10kV配電自動(dòng)化的設(shè)計(jì)應(yīng)用

白雪 林瑞安

摘 要：10k V智能配電網(wǎng)是城市電網(wǎng)的重要組成部分，國(guó)家電網(wǎng)公司新發(fā)布的《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》（Q/GDW1738-2012）對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的區(qū)域劃分、負(fù)荷預(yù)測(cè)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型以及計(jì)算分析要求等進(jìn)行了規(guī)范。結(jié)合新頒布的導(dǎo)則，從配電自動(dòng)化的構(gòu)建等方面，結(jié)合某縣實(shí)施的配電自動(dòng)化的應(yīng)用實(shí)例來(lái)闡述配電自動(dòng)化的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);自動(dòng)化;設(shè)計(jì);應(yīng)用

前言

隨著信息化程度的不斷提高，對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化程度的要求也越來(lái)越高，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)配電自動(dòng)化工作越來(lái)越重視，投入的建設(shè)資金也逐年增加。

1. 配電網(wǎng)自動(dòng)化的情況簡(jiǎn)介

向電力客戶(hù)提供穩(wěn)定不間斷優(yōu)質(zhì)的電能是電力行業(yè)的基本職責(zé)，在強(qiáng)化配電網(wǎng)一次設(shè)計(jì)案基礎(chǔ)上，把配電自動(dòng)化及其通信、信息采集智能化提高到十分重要的位置。

（1）按照設(shè)備周期管理要求，通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)各控制節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，在配電網(wǎng)故障時(shí)及時(shí)隔離故障點(diǎn)，縮小停電范圍，盡快恢復(fù)非故障區(qū)域的正常供電。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)合理選用開(kāi)關(guān)設(shè)備及其信息采集系統(tǒng)，對(duì)配電線路聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、必要的分段開(kāi)關(guān)配置“三遙”

（遙控、遙信、遙測(cè)），對(duì)支線開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)[1]。

（2）配電網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)根據(jù)配電區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)情況選擇通信方式，如架設(shè)光纖、無(wú)線網(wǎng)、滿(mǎn)足配電自動(dòng)化等通信技術(shù)要求，縣級(jí)公司目前主要采用租用社會(huì)公共通信設(shè)備通道[2]。

2. 10kV開(kāi)關(guān)設(shè)備滿(mǎn)足配電自動(dòng)化的要求

要實(shí)現(xiàn)10kV電網(wǎng)的自動(dòng)化，應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行規(guī)范，以電纜線路為主的城市電網(wǎng)，配電線路主要通過(guò)環(huán)網(wǎng)柜來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路的連接，環(huán)網(wǎng)柜的配電自動(dòng)化主要選擇配電自動(dòng)化站所終端（DTU）來(lái)實(shí)現(xiàn);架空線路的配電自動(dòng)化通過(guò)柱上開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，柱上開(kāi)關(guān)的配電自動(dòng)化通過(guò)配電自動(dòng)化饋線終端（FTU）來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要考慮這幾種設(shè)備的要求[3]。

2.1 ?環(huán)網(wǎng)柜基本要求

環(huán)網(wǎng)柜基本要求是：進(jìn)線選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)，出線選擇斷路器;進(jìn)線負(fù)荷開(kāi)關(guān)預(yù)留IA、IC兩相CT（0.5S計(jì)量、5P10保護(hù)）、零序 CT;出線斷路器預(yù)留 IA、IC兩相 CT（0.5S計(jì)量、5P10保護(hù)）、零序CT;采用電操機(jī)構(gòu)DC48V（見(jiàn)表1）。

2.2 ?DTU基本參數(shù)要求

每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的DTU都按照8間隔配置，應(yīng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，方便安裝施工。對(duì)于預(yù)留有安裝空間的環(huán)網(wǎng)柜，選配戶(hù)內(nèi)遮蔽立式DTU，對(duì)于未預(yù)留安裝空間的環(huán)網(wǎng)柜，選配戶(hù)外立式DTU;對(duì)于光纜可以覆蓋的環(huán)網(wǎng)柜，對(duì)應(yīng)DTU考慮選用光纖通信。對(duì)于光纜無(wú)法覆蓋到的環(huán)網(wǎng)柜，對(duì)應(yīng)DTU考慮選用無(wú)線通信方式。

2.3 ?柱上開(kāi)關(guān)基本要求

柱上真空開(kāi)關(guān)和不實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的開(kāi)關(guān)設(shè)備沒(méi)有太大區(qū)別，主要在操作機(jī)構(gòu)上要選擇電磁操作機(jī)構(gòu)或永磁操作機(jī)構(gòu)及其配套的電流互感器、航空插頭按國(guó)網(wǎng)推薦配置參數(shù)。

2.4 ?FTU基本要求

FTU 需匹配對(duì)應(yīng)的一次柱上開(kāi)關(guān)，當(dāng)一次柱上開(kāi)關(guān)為彈簧操作機(jī)構(gòu)時(shí)，F(xiàn)TU需為操作回路需匹配彈簧操作機(jī)構(gòu)，當(dāng)一次柱上開(kāi)關(guān)為永磁操作機(jī)構(gòu)時(shí)，F(xiàn)TU需匹配永磁操作機(jī)構(gòu)。為便于操作建議選用箱式FTU，箱體結(jié)構(gòu)要求采用304不銹鋼材質(zhì)，同時(shí)箱體需預(yù)留4G通信模塊天線開(kāi)孔。

3. 應(yīng)用實(shí)例

某縣配電自動(dòng)化實(shí)施的情況如下：某縣為C、D 類(lèi)供電區(qū)域，某縣供電面積 1289.6 平方公里;現(xiàn)有10k V 線路 58 條，其中公用線路 49 條，用戶(hù)專(zhuān)線 9 條。

（1）縣實(shí)施區(qū)域內(nèi)架空網(wǎng)采用的結(jié)構(gòu)主要為單聯(lián)絡(luò)、輻射式，電網(wǎng)采用的結(jié)構(gòu)主要有單射式、單環(huán)式，平均分段數(shù)1.55。供電可靠性約為99.9%;滿(mǎn)足接入自動(dòng)化主站的要求，截至2017年底，改造10k V配電線路21條，自動(dòng)化覆蓋率達(dá)42.86%。配電網(wǎng)主要采用架空線路為主，城區(qū)部分地段為電纜線路，目前，工程主要是柱上開(kāi)關(guān)及FTU來(lái)實(shí)現(xiàn)。2018年改造10k V配電線路25條，使自動(dòng)化覆蓋率達(dá)93.88%。2019年提升改造10k V 配電線路 3 條，使用中的配電線路自動(dòng)化覆蓋率達(dá)95%以上。

（2）通過(guò)對(duì)電網(wǎng)配電自動(dòng)化改造，配電開(kāi)關(guān)設(shè)備均采用“三遙”（三遙當(dāng)二遙使用）方式，并配置無(wú)線通信模塊。主站通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)通信，記錄開(kāi)關(guān)跳合閘狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)配電開(kāi)關(guān)設(shè)備“二遙”;通過(guò)過(guò)壓故障告警、過(guò)流故障告警、欠壓故障告警、漏電故障告警等狀況及時(shí)告知運(yùn)維操作人員，提高了搶修效率[4]。

（3）結(jié)合本區(qū)域的電網(wǎng)特點(diǎn)，縣配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式采用故障定位式/就地型重合器式。10k V配電線路采用了電壓型保護(hù)（就地型饋線自動(dòng)化），該型保護(hù)采用的保護(hù)邏輯為失電分閘，得電合閘，再配以變電站重合閘，可使線路快速分離故障區(qū)段。

（4）由于架空線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，干線分段與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，均需要采用FTU實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化功能;每個(gè)開(kāi)關(guān)安裝電壓互感器為FTU提供電源，并采用蓄電池或儲(chǔ)能裝置為后備電源，一旦線路停電，也能夠進(jìn)行操作。FTU 電源模塊應(yīng)采用 24V 蓄電池充電和通信設(shè)備供電，電池容量不小于7Ah，確保交流失電后，能夠供電時(shí)間大于等于8小時(shí)，終端應(yīng)具備蓄電池自動(dòng)充放電與電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能;FTU具備串口、以太網(wǎng)及無(wú)線通信功能。

（5）由于FTU具有電源模塊及通訊模塊，當(dāng)線路開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，可迅速根據(jù)報(bào)文分析故障區(qū)域（FA），提高線路搶修速率，減少線路搶修時(shí)間。2019年8月10k V苦竹線由于車(chē)輛撞斷20#桿，造成10k V苦竹線D01過(guò)流1段動(dòng)作，動(dòng)作電流1300A，遠(yuǎn)程看到報(bào)文后即分析故障區(qū)域范圍，將原本需要巡線1小時(shí)的時(shí)間大大縮短。2019年9月10k V赤水線遭到雷擊但未斷線，線路由先失電分閘，后變電站重合閘動(dòng)作，重合成功后，線路所帶臺(tái)區(qū)未感到停電。供電可靠性和客戶(hù)滿(mǎn)意度得到了較大的提高[5]。

（6）針對(duì)本縣的具體情況，架空混網(wǎng)純支線加裝遠(yuǎn)傳型故障指示器，采集線路狀態(tài)、終端裝置檢測(cè)的饋線故障信號(hào)、終端裝置異常信號(hào);故障指示器采用架空線路懸掛方式安裝。通信主要是依靠同桿架設(shè)的通信電纜和租用移動(dòng)公司通道。針對(duì)無(wú)架設(shè)光纖的站點(diǎn)，應(yīng)采用無(wú)線公網(wǎng)，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部的虛擬私人網(wǎng)絡(luò)（VPN）系統(tǒng)通信，將信息傳送至電網(wǎng)運(yùn)維主站，通過(guò)幾年的實(shí)際運(yùn)行，能夠達(dá)到運(yùn)維要求，沒(méi)有出現(xiàn)異常故障[6]。

結(jié)束語(yǔ)：

配電自動(dòng)化網(wǎng)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，2017 年以來(lái)實(shí)施的配電自動(dòng)化工程，極大地提升了配電運(yùn)維水平，在配電線路發(fā)生故障停電時(shí)，主站第一時(shí)間掌握故障區(qū)域，及時(shí)隔離故障點(diǎn)恢復(fù)其供電。通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)記錄，將各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷增長(zhǎng)變化及運(yùn)行數(shù)據(jù)留下珍貴數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。特別要關(guān)切的是保護(hù)整定必須更加精準(zhǔn)，開(kāi)關(guān)設(shè)備的維護(hù)按規(guī)范及時(shí)進(jìn)行。隨著縣域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)電能需求的不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了縣域配電自動(dòng)化的發(fā)展;在為城鄉(xiāng)提供優(yōu)質(zhì)的電能的同時(shí)，推進(jìn)了配電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化更好地為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，為人民生活質(zhì)量提高提供更加可靠、優(yōu)質(zhì)的電力。

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