10 kV配电网自动化探讨

2018-12-08何德明

中国管理信息化 2018年10期

何德明

（佛山顺德供电局，广东佛山 528000）

0 引言

国家十分重视电网智能化建设，在国家“十二五”规划出台的背景下，国家电网也制定了“十二五”电网智能化建设的规划书，规划书中指出在十二五期间电力行业应该加快电网智能化的步伐，投资2000亿元来建设配网自动化工程，建设的内容包括通信系统及电网的发电、配电、输电、变电及调度6个环节。配网自动化的实质是实现配电网可以和用户直接连接，从而能够提高供电质量。目前，由于配电系统出现故障导致的停电问题越来越突出，当务之急需要加快推进电网智能化建设。

1 10 kV电网的发展状况

目前，我国配电网的智能化建设处于初步发展期，电网的布局还不完善，因此，应先完善好主干网络才能实现电网自动化。作为“十二五”期间重要的建设工程，国家电网需要不断进行积极探索和规划。现阶段，国家电网对19个城市进行了第二批配电自动化的试点，希望在不久的将来这些试点都可以通过验收。

10 kV电网建设作为电力系统的最重要部分，是与用户联系的主要通道。10 kV电网的供电线路长、覆盖范围比较广、接入点也不少、路径更为复杂。电网的设备生产并没有统一的标准，质量参差不齐，受环境、气候和地理等自然环境的影响比较大。当电路系统出现故障时因为影响的因素比较多，进行检修需要付出大量的时间和精力。就实际情况来看，我国很多地区虽然实现了配网自动化，但在10kV电网的建设上还是需要做很多的工作：配网自动化水平高的地方不多；设备年久失修，需要更换；配电设备的耗能不低，在边远地区电网建设工程建设薄弱。在恶劣的环境下，10 kV电网水平低的地方不能支撑整个供电系统正常运转，建设智能化的系统能够解决并提高供电系统的安全性。我国发展配网智能化是有很大空间的，据相关部门预计我国配电网的产业将发生天翻地覆的改变，会大大提高用电效率。

2 10 kV配网自动化系统的主要构成

10 kV作为一个国家配电网自动化的重要组成部分，在建设的过程中有具体的标准和原则。10 kV电网是一个复杂的系统工程，主要可以分为三个部分。①主站系统。配网自动化的主站系统主要由配电网的管理系统（DMS）和SCAND主站系统构成，在配电网运行中DMS能够进行全面管理。②子站系统。SCAND系统可以监控设备的柱上开关以及环网柜的开闭情况。主站系统是有局限性的，无法与所有配电设备都直接关联起来，这时需要借助子系统，一级一级构建10 kV配电网，各级子电网相互配合，与主站系统相辅相成，极大地优化了电网管理，同时也提高了解决停电事故的效率，及时恢复供电，解决客户的担忧。③终端。配电网的自动化终端，可以尽快识别故障，并对故障进行隔离，实现TU与FTU等的三通功能。

3 10 kV配电网自动化的实施原则

在10 kV配电网的自动化建设过程中，为了保证工程质量，是有一定的标准和应用原则的，具体如下。

（1）可靠性原则。供电网络事关人们的生产和生活，一旦出现问题会造成很大的损失，因此必须遵循建设过程中的可靠性原则，在规定条件下和规定时间内完成工程预期规划的目标，而且在用户用电过程中因为线路、设备等故障出现停电时，必须保证故障解决的时效性。此外，配电网在电源、设备和网络通信及设计布局上要遵循设计原则，确保供电系统正常工作。

（2）安全性原则。随着社会的不断进步和发展，人们的生活水平也日益改善，对于电的使用依赖性越来越高，这样在配电网络上保证供电质量就显得尤为重要。配电网自动化、智能化可以利用其先进性帮助解决供电过程中出现的各种问题，并可以很快解决这些问题。智能化的系统是有赖于计算机技术完成的，但是一旦网络系统出现问题的话，会给用户造成不便，甚至造成经济损失。配电网在建设过程中需要注重安全性原则，进行科学规划设计，对建设过程进行严格把关，确保配电网系统的安全运行。

（3）实事求是原则。因为每个地区配电网自动化完善程度是不一样的，而且每个地区的实际情况也不一样，在建设的过程中要坚持实事求是的原则，结合当地的地形、气候等自然环境问题不断进行调整和合理规划，从实际出发最大化地实现配电网自动化的功能。

（4）与时俱进的原则。配电网的自动化不是说建设完就可以永久利用了，它是一项需要不断完善的复杂系统，对技术要求很高。配电网智能化需要分阶段进行，盲目求成是不可取的。首先，必须先对智能化开关进行设备安装，并且建立电压控制系统，测试可负荷的电量程度。其次，在完成搭设基础设备的过程中，增强对通信和控制等设备的安装，并调配负荷。最后，利用电脑对架设的每个地方的信号进行控制和自动处理，不断进行调整。

4 10 kV配电网自动化建设的规划

配电网自动化、智能化的建设需要根据10 kV配电网自身的特性以及实际操作来进行，具体建议如下。

科学规划配电网架。每个地方的经济运行方式是不一样的，考虑到这个方面，配电网在建设时应该根据每个地区的经济运行情况进行合理的规划和科学的设计。供电覆盖的范围和半径上尤其需要注意设计的合理性，在覆盖范围和半径设计合理的基础上保证供电的质量，提高供电的水平。另外，由于线路比较多，不同的线路都有联系，有必要对线路的连接点和数量进行科学的管理，保证供电的质量和供电的可靠性。

应用智能化的设备。配电智能化的关键是智能开关的应用，为了准确了解用户的电量使用情况，智能开关需要与通信系统联结，这样能够在配电网主站系统与子站系统的监控下对监控单元实现遥控；智能化还能自动判断和排查故障点并进行自动隔离，进而使线路自动恢复工作，避免了经过通信线路。智能开关是一个重要的节点，是配电网自动化的核心，开闭站的功能是“三遥一视”，但是离智能化的标准还是有一定距离的。

完善通信网络。配电网管理不是一个简单的工作，因其特殊性必须完善配电网的通信网络，突破通信技术是一个重要的研究课题。配电网通信系统的好坏在很大程度上决定了配电网自动系统的优劣程度，如果通信技术好的话，配电网自动化系统工作质量也会很高，反之则不然。开闭站的光纤覆盖率不高，很难实现配电网的自动化和智能化，在实际操作中工作人员可以在上级变电站建立点对点的SCH网络，在配电室、箱变及环网柜集中架设无源光网络，在比较分散的地方设置GPRS通信。

接入分布式能源。分布式能源指的是可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。日常生活中的分布式能源有燃料电池、风能、太阳能等。目前，分布式能源得到了充分的发展和利用，是配电网智能化的重要体现。分布式能源具有清洁无污染、循环利用价值高、经济效益高的优点。相对于分布式能源，传统的集中供电有很多弊端：当超过用电负荷时不能很灵活地应对，污染比较大，利用率不高，安全方面也存在很大隐患。用分布式资源可以大大解决这些问题，弥补这些不足，在10 kV电网建设过程中一定要重视分布式能源的利用，对配电网智能化具有强大的推动作用，意义重大。

5 10 kV配电网自动化实施的具体方案

（1）环网电缆方案。在比较繁荣、人口稠密的城市应该运用以电缆为配电主干线的自动化方案，这种方式不易被外界因素干扰，运行环境也比较好。具体的实施是按照“二进四出”的原则建设，环网柜为主体，负荷开关根据某个区域用户的数量要求来确定进出线路的数量，如果数量很多的话会转变为开闭所。负荷开关和熔断器配合组成环网柜，多条线路可以保证供电的安全性，对于开闭所监控系统的通信方式，在放设电缆时一并设置，载体是光纤和电话线为主，可以保证安全环境。

（2）架空线路方案。架空线路的方案适用于在城市规模和环境比较好，道路宽敞的条件。这种方案主要是借助裸线架空和架空绝缘导线为载体，架构为双回路线的形式，双电源环网供电。这种配电网的架构方式灵活简单，线路大部分在外部，外部环境影响比较大。一般情况下，当A电源开关为开路运行时，由B电源供电；出现特殊情况时，B电源作为供电设备。

（3）低压380/220V配电网自动化方案。目前，低压配电网自动化的方案在我国的应用还比较少见，低压配电化是配电网自动化的重要组成部分，必须加以重视。第一，科学布局配电变压器，配置合理的供电半径和电量的符合程度；第二，在计算的前提下，实现低压多电源配置，转移电源或者轻负荷时的负荷。这种低压配置方案能够有效降低配电网损耗，提高供电公司的经济效益。