配电网自动化技术的应用

胡绍勇

摘要:随着社会的不断发展进步,电网自动化已成为电网的发展趋势和方向,配电网作为电力网的重要组成部分,对提高供电质量和供电可靠性起着至关重要的作用,本文分析了电力系统配电自动化的应用现状、应用原则、应用要求及自动化模式方案,以加快配电网自动化的发展,提高配电网供电可靠性。

关键词:配电网自动化;应用原则;应用要求

1配电网自动化的应用现状

配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量,提高服务水平,减少运行费用的观点来看,配电自动化是一个统一的整体。目前实现配电自动化大体有以下几种方式:在10kV辐射线路或树状线路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系统,依靠重合器和分段器自身的功能进行线路故障时的故障隔离和恢复供电,因而实施比较容易,投资较节省。在10kV环形电缆配电网络中采用重合器, 配合环网柜实现配电自动化。在10 kV环形电缆配电网络中采用环网柜加装FTU并设置配电网自动化系统,环网柜可以是户外的,亦可以是户内式。目前贵州省大多数城市是由沿城市街道敷设的架空绝缘导线构成10kV配电网络。针对这种配电网络,目前采用的配电自动化方式是首先进行网络优化改造, 形成多个环网或“手拉手”线路,使每一用户有2个供电源。

2 配电网自动化的应用原则

2.1 适应性原则

适应城乡经济条件的原则。由于我省农村经济相对落后,因而不能照搬发达国家的配电网自动化模式,应该立足省情,结合当地实际条件以解决配电网的实际问题和符合供电可靠性及用户的要求为目的,将有限的资金有效地投入配网自动化中去。适应配电网发展的原则。随着“网改”的不断发展,配电网无论在线路长度和设备容量上也在不断增长,配电网自动化应该能适应发展了的配电网,反过来,发展的配电网,更需要实现自动化,并逐步向智能配电网过渡。适应定时限保护的原则。定时限保护方式采用电流阶梯和时间阶梯重合,可使上下级保护配合方便、协调。而反时限保护由于设备产品的实际保护特性有差异、使上下级保护的配合不协调。

2.2逐步完善的原则

配电网自动化是一项综合性系统工作,最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点,涉及到城市建设,配电网规划,设备选择等一系列繁杂工程,内容丰富,技术性强。对于配网自动化的发展应实行分期、分阶段进行。第一阶段为初级阶段,即变电站出线以自动重合闸作保护,线路上装多组自动配电开关,建立电压控制系统。第二阶段在第一阶段的基础上,增设通信及控制设备,对各分支线自动配电开关实现控制,对负荷进行调配。第三阶段建设配网自动化系统和相应的通信系统,将各点信息传送到配网调度中心,实现微机控制及信息的自动处理,达到完善的配电自动化。

2.3 采用电流控制式的原则

由于重合断路器经常有合分操作以及瞬时性故障时自动重合,使得配电开关频繁动作,导致设备可靠性降低,影响使用寿命。另外,自动配电开关有个合闸延时时间,故障时在并联组数较多的线路,最末级完成合闸的时间达几十分钟,合闸时间明显大于故障判断时间,影响供电的连续性。

3 配电网自动化的要求

配电网自动化是以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集、控制、调节和事故处理的技术,其目的在于保证配电网安全经济运行发送电压质量降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。它应当满足以下几方面的要求:

通过实时监控系统,监测每条线路上的负荷运行情况,及时发现不安全因素,消除事故隐患,使配电网安全运行。

通过系统监测功能及时发现用户计量表故障,防止窃电,避免用电量损失。具备可靠的、高速率的通讯。具备完善的、能识别故障电流的、满足室外恶劣环境的故障控制器,以及实现断路器远方操作。

能通过系统监测功能及时计算线路线损,使线路能在最佳的经济状态下运行。系统的电量控制和功率控制可促进电费回收。配电网自动化的主站系统应具有扩充性和开放性功能,主站软件功能完善,硬件上有足够的处理速度和裕度。

4配电网自动化模式方案

4.1变电站主断路器与馈线断路器配合方案由变电站出线保护开关和馈线开关相配合,并由两个电源形成环网供电方案。也就是说优化配网结构,推行配电网“手拉手”,变电站出线保护开关具有多次重合功能,重合命令由微机控制,线路开关具有自动操作和遥控操作功能,开关具有自动操作和遥控操作功能,远动装置,事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断,确认故障范围后,发令使故障段开关断开。

4.2自动重合器方案

此方案是将两电源连接的环网分成有限段数,每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时,由上一级重合器开断故障,尽可能避免由变电站断路器进行分合。当任一段故障时,应使故障段两端重合器分断,对故障进行隔离,线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。

4.3自动重合分段器方案

每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上,应保证变电站内断路器跳开后,线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合,保证从电源侧向负荷侧送电,当再次合上故障点时,站内断路器再次跳开,同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开,确保再次送电成功。

4.4 馈线自动化模式

就地控制模式,即利用重合器加分断器的方式实现。计算机集中监控模式,即设立控制中心,馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站。在有故障的情况下, 由主站根据采集的故障信息进行分析判断, 切除故障段并实施恢复供电的方案。

就地与远方监控混合模式, 采用断路器(重合器),智能型负荷开关,并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障,恢复非故障段供电,同时还可以接受远方监控,配电网高度可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。

5 通信

配网自动化的通信包括主站对子站、主站对现场终端、子站对现场终端、子站之间、现场终端之间的通信等广义的范围。通信是实施配网自动化的一个重点和难点,区域不同、条件不同,通信方案也多种多样,主要有光纤、有线电缆、电力载波、微波、扩频等,但就目前配网自动化技术不够成熟的情况下,采用混合通信方案是比较符合实际的原则。

6 配网自动化实施中应注意的问题

配网自动化的实施涉及的部门多,投资大,是一项系统工程,因此配网自动化的规划是必不可少的,必须结合当地配电网的发展规划,制定详细的配网自动化的实施计划,整体考虑,分期分批实施,同时要和供电企业内部信息化建设相协调。

配电线路设备的户外运行环境,对开关设备、配电终端设备等提出了更高的要求,必须考虑雷击过电压、低温和高温工作、雨淋和潮湿、腐蚀、风沙、振动、电磁干扰等因素的影响,在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件的筛选等方面应综合考虑其性价比。

此外,配电自动化系统中的站端设备进行远方控制的频繁程度比输电网自动化系统要高得多,因此要求配电自动化系统中的站端设备具有更高的可靠性。

配电终端设备中的电源用于控制开关动作,正常情况下从线路中取得,线路失电后的后备电源应具有较高的可靠性。

在实施配网自动化后,降低了运行人员的劳动强度,提高了劳动效率,使运行人员对网络的运行状况掌握得更全面更快捷,为供电企业创造更好的经济效益和社会效益。配网自动化的实施,改变了配电网传统的运行管理方式,但对运行人员提出了较高的要求。

7结束语

经济的发展对配电网自动化提出了更高的要求,配电网自动化也是电力系统现代化发展的必然趋势。技术在发展,需求也在提高,最终目的都是为了扩大供电能力,提高供电可靠性,优化电力服务。从目前的应用情况,有些内容只限于开发、研制和试用阶段,因此,应本着从实际出发,统筹安排,循序渐进的原则,综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系,进一步设计开发出先进、通用、标准的配电网自动化系统,对电力市场的发展具有重要意义。