浅谈10kV配电网初级智能化发展

摘要：10kV配电网担负着电力电能向用户分配的重要角色，而传统10kV线路往往一点一处的永久性故障都会造成整条线路的大范围停电，且查找故障点费时费力。而近年来智能高压配电设备的投入运行使得区域配电网缩小事故停电范围并实现整条线路初级智能化成为可能。鉴于目前10kV高压配电线路主要包含有开闭所、住宅小区（或厂区）配电站、环网柜、电缆分支箱、箱式变压器、柱上智能断路器等带有控制功能的断路器配电设备，充分利用这些智能断路器整定定值，选择性切除永久性故障点并上传信息，及时分析和判断配电线路上的故障区域，注重配电网智能设备的运行维护与状态检修，提高对用户的供电可靠性，已作为一种趋势和必然。

关键词：配电网  智能化

1 配电网初级智能化发展可运用设备

1.1 开闭所和小区配电站设备

随着城市配网的快速发展，为了满足区域负荷分配的需要，设置了开闭所，开闭所设备一般都能满足远动通讯功能、真空断路器自动化控制功能，与调度自动化融为一体，由调度值班员监控。缺点是建设费用高。

小区配电站实际上由用户配电站移交供电部门管理而形成，一般都不具备远动通讯功能，多数处于无人值守无人监护的状态。

另外还有众多的用户配电站或电缆分支箱连接于10kV配电网上，设备水平和运行水平参差不齐。

1.2 电缆分支箱和环网柜及箱变设备

电缆分支箱设备一般布置在负荷集中的地段，主要对小区变压器、不同厂矿等进行分配供电，一般由真空断路器或负荷开关组成单进多出。环网柜一般由真空断路器或负荷开关组成多进多出，以实现双电源或多电源供电。箱变一般和高低压配电柜一体布置，占地面积小。上述高压配电设备配置的真空断路器一般附带有隔离开关、微机保护、交流UPS或小型直流电源，建设费用低，真空断路器基本都能实现微机保护功能，缺点是控制电源可靠性不高，一般都没有配备远动通讯功能。

1.3 柱上智能真空断路器

柱上断路器一般安装于10kV配电线路主线首端、分段处、分支处以及用户分界处，和隔离开关配合使用。主要分为带涌流控制器保护功能的高压柱上断路器和智能保护功能的分界断路器。涌流控制器可以设定保护定值，不需要专门的工作电源，成本很低。但需要满足大于CT额定电流40%的工作电流才能保证涌流控制器正常工作，可靠性很低，属于淘汰产品。智能保护功能的分界断路器具有微机保护及短信通讯等功能，可以实现远方手机调定值和手机遥控遥信等功能，但需要配置提供工作电源的供电PT，成本比普通柱上带涌流控制器功能的断路器高一倍左右，是目前配电网初级智能化发展的首选产品。

2 配电网智能化是必然发展方向

传统配电网与初级智能化配电网的区别是前者发生线路故障往往造成整条线路大面积停电，而后者可以把故障限制在极小的区域，并且可以利用其GSM短信或GPRS等通讯功能实现信息告知和定值调整。

为适应国家电网三集五大和优质服务的需要，努力缩小配电网事故停电范围，快速定位故障点，已成为目前配电网优质高效运行的主要矛盾。

目前国家电网正在大力提高配电网故障研判和抢修指挥效率，要求调控部门必须对配电网进行切实有效的管控，尽快消除配电网盲调，这也对配电网的智能化发展带来了机遇。

配电网智能化发展的最终模式将是实现配电网高级自动化。目前已有一些城市配网实现配网调度自动化。

本文讨论的范畴是利用现有技术和低成本设备实现降低事故掉闸率和提高供电可靠性的配电网初级智能化。更进一步的目标是利用通讯技术全面实现配电网TTU（配变终端）、FTU（馈线终端）、DTU（开闭所、环网柜智能终端）。真正实现配电网自动化。

3 配电网初级智能化的构成

配电网初级智能化首先要满足线路事故情况下小范围自动切除故障功能，在线路分界处尽可能多的增加智能断路器，把故障切除在最小的范围内。这就要求在线路分支处和用户分界处均要安装智能真空断路器。

目前比较现实的做法是，线路上新装高压真空断路器时（包括用户分界点断路器）全部选择智能型，传统型随着农网改造升级逐步替换。不能及时替换的采用短路接地故障显示器配合使用。

每条配电线路必须有专人负责对各分段处和分支、分界处的断路器继电保护定值进行整体配合计算，尽可能保证选择性，必要时使用重合闸补救。

定值调试必须到位，并由专人管理，断路器控制设备要确保定期巡视，由线路运行人员进行检查，并做相应运行参数记录。

调度端应配置相应智能设备信息采集平台，并与调度自动化系统接口。

4 配电网初级智能化设备的运行与维护

与传统的配电网高压断路器相比，智能高压真空断路器增加了控制检测等二次装置，包括电流互感器、控制电源互感器、看门狗控制器、微机继电保护装置等，这给传统的线路巡检人员的运行维护提出了挑战。而往往一个配电线路的智能化能否高效地使用，与线路巡检人员的素质有着非常直接的关系，智能化系统能否安全可靠地运行与操作巡检人员的技术水平密不可分。实际上多數配电网巡检人员只能对高压真空断路器进行一些简单基本地使用和操作，只有少数巡检人员能够发现高压真空断路器二次系统出现的问题和缺陷。大力提高配电线路巡检人员的素质和巡检水平势在必行。

从设备上讲，依靠设备供应商提供产品维护存在诸多问题。首先，存在及时性问题，由于配电网分布于广大偏远的农村地区，路途艰难遥远，往往不能及时到达现场处理。而且配电网智能设备统一性较差，配电网智能设备厂家过多，存在多种设备类型共存、设备数量大、软硬件兼容性差等诸多问题，给维护工作和备品备件准备带来比较高的要求和困难。另外还存在配电网二次设备安装完工后经常遗留一些隐形故障不能及时发现和消除，造成智能设备正确动作率不高。比如使用UPS供电的设备，在UPS自动关机后重新来电不能自动开机，导致智能设备失去工作电源不能正常工作。采用小型蓄电池对智能设备提供工作电源的因蓄电池耗尽不能正常使用，有的干脆只使用交流电源供电，在设备故障时由于供电PT电压突降不能正确掉闸等等。针对以上情况，建议对柱上智能真空断路器选用自带储能电容器的控制器，当线路电压突降时储能电容器提供不少于6S的时间维持智能控制器工作及跳合闸一次。在一个配电网调度区域选择尽量统一的厂家产品，便于替换和维护。对于无人值守的变、配电室和电缆分支箱尽量选择小型直流电源或直流屏给智能装置供电。

5 配电网初级智能化发展的实践探讨

笔者所在的一个县供电公司，目前在用10kV城市配网公用线路5条，10kV农村配网公用线路31条，10kV开闭所2座，小区配电站四座，10kV分支线智能真空断路器50余套，占总安装数约40%，10kV用户分界处智能断路器50余套，占总安装数约30%，高压电缆分支箱及环网柜12套，短路接地故障显示器400余套，箱变50多套，通过配合变电站出线定值设置各个智能断路器保护定值，已经能够将全县50%左右的线路事故停电范围限制在分支线或用户分界范围内，通过选择将智能断路器安装在多发事故分支，同比降低线路事故停电约75%，并且通过配合检查短路接地故障显示器翻牌情况，故障点查找定位效率大大提高。目前已有约20台智能真空断路器实现了短信通信功能，大大方便了故障查找和定值调整。

由于全县10kV公用线路长达1000多公里，全县10kV配网公变600多台，专变1000余台，全部分布在山区，线路运检班一个班组负责运维，实际发生事故时的故障查找和日常维护基本只能以主线为主，分支线及用户线难以顾及。通过统计，高达90%以上的线路故障发生在分支线或用户分界内。而发生在用户分界内的故障率则高达60%以上。因此在分支线和用户分界处缺少智能真空断路器是配网初级智能化发展的主要矛盾。县公司领导高度重视，目前已要求新装高压断路器用户必须加装分界智能断路器，采取措施逐步淘汰老旧传统断路器，没有加装智能断路器的分支线或用户分界处则依靠加装路接地故障显示器补救，目前安装数量达到400余套。

按当前情况，今后还需要大量的智能真空断路器投入配网运行，并逐步实现信息传输，调度自动化方面还有待增加配电网数据采集平台并与调度自动化接口。

6 结束语

总之，配电网初级智能化发展的重点必然是要最大限度保证不间断可靠供电，向用户提供优质电能和优质服务及配网事故的自动隔离。从目前国内智能化电网的发展规划来看，配电网智能化将是整个智能化电网建设中不可或缺的一个重要组成部分。配电网初级智能化發展的最大作用就在于为电网终端用户服务，“安全、稳定、可靠供电”。

参考文献：

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社.

[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社.

[3]杨丽君，王硕，卢志刚.配电网智能化规划评价指标[J].电网技术，2012（12）.

作者简介：白俊敏（1964-），男，大专学历，工程师，从事配电网继电保护专业工作25年。