配电自动化的供电可靠性分析

吴耀华 郭莹 吴丝竹

摘 要：随着经济的快速发展，我国的电力企业也在不断的发展。其中，配电网络在电力系统安全、稳定的运行过程中起着至关重要的作用。在这一过程中，配电网络的安全性与可靠性对我国经济的发展以及人们的生活质量有非常直接的影响。因此，本文对配电网络供电的可靠性进行了深入的分析与研究，并提出了几条相关的合理化建议。

关键词：电力系统;配电运行;可靠性;影响因素;措施

1 引言

在我国经济发展的新时期背景下，配电网络已经成为了整个电力系统的重要组成部分，配电网络的可靠性与工业、农业的生产活动有着密不可分的联系。由于配电网络的结构比较复杂，因此，在电力系统运行的过程中，其出现的问题也比较多。因此，增强配电网络的可靠性不仅可以提高电力企业的生产技术与管理水平，而且还能够在一定程度上极大的提高电力企业的经济利益与社会效益。

2配电自动化的意义

2.1为配电系统的运行和管理功能提供了便利

配电自动化可以全程监视配电系统的运行，并对其进行有效控制，这主要是通过对配电网络中状态量和模拟量的收集，以及通过功率、电压、电流等数据而实现的。由于可以对配电系统的运行進行适时的监控，因此，当出现问题时，可通过远程控制配电系统，即对变压器的分接头进行调节，或是对合闸或跳闸进行开关，便可完成保护动作，这样既保护电路，又提高了配电系统供电的可靠性。

2.2可以模拟配电网的运行状态

通过对电网负荷的估算和有功无功的潮流计算以及倒闸操作和事故的模拟就能达到模拟配电网运行状态的目标。可以模拟配电网运行状态，能够分析出配电网的实际情况，以及预测出进一步的发展情况，这样就可以针对其现实情况，编制出合理的遥控操作的指令，现场的操作人员结合这些指令，完成其操作任务，就可以完成倒闸操作的计划，并及时通知有可能受到影响的用户，使用户对于这些情况有所准备，降低断电所带来的负面影响。与此同时，配电自动化还能根据电网的负荷量，安排入网关口的电量，这样就能够降低用电损耗，从而降低购电成本，并且还能保证供电的质量。

3提高供电可靠性的方法

3.1 配电系统自动化的电源配电

（1）以分组供电形式配电

在实际生产工作中，电源线会引发很多干扰，在供电线路的设计中应将这种干扰最小化，将干扰较大的设备区分于测控装置采用不同相线进行供电，最好的办法是从配电室直接用屏蔽电缆引出两相供电。

（2）测控装置与动力设备各自独立供电

测控系统中的被控设备一般采用交流电源，容量大、干扰严重，负载换标的影响大，不对称负载时中性点易发生较大便宜。而测控装置使用的交流低压电源容量小，但其使用要求干扰尽量小、电压尽量稳定。由此可见，两种电源应分开供电。可采用配电箱分开供电和电源变压器分开供电两种方式。

（3）合理选择电源功率容量

整机电源较大储备量能让测控装置更适应负载较大范围变化、防比以电源引起的内部干扰并使其动态特性较好。可见，电源容量的增幅与体积、成本息息相关，因此一般应选取0. 5—1倍裕量。

3.2配电系统自动化的电源隔离

交流电网中谐波、雷击浪涌、高频干扰等噪音的存在，使利用交流电源供电下的控制装置与电气设备不得不采取抑制交流电源干扰的措施。将测控系统与供电电网电源各自独立开来，能规避因公共电阻引起的祸合，降低负载波动的影响，有时为了保障安全，会将1：1的隔离变压器添加于电源变压器与低通滤波器之前。当前国外研制出的NCT能切断差模噪声电压与共模噪声电压，是较为理想的隔离变压器。在优化供电方案中，也可通过DC-DC变换器的运用隔离直流电源，提升系统对电磁干扰的抑制能力。若生产过程中需要将控制装置与电气设备的内部子系统隔离开，那么气直流供电电源也应分别供电。

3.3配电系统自动化电源的冗余技术

交流供电利用双路冗余供电能提升供电系统的稳定J哇。两点路分别来组不同变电站，当出现问题时能自动切换到另一线路供电。不间断电源UPS能有效保障计算机，具有高度可靠性，但UPS本身电气装置的老化会使个别零件过早实效引起UPS故障。为保障其稳定性运行，可利用UPS冗余技术，UPS双机热备份，备用机的输出端接至主机、同一市电电源洗可接入两台UPS的交流电源输入端，热备份机可保障负载设备在市电暂停时的正常供电圈。避免因断电造成的生产数据、设备、系统等问题的产生。为提升直流供电系统的稳定性与可靠性，可通过二极管冰洁两个直流电源，保障系统的一个直流电源故障时的正常工作。二极管的选用上应尽量考虑导通电压的值，尽量选择独立但接近的二极管，使两个电源符合均匀，保障二极管故障时的高效处理。

4实例分析

某工业建筑生产线技改项目，为满足设备可靠性方面的要求，该系统核心设备均具有双电源输入能力。目前，各个站所均由两台容量为10kVA的UPS并联供电理论上，整个系统能提供2 x 10kVA供电容量，在日常情况下，平均总负载为3.4kVA.UPS并机负载率在30%左右。

4.1优越可靠的拓扑结构

该项目整个UPS供电系统是由独立市电输入的，市电1电源、市电2电源、自动切换开关，两台UPS和输电配电柜共同组成的“双输入，单输出”供电系统，属于典型的双机冗余单总线输出供电系统。

正常情况下，两路市电输入中有一路作为主输入电源，旁路开关断开，UPSl和UPS2输入开关闭合，市电经过两台UPS后输出波形良好的220VAG电源。在输出方面，单电源设备直接连接在输出总线上，而双电源负载设备则通过并联方式连接在两路总线的分线上。如果主路市电发生故障，自动切换开关能在比较短的时间内（80—100ms）自动执行切换操作，同时UPS的输入电源会出现短暂的停电，但由于UPS设备能在短时间内（4ms）对设备恢复供电，对于系统负载来说并无任何影响。

4.2方便可靠的可操作性

倘若某台UPS出现故障时，在UPS并机逻辑控制板的调控下，通过执行选择性脱机操作，还能将故障的这台UPS从并机系统的输出总线中脱离出来，由剩下的一台UPS不间断地向负载供电，提高了系统的供电可靠性。

作为UPS的电输入，以来自不同变压器的双路市电输入为例，双机冗余并联是利用A'Tv将双市电互投为一路输出，两台UPS共用一条输入总线，原来以市电1电源为主电源，市电2电源为备用电源，此时自动切换开关通常就接通市电1电源到UPS组。当市电1电源停电时，自动切换开关断开市电1电源而将市电2电源转为UPS组输入。正常情况下，只要有一路市电正常，自动切换开关通过电源切换都能保证UPS组输入正常。

作为UPS电源的输出，由于双机冗余的单总线输出结构，无论是单电源输入的负载，还是双电源输入的负载都被连接在同一条UPS的输出总线上，两台UPS正常运行时，两台主机互相跟踪输出的幅值、频率、相位，保证锁相同步以保持同期，当其中一台主机停机或故障时，其旁路是不导通的，此时另一台正常工作的主机跟踪旁路，并与其保持同期。只有当两台UPS主机逆变器都停机或故障时，两台主机的旁路都导通。

而当运行中的任一台UPS电源系统本身出现故障时，有自动切换功能有故障的UPS退出供电，正常运行的那台UPS带全部负载，输出负载不间断运行，可以对其进行检修且可停运所需的任何一台UPS，使检修，供电互不影响。

4.3提高系统可靠性的措施

为了提高控制系统供电的运行可靠性，一般采用的方法有两种，即供电系统冗余连接负载设备。目前，提高系统可用性有两个途径：提高电源的平均无故障时间和缩短平均修复时间。经过分析总结，可以通过以下几个方面提高UPS可靠性：（1）元器件的選用;（2）UPS的拓扑结构;（3）UPS的制造工艺;（4）冗余技术。

一般情况下，当机器的质量达到一定程度后，再增大平均无故障时间的代价较大，而且效果也不太显著（因为不能将平均无故障时间做到无穷大工然而缩短平均修复时间的效果却比较明显，如果平均修复时间缩短为零（这种可能性是存在的，而且也不难实现），那么可用性就是100%。根据以上UPS冗余并机系统的工作原理，不难发现其优点：

（1）优化UPS的拓扑结构，是提高控制系统稳定重要措施;

（2）应用冗余技术，是大幅提升系统可靠性必要措施。

5 结束语

通过对配电自动化条件下配电系统供电可靠性的相关研究，我们可以发现，该项工作良好效果的取得，有赖于对其涉及到的多项因素的充分掌控，有关人员应该从配电自动化条件的客观实际出发，研究制定最为符合实际的应对实施策略。