面向供电可靠性的配电自动化系统规划研究

2018-07-10陈春桥

通信电源技术 2018年4期

陈春桥

（云南电网有限责任公司昭通供电局昭阳分局，云南昭通 657000）

0 引言

为有效增强供电可靠性，确保科学合理开展配电系统的规划设计工作，首要任务是以市区覆盖规模为依据进行优化配置，全面考虑各区域的实际用电需求。为获得理想的配电自动化效果，还需及时改良并更新各配电操作设备，借助配置功能全面的终端，将操作、通信及遥测等结合在一起，使用具有更强密集性的光纤，在改良配电通道的基础上，进一步增强主站的电力配给能力，从而实现小区域配电自动化。

1 规划设计供电可靠性配电自动化系统的重要意义

近年来，社会各项生产取得了显著进步，对电力方面的需求呈现出日益增长的趋势。然而，我国不少地区还存在着供电缺乏可靠性、供配电不合理等一系列问题，严重阻碍着社会的进一步发展[1]。其中，供电可靠性的前提是配电系统的合理设计。但是，在不少配电自动化设计中，不够重视地区差异，未能从地区实际发展情况出发制定有针对性的、科学的设计方案，导致无法真正发挥配电自动化系统的功用。此外，在供电站电力生产过程中，各级配电自动化系统未能严格按相关功能标准进行应用。智能供电技术应用不够或缺乏合理应用，未能获得理想的协调效果，大大降低了配电自动化系统的可靠性和应用性。可见，只有从各区域不同配电标准出发，合理应用各种智能供电技术，科学规划配电自动化系统，才能为社会各项生产活动提供更加安全可靠的供电服务[2]。

2 合理划分供电区域

在规划设计面向供电可靠性的配电自动化系统前，应以区域配电标准和对供电可靠性要求为依据，合理划分供电区域，然后对配电自动化系统展开针对性规划。其中，供电区域通常可划分为以下几类。

（1）A+区域：指的是电力负荷密集，超过30 MW/km2，对供电可靠性的要求达到99.999%的国家级高新技术开发区、东部重点城市及直辖市的市中心区等区域。

（2）A类区域：电力负荷比较密集，在15～30 MW/km2范围内，对供电可靠性的要求达到99.99%的中西部重点城市市中心及直辖市市区等区域。

（3）B类区域：电力负荷集中，在6～15 MW/km2范围内，对供电可靠性的要求达到99.965%的省级高新技术开发区、重点城市市区及地级市市中心区等区域。

（4）C类区域：电力负荷相对比较集中，在1～6 MW/km2范围内，对供电可靠性的要求达到99.897%的发达城镇、地级市区等区域。

（5）D类区域：电力负荷比较分散，在0.1～1 MW/km2范围内，对供电可靠性的要求为99.828%的一般城镇、农村等区域。

（6）E类区域：电力负荷非常分散，一般不超过0.1 MW/km2，对供电可靠性的要求仅需达到对社会承诺便可的偏远农牧区等区域。

3 实现供配电自动化系统合理规划的常用技术

3.1 主站规划设计技术

在开展面向供电可靠性的配电自动化系统规划时，首先应将自动化主站划分为高、中、低三个等级。等级不同，采取的延伸模式也不相同。此外，应当以等级标准为依据，选择GIS、PMS等交互型建模平台，确保能够及时传递并共享信息，从而建立科学、完善的故障处理和电网监控等系统[3]。硬件方面，以信息容量大小为依据进行合理配置，接入容量不超过40万点的软件模块。随后合并主站中的SCADA监控系统与服务器，调配妥当故障处理器，借助信息交互软件模块达到信息数据共享的目的。需要注意，在中型站内，同样需要配置好相应的SCADA监控系统，而大型主站配置的软件应用模块等级也应当更高。

3.2 配电网终端与通信技术

在配电自动化系统中，配电网终端是不容忽视的一部分，可分为三遥和二遥两类终端。其中，三遥终端能够整合故障信息，向功能配电端上报，同时具备遥控、遥测和遥信等功能。该终端通常需使用光纤通道，并展开非对称加密，要求控制的开关具备电动操作的机构。二遥终端指的是具备电流遥测、故障信息上报等功能的配电终端，不具有遥控的功能，但具备本地保护功能，可采用GPRS或无线专网的方式。

3.3 继电保护技术

此项技术的主旨是确保供电的可靠性。在城市配电网方面，它具有供电半径短、短路时容量高等特点。当出现短路故障时，电流水平差异较小，给电力定值整定工作带来了一定难度。此时，可采取级差保护措施，保证主干线与分支线在故障状态下也不会产生干扰。在农村配电网方面，它具备供电半径长、分支多和短路时容量低等特点。当出现短路故障时，电流水平差异比较明显，通过安装断路器将三段式过流保护设置在主干线上等方式，便可将故障快速切除[4]。

4 配电终端和继电保护的差异化配置

4.1 配电终端的估算

相关研究人员指出，配电线路网架结构满足N-1准则条件时，估算配电终端数量的方法。其中，全部安装三遥终端或全部安装二遥终端时，计算方式略有差异。当结合三遥与二遥终端时，假设每条馈线安装的三遥终端为k3台，将馈线分为用户均等的k3+1段，在每个三遥终端划分的区段内，安装二遥终端h台，那么为确保可靠性AFset符合要求，h应当满足条件：

式中，F为故障率，t2与t3分别为故障定位指引下，人工隔离故障区域所需的时间和修复故障所需的时间。

4.2 确定相关分析参数

在划分六类区域时，主要以可靠性指标RS-3（供电可用率）进行划分。统计全国近几年来不同城市10 kV用户供电的可靠性发现，在不考虑限电因素的前提条件下，故障停电户时数百分比平均数γ达到22%。假设允许供电可用率为ASAI3，那么以该比例进行折算，可得出只考虑故障因素造成停电可靠性指标AFset的公式为：

近年来，我国配电网检测、状态检修等技术得到显著发展，用电管理水平日益升高，非限制性停电用户的比例明显降低。同时，在不同区域内，平均故障停电用户时数也会有所上升，AFset在ASAI3指标恒定条件下也会发生一定程度的下降。为充分促进电力配置可靠性的提高，应当遵循普遍适用原则，全面提高各区域的用电管理水平。

此外，通过统计不同区域的用电故障率发现，区域架空线故障率较低，电缆故障率由之前的升高而变为了降低[5]。为确保数据准确性，将架空线路裸线故障率和电缆故障率分别选定为每年0.2次/km及0.05次/km。待确定相关参数后，以全国10 kV供电用户可靠性数据为依据，可计算不同年份的停电时数平均值，也可以得出修复故障的时间及次数。

4.3 差异化原则的确定

①对于A+类区域，可采取全电缆的供电模式，并采用三遥配电终端，有效降低故障发生率的同时，确保故障发生后能够将供电及时恢复。②对于A类区域，可采取三遥配电终端，供电线路则可选择绝缘导线或者电缆等。而为有效降低线路故障发生率，应将二遥终端、本地保护以及GPRS通道等融入其中。③对于B类区域，线路及联络开关方面可配置三遥终端，其他可采用GPRS和二遥终端，有效降低电路故障率。④C类区域的所有终端都可采用GPRS通道和二遥配电终端。⑤D类区域除了可使用断路器外，还可选择三段式过流保护模式，同时结合GPRS通道和二遥配电终端能够快速切除故障。实际开展配电自动化系统规划过程中，应根据A+区域的方式来科学规划重要用户的相关系统。