浅谈10 kV配网的自动化设计

许均锡

摘 要：主要研究和分析了10 kV配网中中压配电网络自动化设计的相关内容。简要叙述了配电网自动化系统的基本组成，重点探析了配电网自动化技术的实现，并补充阐释了管理工作中需要注意的问题。

关键词：10 kV配电网；配网自动化；配电系统；运行安全

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0144-02

所谓“配网自动化”，是指利用现代电子通讯技术和互联网等高科技手段，维护配电系统的正常运转，一旦发生事故，其能够迅速作出反应，及时采取相关保护和监测措施，实现对配电网的有效控制和管理。通常来讲，不高于110 kV的电力网络为配电网络。其中，高压配电网是指35 kV及其以上的网络，380/220 V一般为低压配电网，而大于等于1 kV的配电网为中压配电网。本文着重分析和讨论了10 kV中压配电网如何实现自动化的问题。

1 10 kV配网自动化系统及其构成

配网自动化是指在配置高性能新型配电设备的基础上，利用一系列高科技手段，比如计算机、电子、自动化控制和通信等先进技术，保证配电网的安全、高效运行。对其实施在线和离线的智能化监控管理，可以使配电系统处于经济、优质的运行状态。配电网自动化不仅提高了供电质量，还保障了网络的安全运行，其最终目的是为了缩小停电范围，在最短的时间内解决设备故障，从而降低配电系统的维护成本，提高其运行效率，实现企业经济效益最大化。同时，还能有效提高配电系统的管理和工作效率以及用户服务质量。作为一项系统工程，可将配电网自动化系统分为主站、子站系统和终端三部分。

1.1 主站

配网自动化的主站系统可分为三个基础系统，即SCADA主站系统，DMS 应用子系统，用于故障判断、处理的软件子系统。

1.2 子站系统

子站系统主要管理开闭所、监控设施和相应部位的柱上开关，以及监控当地的馈线。与此同时，实时收集数据，并将其传送至主站通信处理器，从而降低主干道的使用率，不断提高配电自动化、主站输电自动化方面的技术。

1.3 终端

自动化终端主要用于监控开关设备、配电变压器和环网柜等管辖范围内的一二次设备。其不仅具有三遥功能，而且还能够有效辨识故障类型，实现独立控制，以配合主站运行。同时，在检查和测试电网的运行状况时，还能够重构和优化网络运行。此外，如果遇到电网故障时，终端必须迅速隔离故障，恢复未发生故障区域的供电。

2 实现10 kV配网自动化的技术

2.1 一次设备和供电方式

我国的配电网主要分为城市和农村两大电网，而配电网采用何种供电方式取决于线路的开关设备、网架（线路联结）和电源点。其中，网架和电源点组合类型多样，所以，供电方式也不尽相同。针对上述情况，应结合不同线路开关的功能，根据实际需要采用合理的供电配合方案。环网柜、重合器、分段器和断路器等是配电线路的主设备。环网柜多用于城市电缆网，其余主设备常用于农村架空线网。线路开关设备的不同决定了其可以采用多种供电方案。

笔者主要探析了以下三个重点问题：①重合器方案是架空电网中具有现实优势和技术优势的方案。在电网的实际运行过程中，架空线路故障多为瞬间故障，其所占比例高达80%. 针对此情况，可利用重合器隔离瞬间故障，大大增加了供电的可靠性。由于重合器具有较高的智能化水平，因此，可以摆脱通信系统的制约而独立供电。这样一来，有利于电网的统一规划，而且还能分步骤实施。②架空线网配网自动化供电方案的主要评判依据是供电的可靠性。它包括发生故障时停电的次数、时间、范围和恢复供电的时间。③架空线网是县级城市的主要配电网类型，通常供电半径不超过5 km，因此，可以采用双电源环网的供电方式。与此同时，其重合器使用三开关四分段的方式。

2.2 配网线路接线方式

配网线路选用哪种接线方式，要遵循国家对大型城市的电网规划和设计技术的要求。相关观点表明，县级城市架空线路必须以环网设置开环的方式运转，通过柱上自动分段器实现线路的三分段三联络，并由多类变电站提供电源。对于农村架空线路，国家还未明确规定，一般来说，三分段单联络的接入方式比较适合。

3 10 kV配网自动化设计思路和原则

根据配电设备负荷的性质和其实际情况，依据投资和实施分阶段的原则，既要考虑配电设备的现状，也要兼顾配网改造和发展规划的要求。

3.1 重点先行

本着重点先行的原则，先环网后放射，先站室后线路，先架空后电缆。站点一经接入，将会发挥自动化系统接入的优势，利用三遥功能，实时监控电网负荷，实现远程操作，监控效果十分明显。电网可靠性指标受架空线路的影响特别大，因而指标提升的关键在于架空线路实现自动化接入的程度。与放射网相比，环网运行方式极具灵活性，可切除电网故障段并实现负荷转供，但是，其操作要求也相对较高。综上所述，自动化措施的实施能够有效提升环网运行效率，减小事故影响。

3.2 强化终端，负载平衡

配网的数据量和计算量十分大，并且配网规模越大，数据量和计算量就越大。因此，要平衡数据量和计算量——在终端设备中处理该层面的数据和计算，而那些属于网络范畴的数据和计算则由主站设备处理。

4 10 kV配网自动化设计方案

配网自动化系统不仅包括主站、子站系统的建设，还包含通信系统的建设。通过自动化改造，可以收集配电设备中的各种数据，而后经通信系统传至主站，使主站系统能够监视整个配网，实现对配网的有效管理和控制。配网的主站、子站和配电终端是配网自动化系统的组成部分。监控、管理10 kV及以下的用户、设备和线路是由配网主站完成的。而配电子站则担负起集中收集实时信息的责任，上传下达，向上对配网主站通信，向下对所辖范围内的FTU、TTU、DTU等终端设备通信。

这样做，有利于通信系统的建设和优化。无论是线路、用户分界负荷开关、配电站，还是开关站、开闭站，其数据的收集和控制主要是由配电终端完成的。配网生产管理系统、SCADA和配电图资录入维护是配网自动化系统的主要组成部分。其中，实时控制、监视配网运行的任务是由SCADA系统完成的；配网图资维护系统的工作主要是实施配网数据的录入和配网数据模型的构建。从二期开始全面使用配电管理系统，它是提升和规范配网管理工作的平台，全面管理配电生产过程中的设备和具体工作流程。

电网配电自动化主站系统功能多样，不仅能够完成对电网运行的控制和监视，还能够实现计算、辅助决策和分析，将配电自动化、电网调度运行、集中控制变电站等业务融为一体，从技术层面上为公司地方电网调控提供了有力的支持，实现了一体化的管理模式。

根据配网自动化通信实现方式的需要，通信系统可分为光纤和无线公网等两大通信方式。对本工程来说，将根据站点的实际情况和既有的网络结构建设相应的通信通道。

5 结束语

随着中国社会经济的快速发展，必然要求电力发展实现配网自动化，这也是电力行业的必经阶段。配网自动化能够实现电力网络中中低压网络的智能化，使配网能够自动判断故障并将其隔离，完成自动转供电服务，从而缩短停电时间，缩小停电范围。因此，对10 kV配网自动化的设计和研究意义重大。

参考文献

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〔编辑：白洁〕endprint