硅谷杂志：配电网自动化的发展与实践 |
| 2012-07-27 13:26 作者：王黎明 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月27日消息 （原文载于《硅谷》杂志）随着我国电力业的快速发展，配电系统的自动化已开始在电力市场、城网建设改造中得到广泛的应用。目前，配电系统的自动化逐渐从多岛自动化转变为综合优化的系统集成。主要论述我国配电网自动化的作用、现状及发展，并通过实际案例对配电网自动化的实践进行分析、探讨。
近年来，随着我国电力业的快速发展，配电系统的自动化已开始在电力市场、城网建设改造中得到广泛的应用。加快配电网的发展，提高配电网的可靠性对人民的生活和国民经济发展有重要的作用。多年来，我国电力业轻供、重发和不管用现象时有发生，有自动化水平较低、配电设备落后的问题。随着经济的发展，人们开始重视配电网的自动化发展，如何提高配电网自动化的水平成为一项紧迫的任务。
1配电网自动化作用及现况
1.1配电网自动化的作用
配电网处于电力系统的末端，直接与用户相连。配电网在供电能力与质量方面对电力系统有直接影响，如果配电网发生故障往往导致整个电力系统对用户供电的中止。随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，配电网的合理科学规划成为亟待解决的难题。
配电网系统中，中压配电网与低压配电网各司其职，其中中压配电网用以覆盖每条街道，街道与客户之间以低压配电网相连。如果配电系统中发生线路或者设备故障或需要进行检修，就会造成对用户的暂时中止供电。轻则给人民生活，工业及农业带来不同程度损失，重则影响国民经济的发展及人民生活水平的提高。
然而，据不完全调查统计，配电网故障引起的停电故障占所有停电故障的80%，且在很长一段时间配电网的发展跟不上时代的发展，滞后于广大客户的需求，因此建设并改造配电网，提高供电可靠性以满足人民需求适应电力行业发展有着非常重要的现实意义。
馈线自动化是配电网系统自动化的基础，要实现配电网的自动化应从馈线自动化开始着手。馈线自动化的作用包括：①减少停电的时间，确保供电可靠性。配电网络已开始实现环网的供电方式，通过馈线自动化，能对线路故障进行检测定位，恢复隔离区段的供电。②通过检测系统，能有效的进行电容器和负荷转带的投切，提高供电质量。③降低电能损耗，改善服务质量。④节省建设投资，提高设备、仪器利用率。⑤减少维护、检修费用。若设备发生故障，能够及时的对故障部位进行定位，节省维护、检修费用。⑥节省总投资。虽然对馈线自动化的实施需要的投资成本较大，但从总体而言，能较大程度的节省投资。因为线路改造以后能够提高设备、仪器的利用率，减少建设投资；同时，馈线自动化的实施能实现信道和设备的资源共享，进一步扩充配电自动化的子系统。
1.2配电网自动化现况
虽然我国配电网自动化的起步较晚，但采用引进、合作等方式后，配电网系统的自动化有了较大的发展。主要表现在：城市电网开始引进日本的配电开关方案，在城郊区实现了架空线路的放射形线路，并设定了供电自动化试点；农村电网中，引进并使用了美英等国的分段器、重合器。在对以往经验的总结基础上，制定了关于农村变电站的小型化、模式设计方案，在全国地区已经开始试行；同时，为满足城镇繁华区的供电需要，开始采用环网型的供电方式，保证了城区供电的安全性、可靠性。环网型供电方式的特点主要有：能对多电源系统供电，主设备保护装置由高压熔断器完成，并以手动方式实现操作。
2配电网自动化的发展
配电线路是配电系统的关键组成，虽然我国智能配电网仍处于研究、探索阶段，但馈线自动化已确定为智能配电网的核心关键。馈线自动化是指馈线出现故障后，系统能自动的对故障区域进行检测、切除，从而恢复正常区段供电的技术。
早期配电网是由人工与自动化相结合的半自动化模式。主要由安装于馈线出口处的出口短路器、电流速断保护以及安装于其他部位的故障指示器、负荷开关等组成。若馈线中任一区段发生故障，出口短路器能够迅速的动作跳闸，电流速断也启动保护动作，操作人员可以根据指示器所指的故障位置拉开两端负荷，对故障区段进行隔离，接着再闭合短路器，恢复正常区段的供电。这种系统的自动化程度较低，构造简单，但停电时间较长。
在上世纪八十年代，英美等发达国家开始出现使用重合器、分段器等智能设备为标志的二代馈线自动化模式。该模式增加通讯功能，能够通过载波、无线等方式把线路中自动配电信息输送至中央控制室，通过控制室对自动开关的监控，进而能够有效的控制各个区段的负荷。该模式主要由重合器、分段器的反复配合来自动实现故障区段的隔离、查找，以及正常区域的供电等。在此过程中，重合器与分段器之间没有通信，也没有人工进行干预，是一种较智能化的馈线自动化模式，在我国已开始获得应用。此种模式的缺点在于：断路器负担较大，故障的最终切除时间较长，对正常区域的供电恢复较慢等。
近年来，通信技术的高速发展，促进了第三代馈线自动化系统的产生。这种模式主要利用计算机技术，实现对整个系统的多功能监控。同时，用户信息的显示、查询均由计算机来完成。通过对城区配电网络、设备参数以及地理信息的显示，能使操作控制人员对系统的运行情况一目了然。这种模式不仅能高效的分析历史数据，也能清楚的知道系统的运行情况，对配电网的发展能起到良好的辅助。在此种模式下，系统故障区域的查找、隔离以及正常区域的供电等均由FTU对信息进行采集，并传送至调度中心，调度中心主要控制负荷开关及断路器的分合操作。该模式的自动化水平较高，开关只需要一次动作。缺点在于对通道依赖性较强，因为系统的指令主要由调度中心下达，由于通信通道的延时，导致正常区域的恢复供电时间较长。因此，通道的可靠性直接决定了系统的可靠性。
3配电网自动化的实践
3.1某县配电网及无线电控制装置状况
A县拥有50万人口，840km2土地，工农业总值为160亿元，每年供电量约为4.5亿kw•h。该县的乡镇企业星罗棋布，对供电的可靠性要求较高。针对这种情况，该县把10kv的配电网络分为四个层次：第一个层次，以众多辐射状网络为主；第二个层次，对重要集镇，采用双回路供电模式。第三个层次，对重要企业采用双回路供电模式。第四个层次，为正处于兴建的开发区采用双电源的环网供电。
该县主要采用无线电负荷控制装置。系统包括中心控制台和各个终端，其中，中心控制台主要由通信控制机、信道、服务器、工作站以及打印机组成。信道采用全双工电台，有两台互为备用。另外，该系统采用LANMANAGER网，可以经网桥和其它计算机相连接。同时，为提高供电负荷、方便生产调度，该县正将调度自动化与该网络联接。为增强系统自动化水平，拟将配网信息和配网遥测、遥控相结合，并直接输送至用电管理中心或负控中心。
3.2配电网自动化方案
科学合理的配电网自动化方案是提高自动化程度、供电可靠性的保障。针对该县电网特点，采用如下方案。
①由于该县配电网系统中辐射状线路及分支线路较多，可采用分段器、重合器相配合的方案，分段器主要对故障进行隔离，而重合器也具有多次重合功能。同时，从经济、适用性角度出发，分段器采用跌落式。
②对于城郊区双电源的环网供电，考虑到变电站的短路容量，可采用重合器为配电路，在线路的首端设置重合器，可作为断路器保护装置的前级保护。对环网线路的多组分段，采用自动重合器与重合断路器相结合的方法，在重合分段器两端装设电压互感器，提供合闸电源。
3.3设备的选择
分段器采用FDKW-10型跌落式分段器。该分段器结构简单，运行、安装及维护方便，能对永久性故障、瞬时性故障加以区别。与自动重合器相配合，能够自动对永久性故障区域进行隔离，保证正常区域的有效运行。
重合器采用真空、分布式重合器。该重合器的可靠性高、功能齐全。断路器使用积木式，具有稳定性强、结构性能好的优点，方便现场的安装调试及维护。同时，断路器的运行方式较灵活、开断容量大，既能当作重合器使用，在特殊情况下也能作断路器使用。
4结语
目前，配电网的自动化主要由重合器、分段器的反复动作来对馈线的故障区域进行隔离、切除，并恢复正常区域的供电。配电自动化作为电力系统的一种新型先进理念，在国内外都有很多实质性的实践。通过实践证明，配电网自动化的实用性、可行性以及先进性，都更加有利的促进了自动化系统的发展。
作者简介：
王黎明（1978-），男，云南昆明人，大学本科，学士学位，助理工程师，主要从事电力系统变电站设计工作。
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