10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化研究

符秦 陽(yáng)卓敏

摘要：國(guó)內(nèi)的城市供電網(wǎng)架還是比較脆弱的，相應(yīng)的配電網(wǎng)也不是很健全。針對(duì)這個(gè)情況，國(guó)家進(jìn)行了大面積的電網(wǎng)建設(shè)和工程升級(jí)，強(qiáng)化了配電網(wǎng)的搭建，如此種種努力都為配電網(wǎng)絡(luò)的智能化夯實(shí)了基礎(chǔ)。諸多城市在城市電網(wǎng)升級(jí)過程中，也實(shí)施了一些配電智能化工程，以此來強(qiáng)化配電的穩(wěn)定性，增強(qiáng)用戶的服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化配電系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：智能化配電系統(tǒng);應(yīng)用;配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：F262文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

10k V配電線網(wǎng)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的基礎(chǔ)和支撐項(xiàng)目，實(shí)施智能化自動(dòng)化改造工程具有深遠(yuǎn)的歷史意義。因此，在10 k V配電線網(wǎng)智能化、自動(dòng)化建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中，需要按照技術(shù)發(fā)展需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，制定長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃，分步實(shí)施，試點(diǎn)先行，以點(diǎn)帶面，規(guī)范推廣。在保證電網(wǎng)運(yùn)行可靠、安全的基礎(chǔ)上，不斷深入探討成功的經(jīng)驗(yàn)，開展自主創(chuàng)新，向著電網(wǎng)現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方向發(fā)展，不斷提升電網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量。

1配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

城市配電網(wǎng)的不斷升級(jí)，就對(duì)系統(tǒng)的智能化管理和穩(wěn)定性做出了更高的約束，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的不斷加強(qiáng)，微處理器技術(shù)的普及，使得智能化電器元件有了更好的運(yùn)用環(huán)境，實(shí)用性進(jìn)一步增強(qiáng)，由此在管理系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了突破。相較于SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)中的使用，它的目標(biāo)對(duì)象就是用戶本身，但是它的興起時(shí)間較晚。當(dāng)前市場(chǎng)上，諸多智能化監(jiān)控系統(tǒng)基本都是在已有的SCADA系統(tǒng)之上發(fā)展而來的，如此一來固然能夠符合簡(jiǎn)單的監(jiān)控需求，但是發(fā)揮不出10k V電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的最大價(jià)值。針對(duì)此類問題，美國(guó)人首先提出了解決方案，它們研發(fā)并公布了全新的智能配電管理系統(tǒng)，顛覆了人們對(duì)這一概念的認(rèn)知，同時(shí)還一同發(fā)布了微機(jī)綜合保護(hù)設(shè)備，這在管理層面上具有重大的意義。甚至可以說是顛覆性的改變。

2配電網(wǎng)自動(dòng)智能化建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的配電網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)大致有三大階段。第一階段是國(guó)家電網(wǎng)的主干網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)階段;第二階段是重點(diǎn)投資10kV配網(wǎng)自動(dòng)化工程項(xiàng)目建設(shè)階段;第三階段是“十三五”期間的發(fā)展提高階段。目前，第三階段的工作已進(jìn)入攻堅(jiān)建設(shè)階段。作為2020年全面建成小康社會(huì)的重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目工程，10kV配電網(wǎng)線路的智能自動(dòng)化建設(shè)水平，從建設(shè)速度、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等方面都有較大的進(jìn)步。作為城市、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活電能供應(yīng)的主要載體，10kV配電線網(wǎng)的自動(dòng)智能化建設(shè)已開始全面分類建設(shè)。第一是電網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)條件較好的中心城區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè);第二是市區(qū)和郊區(qū)的電網(wǎng)自動(dòng)智能化建設(shè);第三是城鎮(zhèn)農(nóng)村的電網(wǎng)智能化建設(shè)。不同類別在改造中有不同的技術(shù)要求，比如，中心城區(qū)的電網(wǎng)，設(shè)備質(zhì)量較好，全部為絕緣性較好的電纜導(dǎo)線，主要內(nèi)容是建設(shè)環(huán)網(wǎng)柜，進(jìn)行控制設(shè)施的智能化改造和增設(shè)電纜自動(dòng)化裝置。郊區(qū)和農(nóng)村電網(wǎng)智能自動(dòng)化改造的經(jīng)濟(jì)效益不明顯，全部改為架空電纜，減少電能損耗即可。針對(duì)“十三五”期間電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的供電需求，啟動(dòng)了區(qū)域配網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)項(xiàng)目，目的是使電纜網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布式饋線智能自動(dòng)化，架空線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)就地饋線智能自動(dòng)化。極大地降低了停電等事故發(fā)生率，為客戶營(yíng)造良好的安全用電環(huán)境。10kV配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)項(xiàng)目的全面開展，大大提高了電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量水平，使電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行發(fā)展為新階段，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在指令信息處理、電能調(diào)度、安全巡檢、設(shè)備維護(hù)以及故障排查等方面，實(shí)現(xiàn)了快速定位、精準(zhǔn)判斷和及時(shí)綜合分析，減少和杜絕了突發(fā)故障的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)用電安全和安全用電的雙重目標(biāo)。下一步國(guó)家電網(wǎng)要進(jìn)行新的農(nóng)村電網(wǎng)改造工程，啟動(dòng)電能動(dòng)力入戶建設(shè)項(xiàng)目，為10kV配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)發(fā)展提供了新的空間。未來，將有更多的信息技術(shù)設(shè)備投入使用，項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工建設(shè)的規(guī)模更大，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益將更加顯著，配電網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)越來越強(qiáng)勁。到2020年中國(guó)使用美國(guó)因特網(wǎng)的租期一到，我國(guó)將啟用自主創(chuàng)新的互聯(lián)網(wǎng)，即物聯(lián)網(wǎng)IPv9取代美國(guó)的IPv6，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將廣泛應(yīng)用中國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的母根、子根服務(wù)器，10kV配網(wǎng)智能自動(dòng)化建設(shè)又將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入新的活力。

3分布自治式饋線自動(dòng)化方案簡(jiǎn)述

DSFA具備硬閉鎖壓板可手動(dòng)使能/禁止該功能，在使用DSFA時(shí)。DSFA能剔除無效數(shù)據(jù)、智能的分析數(shù)據(jù)，并在任何異常情況下都不動(dòng)作。DSFA配置參數(shù)時(shí)可以在任何一臺(tái)設(shè)備上上下裝參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)同步更新設(shè)備所有參數(shù);同時(shí)DSFA自治區(qū)域內(nèi)采用的不同的運(yùn)行拓?fù)鋾r(shí)不需要修改參數(shù)。DSFA具備在任何一臺(tái)設(shè)備上監(jiān)控整個(gè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行狀況。DSFA時(shí)基于以太網(wǎng)或串口的光纖通信，支持故障中和故障后兩種處理方式。

4故障處理模式

4.1故障中處理模式

自治區(qū)內(nèi)所有開關(guān)均勻使用相同的保護(hù)定值識(shí)別故障，交換故障信息，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間定值和電氣上相鄰開關(guān)故障信號(hào)來決定自己是否跳閘隔離故障，恢復(fù)的過程基于使用成功隔離作為啟動(dòng)判據(jù)。該模式下，隔離故障應(yīng)該在100毫秒內(nèi)啟動(dòng)，恢復(fù)過程在5～10秒內(nèi)完成。

4.2故障后處理模式

自治區(qū)內(nèi)其他開關(guān)要以變電站保護(hù)跳閘閉鎖作為隔離恢復(fù)功能啟動(dòng)判據(jù)，恢復(fù)過程的啟動(dòng)判據(jù)同樣基于成功隔離。隔離故障在秒級(jí)完成，恢復(fù)過程在10秒內(nèi)完成。

510kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)具體策略

5.1電網(wǎng)信息系統(tǒng)與智能化設(shè)備的信息交互規(guī)劃

在智能化、自動(dòng)化的10kV配電線網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)中，電網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行管理、GIS平臺(tái)、生產(chǎn)管理以及經(jīng)營(yíng)服務(wù)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，包括變電站所信息的更新、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃、設(shè)備信息模塊、臺(tái)賬、缺陷、用戶檔案、變更登記以及高?？蛻粜畔⒌?，都要通過一定的方式進(jìn)行交互獲取。比如，10kV配電線網(wǎng)的設(shè)備臺(tái)賬信息，運(yùn)行管理的生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過IEB總線實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享，了解掌握設(shè)備臺(tái)賬信息。

5.2接入分布式電源

由于分布式電源能把多地區(qū)的電源和電力客戶進(jìn)行外接，提高安全用電水平，與傳統(tǒng)電源相比具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。接入分布式電源需要掌握以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)。第一，調(diào)整正常電壓。智能化配電線網(wǎng)中進(jìn)行分布式電源接入時(shí)，技術(shù)要求就是在電壓正常狀態(tài)下，保證其與相關(guān)無功補(bǔ)償設(shè)備同時(shí)工作。所以，接入時(shí)利用變壓器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，使電壓穩(wěn)定在正常范圍。第二，選擇近負(fù)荷的電網(wǎng)末端，不僅能夠降低電網(wǎng)的損耗，最大限度地減少事故發(fā)生，還能使電網(wǎng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)、安全。第三，提高電能質(zhì)量。配電網(wǎng)線路的電源節(jié)點(diǎn)越多，電網(wǎng)的負(fù)載越大，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)影響越大，降低電能的質(zhì)量。接入分布式電源能夠穩(wěn)定電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證電能的質(zhì)量。

結(jié)束語

10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化是一個(gè)綜合性的知識(shí)體系，它在電力系統(tǒng)中使用時(shí)，技術(shù)層面上不僅涉及自動(dòng)控制、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科，還兼有測(cè)量、通信、傳感技術(shù)等學(xué)科，只有各部門之間相互協(xié)調(diào)，才能發(fā)揮設(shè)備最大的價(jià)值。伴隨著10k V電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化的不斷優(yōu)化，其必將成為未來發(fā)展的主流，應(yīng)用前景十分光明。

參考文獻(xiàn)

[1]原計(jì)宏.智能化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（19）：249.

[2]何國(guó)榮.智能化配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化的分析[J].電子制作，2015（05）：256.

[3]曾靈.10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)探討[J].硅谷，2014，7（23）：152-153.