo)，可以直接反映電力系統(tǒng)的供電能力，也可以反映電力工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)電力需求的滿足能力，供電可靠性既是電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)的服務(wù)體現(xiàn)，也是供用電雙方關(guān)注的焦點(diǎn)。

影響供電可靠性的停電主要包括計(jì)劃停電和故障停電。計(jì)劃停電主要包括供電部門的定期維修檢查和電網(wǎng)改、擴(kuò)建工作和電氣設(shè)備消缺檢修。故障停電是由于設(shè)備老化、環(huán)境等造成的線路故障導(dǎo)致的停電，引起故障停電的主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）配網(wǎng)設(shè)備種類多，運(yùn)行年久失修，施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)等設(shè)備原因造成的停電，如電纜中間頭、環(huán)網(wǎng)柜故障；（2）外力破壞和自然因素影響造成的停電，如施工挖壞電纜，樹(shù)木觸碰導(dǎo)線，小動(dòng)物引起設(shè)備短路等；（3）用戶設(shè)備維護(hù)人員技術(shù)水平低，管理不到位等造成的停電，如用戶誤操作。

依靠配網(wǎng)建設(shè)和綜合停電管理手段，可以減少計(jì)劃停電時(shí)間，但要減少故障停電時(shí)間，必須依靠先進(jìn)的故障查找手段，即配網(wǎng)自動(dòng)化。

5.2配網(wǎng)自動(dòng)化和供電可靠性的關(guān)系

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化是研究提高供電可靠性的重點(diǎn)技術(shù)手段。實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)故障的快速定位、故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電，大大減少配電網(wǎng)的故障停電時(shí)間。以某供電局為例，2011年供電可靠率為99.9448%，其中故障停電平均持續(xù)時(shí)間為4.24小時(shí)，如實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化，故障停電平均持續(xù)時(shí)間可以減少2.1小時(shí)，這樣供電可靠性可提高到99.9558%，大大提高供電可靠性。

配網(wǎng)自動(dòng)化結(jié)合了現(xiàn)代電子、通信、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)中的各個(gè)部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，對(duì)配電系統(tǒng)正常和事故狀況下進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)和管理。城市和鄉(xiāng)村處在不斷的發(fā)展中，市政、道路、樓房等不斷新建或改建，配電網(wǎng)容易發(fā)生突發(fā)性事故，如果只要人工傳統(tǒng)的技術(shù)，已不能應(yīng)對(duì)這種局面了，采用配網(wǎng)自動(dòng)化可以通過(guò)對(duì)獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采取高效的操作處理配網(wǎng)線路的故障，減少處理故障的時(shí)間，從而提高供電的可靠性；同時(shí)實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜配電網(wǎng)絡(luò)、配電設(shè)備、供電方式、用戶供電狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，對(duì)配電網(wǎng)的生產(chǎn)進(jìn)行有效合理的調(diào)度管理，提高配網(wǎng)管理水平。

6.結(jié)語(yǔ)

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化是提高供電可靠性的重要和必要手段，是配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)時(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化可以使電網(wǎng)在安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的狀態(tài)下運(yùn)行，也可以提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。