10kV配电自动化运行分析

钟准昆

摘要:配电网直接关系到工农业生产和人民的生活用电，必须对配电网的运行状态进行分析和加强管理，才能保证配电网安全，创造较高的经济效益。本文作者结合实践经验总结10KV配电馈线自动化运行要求, 并对配电网运行状态状况进行分析和诊断,实现运行工作计划和电网运行的优化,从而提高电网运行效益的基础。

关键词: 10KV配电 馈线自动化 配电自动化 运行 诊断

中图分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：

前言

按照电网的规划，优先安排增加电网传输容量、提高电网安全和供电质量的项目，优化电网结构．满足合理的变压器容载比的要求。城市配电网要实现环网结构．提高互供能力。积极采用配电自动化技术。实行环网供电，馈线自动化．缩短故障隔离时间．缩小停电范围。10kV配电线路上已经或正在安装大量的无功补偿装置或综合测量记录装置。这些自动装置不仅对降低配电变压器和线路的损耗、提高功率因数以及改善用户电压质量有积极的作用,而且能够自动测量记录电网运行数据,为配电自动化的全面实施打下了良好的基础。

110KV配电网馈线自动化运行要求

传统的电压型馈线自动化模式已不能满足配网实际发展需求，需要探讨一种功能丰富、适合发展的馈线自动化模式，这对10kV架空馈线的发展将起到重要作用. 对馈线进行快速地故障定位、故障隔离、非故障区域供电恢复，最大限度地减少故障引起的停电范围、缩短故障恢复时间；配电网正常运行状态进行监控。要减少故障引起的停电范围，就必须使线路合理分段，故障时只跳开靠近故障区域的下游开关，使开关动作引起的停电范围最小。

1.1减少变电站出线开关跳闸

馈线出线开关跳闸将影响整条馈线的全部供电区域，停电影响范围最大。馈线发生相间短路或单相接地故障时，应通过增设分段断路器和负荷开关的方法，尽可能在出线开关跳闸之前有效隔离故障区域，减少出线开关动作次数。

1.2提高变电站出线开关重合成功率

在10kV架空线路装设自动化开关的线路投入二次重合闸，满足实施馈线自动化的基本要求。馈线出线开关跳闸后应依靠自动化开关自动切除永久性故障区域，最终使得重合闸成功，缩小故障引起的停电范围，从而大大提高重合闸成功率，减少故障跳闸次数(重合闸不成功)。10kV馈线故障跳闸率是反映配网运行管理水平的重要指标，降低此项指标意义非常重大。

1.3减少靠近电源侧的开关动作次数

靠近电源侧越近的开关，其跳闸引起的停电范围也越大，应尽量使靠近电源侧的开关少动作。

1.4杜绝用户故障出门

由于10KV配电网是中性点小电阻接地系统，因此采取有效措施避免单相接地故障所引起的跳闸，在用户出门处设置分支分界断路器自动切除单相接地故障。

1.5控制单元灵活采用多种通信方式，可上传开关状态信号

馈线自动化开关控制器(FTU)应根据需求灵活配置多种通信模块，开关动作后控制器(FTU)可采用无线、载波、光纤等多种通信方式将告警信号上传至后台，缩短运行人员的故障查找时间。架空线路覆盖范围广阔，可使用无线通信方式。

2配电网运行分析诊断的功能模式

2.1配电网运行分析与诊断在配电自动化系统中功能

配电自动化总体功能归纳为四个主要功能组。它们分别为：电网运行功能组、运行计划及优化功能组、维修管理功能组和用户接口管理及控制功能组。目前国内配电自动化的研究和实施主要集中在“电网运行功能”,已投入运行的许多配电自动化系统都具备了运行监视与控制、故障管理和统计报表等功能。但是对“运行计划及其优化功能组”包括电网运行模拟和运行工作计划和优化功能的研究和系统开发相对欠缺。其中电网运行模拟功能的目的就是对配电网历史运行状态状况进行分析和诊断,实现运行工作计划和电网运行的优化,从而提高电网运行效益。

2.2分析与诊断功能模式

配电网运行分析与诊断可以分为两个大的功能组:配变及用户运行分析与诊断和电网运行分析与诊断。

配变及用户运行分析与诊断功能组以一台配变低压侧的历史运行数据作为分析基础,由配变经济运行分析与诊断、无功补偿装置运行分析与诊断、用户电压质量分析和用户供电可靠性及设备可靠性分析与诊断四个功能模块组成。

电网运行分析与诊断功能组包括基于三相潮流的电网运行模拟、电网电能损耗分析与诊断、电网运行优化和系统可靠性分析四个功能模块。该功能组以全系统的历史运行数据为基础,包括所有记录的配变低压侧的数据、对非测点记录的负荷预测数据和馈线首端的历史运行数据。值得指出的是,在历史数据库中所记录的这些数据都应该是经过配电系统状态评估处理后的数据。此外，实际中压低压配电系统中的电流和电压是三相不对称的,因此三相潮流计算是电网运行分析与诊断功能组的基础

2.2.1配变及用户运行分析与诊断

配变及用户运行分析与诊断功能组中的配变经济运行分析与诊断模块包括配电变压器经济运行区域分析和配变电能损耗分析两大功能。分析与诊断的输出为：配电变压器每日、月综合、季度综合和年度综合的日运行点轨迹、运行点处于各运行区域的统计及运行合理性诊断(变压器运行是否合理、不合理的原因)、电能损耗(配变的铜损、铁损和总损耗率)。无功补偿装置运行分析与诊断模块包括电容器投切和无功补偿效益分析、补偿装置运行效果分析与诊断和无功补偿装置运行模拟三个部分。根据电容器投切的历史记录和运行参数的历史记录，电容器投切和无功补偿效益分析的输出为：带时标的电容器投切曲线、电压无功及电容器运行综合曲线、无功补偿电量、局部节电量和综合节电量。补偿装置运行效果分析与诊断的输出为:电容器投入运行总时间、补偿装置运行限值合理性诊断、配电变压器分接头位置合理性诊断。无功补偿装置运行模拟功能应能够对限值或分接头位置不合理给出改进的数值，用历史运行数据进行电容器投切模拟，为自动装置确定更合理的动作限值和配变分接头的合理位置。

用户电压质量分析模块包括电压合格率计算、谐波分析和电压不平衡度分析。电压合格率计算结果应包括：分相的和三相综合的日、月、季度、年度累计电压越上限时间和累计电压越下限时间、电压合格率、电压最高值和电压最低值。谐波分析和电压不平衡度分析的输出为：分相的和三相的电压、电流波形和频谱、电压畸变率和电流畸变率、负序电压分量、不平衡度。

用户供电可靠性分析给出该负荷点的月、季度、年度累计用户停电（计划停电和故障停电）持续时间、供电可靠率。设备可靠性分析给出变压器、隔离开关、负荷开关等电气设备的累计故障停运时间和累计检修停运时间、可靠率和故障率、累计过负荷时间和次数、过负荷最长持续时间、累计运行时间、设备寿命消耗等。

2.2.2电网运行分析与诊断

电网运行分析和诊断功能组中的电网运行模拟主要实现以下功能：重演历史任意记录时刻的系统运行状态，模拟在最大负荷、最小负荷和平均负荷情况下采用不同运行方式时系统各元件的三相电流、各节点三相电压以及三相功率分布，计算三相馈电线路负载率以及疲劳元件的评估与报警。

电网电能损耗分析与诊断模块计算各元件、各条线路和全系统的月、季度、年度的理论电能损耗和实际电能损耗，诊断可能的漏电元件的漏电现象。

电网运行优化包括配电系统电压无功运行最优化和网络重构两部分。配电系统电压无功运行最优化在各负荷点历史运行月均、季度或年均日负荷曲线的条件下，在配电变压器低压无功补偿设备和配变分接头可调节的范围内，以网络损耗最小为目标，确定线路首端和各配电变压器低压最佳运行电压日曲线、配变分接头最佳位置和各低压无功补偿点的最佳无功补偿容量日曲线。配电网络重构是在最大负荷、最小负荷和平均负荷情况下，以网络损耗最小为目标确定最佳的运行方式，并且计及从当前运行方式进行改变时所需的费用。

变电出线保护开关具有多次重合功能，重合命令由微机控制，出线开关具有自动操作和遥控操作功能，通信及远动装置，事故信息、监控系统由微机一次完成。变电站出线安装自动重合闸开关作保护，线路上装多组自动化配电开关，建立电压检测装置。每段事故由改为馈线自动化开关根据继电保护配合逻辑来判断故障和隔离故障。通过微机可随时监测各条馈线的电压质量。对电压质量不达标的馈线，采取增加配变布点，装设低压无功自动补偿或高压加装无功自动补偿装置等措施，减少线路损失，提高电压质量。通过配变监测终端，在机房的监控平台数据采集，了解变压器的运行状况，三相的平衡情况和无功补偿的运行状况，并根据数据进行优化配网运行方式；发生障或异常运行时，迅速报警，及时恢复正常供电，减少停电时间，保证变压器的安全运行；记录电压越限时间，计算电压合格率，从而合理控制电压水平，改善供电质量。

结束语

配电网运行分析与诊断功能模式合理，能够对配电网的运行状况作分析与诊断，帮助电网运行管理人员在大量数据海洋中提出有用的信息，以提高配电网运行其中电网运行模拟功能，达到安全运行，降低损耗的目的。