淺談10kV配電網初級智能化發(fā)展

摘要：10kV配電網擔負著電力電能向用戶分配的重要角色，而傳統(tǒng)10kV線路往往一點一處的永久性故障都會造成整條線路的大范圍停電，且查找故障點費時費力。而近年來智能高壓配電設備的投入運行使得區(qū)域配電網縮小事故停電范圍并實現(xiàn)整條線路初級智能化成為可能。鑒于目前10kV高壓配電線路主要包含有開閉所、住宅小區(qū)（或廠區(qū)）配電站、環(huán)網柜、電纜分支箱、箱式變壓器、柱上智能斷路器等帶有控制功能的斷路器配電設備，充分利用這些智能斷路器整定定值，選擇性切除永久性故障點并上傳信息，及時分析和判斷配電線路上的故障區(qū)域，注重配電網智能設備的運行維護與狀態(tài)檢修，提高對用戶的供電可靠性，已作為一種趨勢和必然。

關鍵詞：配電網 ?智能化

1 配電網初級智能化發(fā)展可運用設備

1.1 開閉所和小區(qū)配電站設備

隨著城市配網的快速發(fā)展，為了滿足區(qū)域負荷分配的需要，設置了開閉所，開閉所設備一般都能滿足遠動通訊功能、真空斷路器自動化控制功能，與調度自動化融為一體，由調度值班員監(jiān)控。缺點是建設費用高。

小區(qū)配電站實際上由用戶配電站移交供電部門管理而形成，一般都不具備遠動通訊功能，多數(shù)處于無人值守無人監(jiān)護的狀態(tài)。

另外還有眾多的用戶配電站或電纜分支箱連接于10kV配電網上，設備水平和運行水平參差不齊。

1.2 電纜分支箱和環(huán)網柜及箱變設備

電纜分支箱設備一般布置在負荷集中的地段，主要對小區(qū)變壓器、不同廠礦等進行分配供電，一般由真空斷路器或負荷開關組成單進多出。環(huán)網柜一般由真空斷路器或負荷開關組成多進多出，以實現(xiàn)雙電源或多電源供電。箱變一般和高低壓配電柜一體布置，占地面積小。上述高壓配電設備配置的真空斷路器一般附帶有隔離開關、微機保護、交流UPS或小型直流電源，建設費用低，真空斷路器基本都能實現(xiàn)微機保護功能，缺點是控制電源可靠性不高，一般都沒有配備遠動通訊功能。

1.3 柱上智能真空斷路器

柱上斷路器一般安裝于10kV配電線路主線首端、分段處、分支處以及用戶分界處，和隔離開關配合使用。主要分為帶涌流控制器保護功能的高壓柱上斷路器和智能保護功能的分界斷路器。涌流控制器可以設定保護定值，不需要專門的工作電源，成本很低。但需要滿足大于CT額定電流40%的工作電流才能保證涌流控制器正常工作，可靠性很低，屬于淘汰產品。智能保護功能的分界斷路器具有微機保護及短信通訊等功能，可以實現(xiàn)遠方手機調定值和手機遙控遙信等功能，但需要配置提供工作電源的供電PT，成本比普通柱上帶涌流控制器功能的斷路器高一倍左右，是目前配電網初級智能化發(fā)展的首選產品。

2 配電網智能化是必然發(fā)展方向

傳統(tǒng)配電網與初級智能化配電網的區(qū)別是前者發(fā)生線路故障往往造成整條線路大面積停電，而后者可以把故障限制在極小的區(qū)域，并且可以利用其GSM短信或GPRS等通訊功能實現(xiàn)信息告知和定值調整。

為適應國家電網三集五大和優(yōu)質服務的需要，努力縮小配電網事故停電范圍，快速定位故障點，已成為目前配電網優(yōu)質高效運行的主要矛盾。

目前國家電網正在大力提高配電網故障研判和搶修指揮效率，要求調控部門必須對配電網進行切實有效的管控，盡快消除配電網盲調，這也對配電網的智能化發(fā)展帶來了機遇。

配電網智能化發(fā)展的最終模式將是實現(xiàn)配電網高級自動化。目前已有一些城市配網實現(xiàn)配網調度自動化。

本文討論的范疇是利用現(xiàn)有技術和低成本設備實現(xiàn)降低事故掉閘率和提高供電可靠性的配電網初級智能化。更進一步的目標是利用通訊技術全面實現(xiàn)配電網TTU（配變終端）、FTU（饋線終端）、DTU（開閉所、環(huán)網柜智能終端）。真正實現(xiàn)配電網自動化。

3 配電網初級智能化的構成

配電網初級智能化首先要滿足線路事故情況下小范圍自動切除故障功能，在線路分界處盡可能多的增加智能斷路器，把故障切除在最小的范圍內。這就要求在線路分支處和用戶分界處均要安裝智能真空斷路器。

目前比較現(xiàn)實的做法是，線路上新裝高壓真空斷路器時（包括用戶分界點斷路器）全部選擇智能型，傳統(tǒng)型隨著農網改造升級逐步替換。不能及時替換的采用短路接地故障顯示器配合使用。

每條配電線路必須有專人負責對各分段處和分支、分界處的斷路器繼電保護定值進行整體配合計算，盡可能保證選擇性，必要時使用重合閘補救。

定值調試必須到位，并由專人管理，斷路器控制設備要確保定期巡視，由線路運行人員進行檢查，并做相應運行參數(shù)記錄。

調度端應配置相應智能設備信息采集平臺，并與調度自動化系統(tǒng)接口。

4 配電網初級智能化設備的運行與維護

與傳統(tǒng)的配電網高壓斷路器相比，智能高壓真空斷路器增加了控制檢測等二次裝置，包括電流互感器、控制電源互感器、看門狗控制器、微機繼電保護裝置等，這給傳統(tǒng)的線路巡檢人員的運行維護提出了挑戰(zhàn)。而往往一個配電線路的智能化能否高效地使用，與線路巡檢人員的素質有著非常直接的關系，智能化系統(tǒng)能否安全可靠地運行與操作巡檢人員的技術水平密不可分。實際上多數(shù)配電網巡檢人員只能對高壓真空斷路器進行一些簡單基本地使用和操作，只有少數(shù)巡檢人員能夠發(fā)現(xiàn)高壓真空斷路器二次系統(tǒng)出現(xiàn)的問題和缺陷。大力提高配電線路巡檢人員的素質和巡檢水平勢在必行。

從設備上講，依靠設備供應商提供產品維護存在諸多問題。首先，存在及時性問題，由于配電網分布于廣大偏遠的農村地區(qū)，路途艱難遙遠，往往不能及時到達現(xiàn)場處理。而且配電網智能設備統(tǒng)一性較差，配電網智能設備廠家過多，存在多種設備類型共存、設備數(shù)量大、軟硬件兼容性差等諸多問題，給維護工作和備品備件準備帶來比較高的要求和困難。另外還存在配電網二次設備安裝完工后經常遺留一些隱形故障不能及時發(fā)現(xiàn)和消除，造成智能設備正確動作率不高。比如使用UPS供電的設備，在UPS自動關機后重新來電不能自動開機，導致智能設備失去工作電源不能正常工作。采用小型蓄電池對智能設備提供工作電源的因蓄電池耗盡不能正常使用，有的干脆只使用交流電源供電，在設備故障時由于供電PT電壓突降不能正確掉閘等等。針對以上情況，建議對柱上智能真空斷路器選用自帶儲能電容器的控制器，當線路電壓突降時儲能電容器提供不少于6S的時間維持智能控制器工作及跳合閘一次。在一個配電網調度區(qū)域選擇盡量統(tǒng)一的廠家產品，便于替換和維護。對于無人值守的變、配電室和電纜分支箱盡量選擇小型直流電源或直流屏給智能裝置供電。

5 配電網初級智能化發(fā)展的實踐探討

筆者所在的一個縣供電公司，目前在用10kV城市配網公用線路5條，10kV農村配網公用線路31條，10kV開閉所2座，小區(qū)配電站四座，10kV分支線智能真空斷路器50余套，占總安裝數(shù)約40%，10kV用戶分界處智能斷路器50余套，占總安裝數(shù)約30%，高壓電纜分支箱及環(huán)網柜12套，短路接地故障顯示器400余套，箱變50多套，通過配合變電站出線定值設置各個智能斷路器保護定值，已經能夠將全縣50%左右的線路事故停電范圍限制在分支線或用戶分界范圍內，通過選擇將智能斷路器安裝在多發(fā)事故分支，同比降低線路事故停電約75%，并且通過配合檢查短路接地故障顯示器翻牌情況，故障點查找定位效率大大提高。目前已有約20臺智能真空斷路器實現(xiàn)了短信通信功能，大大方便了故障查找和定值調整。

由于全縣10kV公用線路長達1000多公里，全縣10kV配網公變600多臺，專變1000余臺，全部分布在山區(qū)，線路運檢班一個班組負責運維，實際發(fā)生事故時的故障查找和日常維護基本只能以主線為主，分支線及用戶線難以顧及。通過統(tǒng)計，高達90%以上的線路故障發(fā)生在分支線或用戶分界內。而發(fā)生在用戶分界內的故障率則高達60%以上。因此在分支線和用戶分界處缺少智能真空斷路器是配網初級智能化發(fā)展的主要矛盾。縣公司領導高度重視，目前已要求新裝高壓斷路器用戶必須加裝分界智能斷路器，采取措施逐步淘汰老舊傳統(tǒng)斷路器，沒有加裝智能斷路器的分支線或用戶分界處則依靠加裝路接地故障顯示器補救，目前安裝數(shù)量達到400余套。

按當前情況，今后還需要大量的智能真空斷路器投入配網運行，并逐步實現(xiàn)信息傳輸，調度自動化方面還有待增加配電網數(shù)據采集平臺并與調度自動化接口。

6 結束語

總之，配電網初級智能化發(fā)展的重點必然是要最大限度保證不間斷可靠供電，向用戶提供優(yōu)質電能和優(yōu)質服務及配網事故的自動隔離。從目前國內智能化電網的發(fā)展規(guī)劃來看，配電網智能化將是整個智能化電網建設中不可或缺的一個重要組成部分。配電網初級智能化發(fā)展的最大作用就在于為電網終端用戶服務，“安全、穩(wěn)定、可靠供電”。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社.

[2]劉振亞.智能電網知識讀本[M].北京：中國電力出版社.

[3]楊麗君，王碩，盧志剛.配電網智能化規(guī)劃評價指標[J].電網技術，2012（12）.

作者簡介：白俊敏（1964-），男，大專學歷，工程師，從事配電網繼電保護專業(yè)工作25年。