10kV自動(dòng)化配網(wǎng)工程施工要點(diǎn)與運(yùn)行優(yōu)化研究

游文東

(廣東技搏電力工程有限公司，廣東 佛山 528000)

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)以及供電需求的不斷增長，配網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張并且趨于復(fù)雜化，10kV配網(wǎng)作為配網(wǎng)電力系統(tǒng)中的中堅(jiān)力量，其作用越來越突出。同時(shí)，在自動(dòng)化改造工程的推動(dòng)下，自動(dòng)化技術(shù)越來越多地應(yīng)用到配網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工當(dāng)中，有效提升事故檢修的水平與效率，保障10kV配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性。因此，為進(jìn)一步推進(jìn)10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，探討相關(guān)施工要點(diǎn)與配網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化研究具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)組成

配網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要集成電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息、離線信息、用戶信息、結(jié)構(gòu)參數(shù)及地理信息，實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)的自動(dòng)化檢測、保護(hù)、控制與管理。其組成如圖1所示，包括配電自動(dòng)化主站層、子站層、通信層以及終端層。

圖1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)組成

其中主站層配備SCADA、GIS等高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)，可通過遠(yuǎn)方終端裝置采集配網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。子站層主要包括配網(wǎng)中各類監(jiān)控設(shè)備與傳感器的控制系統(tǒng)，以及各個(gè)線路的開關(guān)管理系統(tǒng)。通信層由各類通信協(xié)議與通信設(shè)備組成，其中包括光纖、電力線等有線通信方式以及GPRS、ZigBee等無線通信方式。主站層、子站層與終端層之間均通過通信層交換設(shè)備狀態(tài)、故障情況、控制命令等信息。子站作為中間層直接將各類從終端監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至主站，有效減少主站的信息通路，提升數(shù)據(jù)信息的傳輸速率。終端層為配電站內(nèi)安裝的對環(huán)網(wǎng)柜、變壓器、柱上開關(guān)等一次與二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制的設(shè)備，具備實(shí)時(shí)上傳設(shè)備信息、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等功能。通過配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)四層之間的協(xié)調(diào)工作，在故障時(shí)還可實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段定位隔離，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)段供電等功能，有效保障配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 自動(dòng)化配網(wǎng)工程施工要點(diǎn)分析

3.1 施工方案的確定

由于自動(dòng)化配網(wǎng)工程的施工與傳統(tǒng)方式有所區(qū)別，因此在進(jìn)行10kV自動(dòng)化配網(wǎng)工程之前，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)規(guī)劃，詳細(xì)地進(jìn)行可行性分析、實(shí)地考察施工周圍的情況與環(huán)境，然后確定具體的施工方案，選擇合適的配電設(shè)備和裝置，合理地選擇線路長度與導(dǎo)線半徑，減小線路損耗等。在施工方案中，如周圍有未改造的10kV配電線路，還應(yīng)考慮對未改造線路的影響。

3.2 通信系統(tǒng)的建設(shè)

通信系統(tǒng)是配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，沒有良好的通信網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)方終端的各類數(shù)據(jù)都無法實(shí)時(shí)上傳到子站及主站，對配網(wǎng)地實(shí)時(shí)監(jiān)測也無法實(shí)現(xiàn)。因此，在10kV自動(dòng)化配網(wǎng)工程規(guī)劃階段，應(yīng)將通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作為規(guī)范重點(diǎn)部分。根據(jù)施工現(xiàn)場的通信設(shè)備、環(huán)境地形情況，應(yīng)合理選擇通信方式，確保終端的各類信息能夠上傳至主站、子站，同時(shí)主站、子站的控制命令也能夠可靠傳輸。目前，主流的配網(wǎng)自動(dòng)化通信方式有光纖通信、GPRS通信等。光纖通信采用光纜線路傳輸數(shù)據(jù)，可靠穩(wěn)定，但建設(shè)成本高、后期維護(hù)困難；GPRS通信通過無線基站傳輸數(shù)據(jù)，能夠突破地形限制，方便快捷，但穩(wěn)定性欠佳?？紤]到配網(wǎng)通信應(yīng)以穩(wěn)定為主，因此，在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)以光纖通信為主，GPRS通信為輔。在通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，考慮到安全性的問題，還需要在公網(wǎng)以及專網(wǎng)中進(jìn)行選擇，同時(shí)也要考慮對于其他運(yùn)營商通信設(shè)備的電磁影響。

3.3 10kV自動(dòng)化配網(wǎng)架構(gòu)建設(shè)

10kV自動(dòng)化配網(wǎng)架構(gòu)主要有輻射網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)以及樹狀網(wǎng)三種，輻射網(wǎng)適用于市區(qū)內(nèi)用戶配網(wǎng)中，環(huán)狀網(wǎng)適用于高負(fù)荷運(yùn)行中心內(nèi)的配網(wǎng)中。在10kV配網(wǎng)實(shí)際建設(shè)過程中，考慮到供電可靠性，通常會(huì)將環(huán)狀網(wǎng)作為首選，主要有三個(gè)原因，其一是環(huán)狀網(wǎng)應(yīng)用在10kV配網(wǎng)中具有較明顯的優(yōu)勢與特點(diǎn)，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響到用戶供電，具有較好的穩(wěn)定性，并且在維修后可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定供電狀態(tài)；其二，由于配網(wǎng)線路的距離不能相距太遠(yuǎn)，并且，距離較近的線路還可以改變輸電線的路線，選擇環(huán)壯網(wǎng)絡(luò)可以較好地提升電力輸送的質(zhì)量和效率；其三，隨著計(jì)算機(jī)算力的發(fā)展，在對環(huán)狀網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可通過計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)建模對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不斷地優(yōu)化，減小線路間問題的發(fā)生以及主觀意見導(dǎo)致的不合理因素，進(jìn)一步提升供電質(zhì)量與穩(wěn)定性。

3.4 10kV自動(dòng)化配網(wǎng)設(shè)備建設(shè)

隨著自動(dòng)化配網(wǎng)的建設(shè)與建設(shè)不斷推進(jìn)以及城市現(xiàn)代化的發(fā)展，地下電纜、開關(guān)站和箱式變壓器將逐漸取代架構(gòu)線、桿上變壓器。因此在設(shè)備建設(shè)時(shí)，應(yīng)提前與政府規(guī)劃部門溝通，預(yù)留相關(guān)設(shè)備位置。作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)終端，配電房應(yīng)采用具有自動(dòng)化功能的高壓柜，配備PT柜及FTU終端。

4 配網(wǎng)自動(dòng)化工程運(yùn)行優(yōu)化研究

4.1 推進(jìn)配網(wǎng)的自動(dòng)化及智能化建設(shè)進(jìn)程

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備可對配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測、保護(hù)、控制等基本功能以及負(fù)荷預(yù)測、故障區(qū)段自動(dòng)定位切除、拓?fù)浞治?、狀態(tài)估計(jì)、無功優(yōu)化等高級(jí)功能，與傳統(tǒng)的非自動(dòng)化配網(wǎng)相比有明顯的優(yōu)勢。因此，電網(wǎng)公司應(yīng)持續(xù)推進(jìn)配網(wǎng)的自動(dòng)化改造與建設(shè)進(jìn)程，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)充分利用到配網(wǎng)之中，保障配網(wǎng)供電的穩(wěn)定與安全。具體而言，電網(wǎng)公司可根據(jù)配網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀，以點(diǎn)帶面地推進(jìn)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)與改造，新建造的配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)合理規(guī)劃，盡量配備自動(dòng)化設(shè)備；對于需要改造的配網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)應(yīng)放在樞紐點(diǎn)、薄弱點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)中心帶動(dòng)周圍區(qū)域的自動(dòng)化改造以及首先改造結(jié)構(gòu)簡單的配網(wǎng)等。

智能化建設(shè)是在自動(dòng)化完成的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地將大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)應(yīng)用到配網(wǎng)中，提升配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。配網(wǎng)智能化建設(shè)可將風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、圖像識(shí)別等智能化技術(shù)應(yīng)用到配網(wǎng)運(yùn)行中，輔助管理人員進(jìn)行科學(xué)合理地決策，也可對電力設(shè)備進(jìn)行智能化升級(jí)改造，比如智能電表、智能變電站等。對于配網(wǎng)中的各類故障問題，也可引入智能故障監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障自動(dòng)定位、診斷、切除、恢復(fù)等功能。電網(wǎng)公司應(yīng)積極探索前沿技術(shù)應(yīng)用在配網(wǎng)可行性，在確保安全的前提下通過智能模型、智能設(shè)備及智能系統(tǒng)構(gòu)造智能化運(yùn)行平臺(tái)進(jìn)一步提升配網(wǎng)運(yùn)行的效率、質(zhì)量以及穩(wěn)定性。

4.2 加強(qiáng)配網(wǎng)安全保護(hù)

自動(dòng)化配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到工民用電安全，對于自動(dòng)化配網(wǎng)的保護(hù)應(yīng)主要包括設(shè)備保護(hù)、通信保護(hù)以及數(shù)據(jù)保護(hù)三方面。由于配網(wǎng)線路所處環(huán)境比較特殊，因此需要防止環(huán)境因素對配網(wǎng)可能造成的傷害，架空線路要考慮到雷擊、暴風(fēng)、雨雪、污穢等因素的影響，電纜線路需要考慮腐蝕、地震等因素的影響。通信保護(hù)是采取網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、抗電磁干擾等技術(shù)措施對通信系統(tǒng)、通信裝置進(jìn)行保護(hù)，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，保障通信線路的運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定收發(fā)。配網(wǎng)各類運(yùn)行數(shù)據(jù)均屬于企業(yè)保密數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)的保護(hù)應(yīng)從軟件與硬件兩方面著手，軟件方面采取應(yīng)建立防火墻、應(yīng)用加密算法等措施，硬件方面應(yīng)將數(shù)據(jù)服務(wù)器安置在安全區(qū)域，并采取防護(hù)措施對服務(wù)器進(jìn)行保護(hù)。

4.3 提升配網(wǎng)運(yùn)行工作人員的綜合素質(zhì)

配網(wǎng)的自動(dòng)化升級(jí)在一定程度上減少了對低級(jí)人工的依賴，因此對工作人員的素質(zhì)提出了更高的要求。電網(wǎng)公司應(yīng)注重對人才的培養(yǎng)與挖掘，使公司員工能夠適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)的迭代升級(jí)，同時(shí)鼓勵(lì)員工進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不斷推進(jìn)配網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展與進(jìn)步。

4.4 設(shè)備維護(hù)

配網(wǎng)在運(yùn)行一段時(shí)間后，自動(dòng)化設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障、老化等問題，給配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行帶來不穩(wěn)定因素。因此，需定期展開巡檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)中的設(shè)備問題。還可采用智能化措施對各類自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，在減少工作量的同時(shí)也能更加準(zhǔn)確地定位故障設(shè)備。

5 結(jié)論

綜上所述，10kV自動(dòng)化配網(wǎng)的建設(shè)與改造已經(jīng)成為大勢所趨，本文在介紹配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，對自動(dòng)化配網(wǎng)施工要點(diǎn)以及配網(wǎng)自動(dòng)化工程運(yùn)行優(yōu)化進(jìn)行研究分析，對10kV自動(dòng)化配送施工與運(yùn)行優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。