配電自動(dòng)化系統(tǒng)在電力建設(shè)中的應(yīng)用

張俊兵

摘要：隨著電力工業(yè)迅速的發(fā)展，同時(shí)各行業(yè)用電需求日益增加，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)的工農(nóng)業(yè)和民用負(fù)荷上升很快，配電系統(tǒng)及其配電設(shè)備大幅度增加，配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，控制操作及事故處理的難度也越來越大;同時(shí)用戶對電力供應(yīng)的要求也相應(yīng)提高。這樣僅靠人工和簡單設(shè)備的控制滿足不了準(zhǔn)確性和快速性等要求，也就不能保證供電的質(zhì)量、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)指標(biāo)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)成了配電系統(tǒng)運(yùn)行更高的客觀要求。因此加快配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)與應(yīng)用，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化;電力建設(shè)

前言：

配電自動(dòng)化是指利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制與計(jì)量和供電部門的工作管理有機(jī)地融合在一起，改進(jìn)供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負(fù)責(zé)的關(guān)系，以合理的價(jià)格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經(jīng)濟(jì)性最好，企業(yè)管理更為有效。

1配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀大致分為三個(gè)階段：

1.1自動(dòng)化的開關(guān)的配電自動(dòng)化階段

這一階段是自動(dòng)化開關(guān)之間相互配合的階段，分段器和重合器是這一階段的主要設(shè)備。在這一階段中不用建設(shè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)，主要的功能是能在機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)通過自動(dòng)化開關(guān)的配合隔離故障并對區(qū)域恢復(fù)供電。

1.2后臺(tái)計(jì)算機(jī)、饋線終端和通信網(wǎng)絡(luò)的配電自動(dòng)化階段

在這一階段中不僅能在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)起到作用，還能在故障時(shí)及時(shí)作用。正常運(yùn)行時(shí)，可以起到通過遙控改變運(yùn)行方式和時(shí)刻監(jiān)視機(jī)器運(yùn)行狀況的作用;在出現(xiàn)故障時(shí)，配電網(wǎng)可以及時(shí)察覺出故障，然后調(diào)度員再遙控將故障區(qū)域隔離開來，并恢復(fù)全區(qū)域的用電。

1.3增加了自動(dòng)控制的功能

配電自動(dòng)化的系統(tǒng)的第三階段隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而出現(xiàn)。自動(dòng)控制功能是現(xiàn)在的配電自動(dòng)化的目標(biāo)。

2配電網(wǎng)的合理規(guī)劃

配電自動(dòng)化的基本原理是將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)線路通過分段開關(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)，及時(shí)將分割該區(qū)域的開關(guān)跳開，隔離故障區(qū)域。隨后，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，從而避免了因線路出現(xiàn)故障而導(dǎo)致整條線路連續(xù)失電，大大減小了停電范圍，提高了供電可靠性。因此，配電自動(dòng)化對配電網(wǎng)規(guī)劃提出了以下幾點(diǎn)基本要求。

供電線路要連接成環(huán)網(wǎng)，且至少具備雙電源，對供電密集區(qū)甚至要考慮構(gòu)成多電源供電系統(tǒng);供電線路干線分段，避免線路某處出現(xiàn)故障導(dǎo)致整條線路都連續(xù)失電，即通過分段開關(guān)的倒閘，將非故障區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)移。分段原則是：根據(jù)具體情況，或按負(fù)荷相等，或按線長相等，或按用戶數(shù)量均等原則，且應(yīng)考慮投資效益，分段開關(guān)使用負(fù)荷開關(guān)，不使用斷路器，這將節(jié)省部分一次設(shè)備的投資。線路發(fā)生故障后，分段開關(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)10 kV出口斷路器分?jǐn)?，切除故障電流，此后，劃分故障區(qū)域的分段開關(guān)才跳開隔離故障，此時(shí)，故障電流已經(jīng)切除。分段開關(guān)不使用負(fù)荷開關(guān)，使用斷路器。目前，我國開關(guān)生產(chǎn)廠家已經(jīng)生產(chǎn)出作為分、合負(fù)荷電流，過載電流及短路電流用的10 kV戶外真空斷路器。這種設(shè)備能同計(jì)算機(jī)的遙控技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備連接，能夠?qū)崿F(xiàn)遙控操作、采集信息等功能。

3配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用原則

3.1適應(yīng)性原則

3.1.1適應(yīng)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)條件的原則

由于我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相對落后，因而不能照搬發(fā)達(dá)國家的配電自動(dòng)化模式，應(yīng)該立足國情，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件以解決配電網(wǎng)的實(shí)際問題和符合供電可靠性及用戶的要求，將有限的資金有效地投入配電自動(dòng)化中去。

3.1.2適應(yīng)配電網(wǎng)發(fā)展的原則

隨著“網(wǎng)改”的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)無論在線路長度和設(shè)備容量上也在不斷增長，配電自動(dòng)化應(yīng)該能適應(yīng)發(fā)展了的配電網(wǎng)，反過來，發(fā)展的配電網(wǎng)，更需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

3.1.3適應(yīng)定時(shí)限保護(hù)的原則

定時(shí)限保護(hù)方式采用電流階梯和時(shí)間階梯重合，可使上下級保護(hù)配合方便、協(xié)調(diào)。而反時(shí)限保護(hù)由于設(shè)備產(chǎn)品的實(shí)際保護(hù)特性有差異，使上下級保護(hù)的配合不協(xié)調(diào)。

3.2逐步完善的原則

配電自動(dòng)化是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工作，最基本的條件是應(yīng)具有較為完善的多路電源的配電網(wǎng)點(diǎn)，涉及到城市建設(shè)、配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備選擇等一系列繁雜工程，內(nèi)容豐富，技術(shù)性強(qiáng)。對于配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展應(yīng)實(shí)行分期、分階段進(jìn)行。第一階段為初級階段，即變電站出線以自動(dòng)重合閘作保護(hù)，線路上安裝多組自動(dòng)配電開關(guān)，建立電壓控制系統(tǒng)。第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上，增設(shè)通信及控制設(shè)備，各分支線自動(dòng)配電開關(guān)由供電所實(shí)現(xiàn)控制，對負(fù)荷進(jìn)行調(diào)配。第三階段增加各供電所與配電管理中心的通信，將各點(diǎn)信號(hào)傳送到配電管理中心，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制及信息的自動(dòng)處理，達(dá)到完善的配電自動(dòng)化。

3.3采用電流控制模式的原則

由于重合斷路器經(jīng)常有合分操作以及瞬時(shí)性故障時(shí)自動(dòng)重合，使得配電開關(guān)頻繁動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備可靠性降低，影響使用壽命。另外，自動(dòng)配電開關(guān)有個(gè)合閘延時(shí)時(shí)間，故障時(shí)在并聯(lián)組數(shù)較多的線路，最末級完成合閘的時(shí)間達(dá)幾十分鐘，合閘時(shí)間明顯大于故障判斷時(shí)間，影響供電的連續(xù)性。此外，自動(dòng)配電開關(guān)不具備計(jì)數(shù)功能，只靠一次合閘時(shí)間來判別。相比之下，電流控制模式采用的設(shè)備沒有這些缺陷，比電壓控制模式更為簡單。

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)開關(guān)和饋線開關(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)開關(guān)具有多次重合功能，重合命令由微機(jī)控制，線路開關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，開關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，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)令使故障段開關(guān)斷開。

4.2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)斷路器跳開后，線路斷路器再延時(shí)斷開。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，同時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開，確保再次送電成功。（1）饋線自動(dòng)化模式。（2）就地控制模式，即利用重合器加分?jǐn)嗥鞯姆绞綄?shí)現(xiàn)。（3）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)荷開關(guān)，并且各自動(dòng)化開關(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結(jié)束語

配電自動(dòng)化作為電力建設(shè)的重要部分，任何一個(gè)城市都將其作為電力建設(shè)的工作重點(diǎn)，投入了大量人力、物力和資金，共同的目標(biāo)就是為了提高供電質(zhì)量和可靠性，增強(qiáng)供電能力，并擴(kuò)大供電的范圍。然而，就目前的實(shí)際情況來看，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在電力建設(shè)中的應(yīng)用的有些部分還僅在試用甚至是開發(fā)、研制階段。所以，要從我國的實(shí)際情況出發(fā)，依據(jù)配電自動(dòng)化在電力建設(shè)中的應(yīng)用原則，設(shè)計(jì)方案，促進(jìn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)在電力建設(shè)中的應(yīng)用，提高供電的質(zhì)量和可靠性。

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