浅析电力系统配网自动化技术的应用研究

浅析电力系统配网自动化技术的应用研究

发表时间：2018-09-18T20:00:40.333Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：李嘉辉[导读] 摘要：随着我国社会经济和科技水平的不断发展，电力资源在我国工业和人民生活中占有越来越重要的地位。

广东电网有限责任公司佛山顺德供电局 528300 摘要：随着我国社会经济和科技水平的不断发展，电力资源在我国工业和人民生活中占有越来越重要的地位。近年来电力行业的发展以及一系列成就与电力系统配网自动化技术密不可分，本文以电力系统配网自动化技术为研究对象，从电力系统配网自动化技术性分析、电力系统配网开关设备选型分析以及电力系统配网自动化实用模式分析这三个方面入手，做详细的分析和阐述。

关键词：电力系统；配网自动化技术；开关设备选型；实用模式分析引言

配网自动化技术是电力系统运行的核心，借助该项技术能使配电系统变得更为稳定和安全。它是现代电力系统与科学技术发展的重要产物，亦是电力系统现代化发展的趋势。当前，为保证供电质量，提高配电网络的安全性，供电企业、供电场所等大都应用了配网自动化技术来科学管理，以提高电力系统运行的可靠性。一、电力系统中配网自动化技术概述

随着电力系统的不断发展，支撑该系统的技术呈现着多元化与先进性。在设置配电网时，通过应运用控制技术、通信技术、计算机技术等技术手段，对配电网设备进行远方实时监视和控制，以优化电网运行和管理的技术。它可以提高电力系统运行可靠性，减少停电时间，改善电能质量，提供服务质量，提高配电网的管理水平和效率，做到“快定位、速隔离”的目标。对比传统的电网运行模式，能大大节约成本，且能够借助通信平台获取足够的信息支持，进而掌握电网的实时动态，掌握真实的电网信息，呈现最新动态。

二、电力系统配网自动化技术性分析

2.1 配网自动化的技术原则

①可靠性原则

实施配网自动化的首要目标是提高配网的供电可靠性，因此配电网络必须具有可靠的电源点（双电源进线，备自投、变电所自动化）、具有可靠的配网网架（规划、布局、线路）、具有可靠的设备（一次性智能化开关装置，二次户外 FTU、TTU）、具有可靠的通信系统（通信介质、设备）、具有可靠的主站系统（计算机硬件、软件、网络）。

②分散性原则

由于配网的地域分布性特点，建立配网自动化系统希望功能分散、危险分散，采用具有智能的一次设备（如重合器），故障可就地解决。对于县级规模的配电网，复杂性并不高，提高可靠性供电，通常双电源即能满足实际要求。为进一步提高整体系统的安全可靠性，主站软件功能分散，以 SCADA 为主体的实时监控功能独立运行，以 GIS（地理信息系统）为主体的在线管理功能独立运行，电网分析计算功能独立运行，各功能间内核（数据库、微内核调度等）一体化设计，保证信息的可靠、高效、优质共享。

2.2 配网自动化的合理规划

配电自动化对配电网规划提出了以下几点基本要求：

1、供电线路要连接成环网，且至少具备双电源，对供电比较密集的区段一定要考虑构建一个多电源的供电系统。

2、线路干线须进行分段。为了避免由于线路故障而导致的整条线路断电的现象发生，可以利用分段开关的倒闸操作，转移非故障区域的负荷。而分段的原则是：在对线路干线的分段可按照负荷相等、线长相等或者用户数量均等的原则进行。可参照以下要求进行规划：（1）主干线配置1-2台分段断路器，采用10kV柱上断路器自动化成套设备。每一分段的主干线长度不宜超过2千米，接入用户数不宜超过1000户、接入配变台数不宜超过10台。

（2）主干线路超过8千米，原则上主干线采用三分段，对于分段用户数超过1000户的，建议增加分段断路器自动化节点（投入遥信、遥测、遥控功能，退出保护跳闸功能），采用10kV柱上断路器自动化成套设备。（3）主干线第一、二分段线路上，若支线长度大于3千米（运行环境复杂的可按1.5千米），或装接中压用户达5户，应在线路T接处配置分支线分界断路器，采用10kV柱上断路器自动化成套设备。以下图一、图二分别为架空线路自动化配置与10kV电缆“N供一备”接线自动化配置方案：

说明：CB 变电站10kV出线开关；FB 分段断路器；ZB 分支线分界断路器； LB 联络开关断路器。

图1 10kV架空线路自动化配置（1台分段断路器）

说明：CB — 变电站馈线开关；FB — 分段断路器柜；ZB — 分支线分界断路器柜； LB — 联络开关断路器。

图2 10kV电缆“N供一备”接线自动化配置方案

3、分段开关可使用断路器。在某些情况下，分段开关也可采用断路器，目前我国的开关已经不同于以前，其与计端设置连接完成以后不仅可以实现遥控操作，还可以进行数据信息通讯等其他一些功能。

三、电力系统配网开关设备选型分析

3.1开关设备的选型

正确的开关设备的选型是关键。如果要对控制中心和分段开关进行数据通信，那么控制开关和断路器必须具备一定的基本功能，包括远方的遥控操作和数据信息通讯等，不仅如此，一个比较独立和完善的操作电源系统也是非常有必要的。为获取负荷电流、过载电流及短路电流，达到实现遥信、遥测和遥脉等功能，必须保证开关内部置有CT和PT等相关电气设备，从而对过负荷和多种故障电流进行判断。

3.2 控制中心与各开关（断路器）之间的数据通信网络

配网自动化对通信系统的可靠性和通信速率要求很高，也是配网自动化建设的主要瓶颈。目前我国部分地区完成的配网自动化的通信方式大都采用载波通信、无线通信和光纤通信等几种形式。从相关供电局配网自动化建设和运行的经验来看，这几种形式中，无线通信和载波通信受到很多因素的制约，不是十分稳定，但投资较少，适合小区域的城镇配网自动化。对大、中等以上的城市来说，这两种通信方式不能满足要求。所以，要想实现大中城市的配网自动化，应该选用投资较大的光纤通信方式，这种通信方式支持接口（RS232／485）和以太网等多种通信模式，具有通信速率快、可靠性高等优点，是配网自动化通信方式的首选。操作电源的设计，一般选用交流 220V 作为操作电源，一般有逆变电源屏、电池屏、充电屏

和交流配电屏组成电源系统。为了满足设计需要，在整个配电网络中设置多套电源系统，具体的数量，要根据电压降和电源线路的实际情况决定。

四、电力系统配网自动化实用模式分析

从故障处理模式的差异性角度上来说，电力系统配网自动化的使用模式基本可以分为集中智能模式以及分布智能模式这两个方面。

4.1 分布智能模式

分布智能模式是指现场的开关（断路器）具备自动故障判断隔离及网络重构的能力，不需要通信与主站系统参与。主要有电压时间型（根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域）和电流计数型（根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域）两种。

其主要设备是 FTU 结合断路器或负荷开关构成的具有重合功能的分段开关。此类方法的显著优点是成本低，不需要主站参与。但受原理的局限，不可避免地具有以下缺点：①故障处理及供电恢复速度慢，对系统及用户冲击大；②需改变变电站速断保护定值及重合闸次数；③同一线路上、下级重合器动作缺乏选择性。因此，网络重构后需改变重合器的整定参数，多电源多分支的复杂网络，其参数配合困难。并且故障点后面的分段开关的重合闭锁要依靠检测故障时的异常电压来作为闭锁条件，而故障情况不同，异常电压特征也变化较大，因

此闭锁条件较复杂。综上所述，这种方法仅适合于网架结构比较简单，主要是双电源供电的“手拉手”线路，以及不具备通信手段或通信条件不完善、可靠性较低的场合。

4.2集中智能模式

该模式（又称远方控制模式）是指配网发生故障后，现场的型将开关状态及有关故障信息（失压或过流信息）经通信系统送至配电主站（或子站）系统，由系统根据配网的实时拓扑结构按照一定的逻辑算法确定故障区段，并且确定可行或优选的故障恢复步骤，自动或人工干预发出相应开关设备的操作命令。它具有以下特点：

1）作为电网调度自动化的一个系统，能满足电网调度自动化的总体设计要求，其配置、功能包括设备的布置都能满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的要求。

2）能够将开关（断路器）的电流、电压等实时数据上传到调度主站或控制中心，并且能够对其进行遥控操作，具有很好的上行和下行通信功能。

3）与继电保护的整定、重合闸、备自投等配合，系统本身具有自动判断故障点和自动切除故障点的功能，能够将故障范围缩小到最小程度。

4）系统的正常运行方式和故障时的运行方式能够实现自动最优化、调度灵活，也可以根据调度员或者操作员的指令（检修状态下的运行方式）选择预定的运行方式。

5）能与配变计量监测终端及电压无功补偿装置相兼容，实现配网的 VQC电压无功自动控制功能。

故集中智能模式是配网自动化较先进、高级的模式。

五、结束语

配网自动化通过线路自动监视、控制和管理，实现对配电网全面自动化管理的目标，做到故障“快定位、速隔离”，有效使提高了供电可靠性。因此，在竞争日益激烈的电力市场中，配网自动化势必成为未来发展的趋势，对于电力企业的可持续发展亦发挥着不可忽视的作用。

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