自动化系统在配电网中的应用

摘要：电力系统配电网自动化是当前电网建设的热点，无论是大型、中小型城市都是把配电网建设改造及自动化的实施列为工作重点，投入大量的资金和人力物力，其目的都是为了扩大供电范围，增强供电能力，提高供电可靠性，优化电力服务。从目前的应用情况，有些内容只限于开发、研制和试用阶段。因此，各地应本着从实际出发，统筹安排，循序渐进的原则，本文针对配电网的网络结构改造入手，做好规划，根据效益反馈，来逐步建设，完善适合于本地区电网发展的配电网自动化系统。

关键词：配电网自动化 应用原则 应用要求

前言

我国电力系统自动化在发电厂、变电站、高压网络、电力调度等方面都有较好的发展和应用, 在配电网络方面还较为滞后，这是由于我国电力建设资金短缺，长期以来侧重电源和大电网建设的缘故。使配电网络技术发展受到严重的影响，设备落后、不安全的因素较多等状况，造成了配电网用电质量及供电可靠性方面较难满足要求。近几年来，随着电力事业的发展，各种新电器广泛应用于生活、生产，给人类带来了巨大的便利，但同时，也使人类社会对电的依赖日益加深。电力作为一种商品进入市场；配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。

南方电力公司为规范电力公司的运作，真正体现服务人民的企业宗旨，对电能质量提出了较高的要求，尤其对供电可靠性制定了明文规定：一般城市地区为99．96%，使每户年平均停电时间不大于3．5h；重要城市中心区应达99．99%，每户年平均停电时间不大于53min。对照这一标准，我们还有很大差距。因此加快配电网自动化的建设与应用，是提高配电网供电可靠性的一个关键环节，也是实现上述目标的重要内容。

1配电网的合理规划

配电自动化的基本原理是将环网结构开环运行的配电网线路通过分段开关把供电线路分割成各个供电区域。当某区域发生故障时，及时将分割该区域的开关跳开，隔离故障区域；随后，将因线路发生故障而失电的非故障区域迅速恢复供电，从而避免了因线路出现故障而导致整条线路连续失电，大大减少了停电范围，提高了供电可靠性。因此，配电自动化对配电网规划提出了以下几点基本要求：

（1）供电线路要连接成环网，且至少具备双电源，对供电密集区甚至要考虑构成多电源供电系统。

（2）干线分段。避免线路某处出现故障导致整条线路都连续失电，即通过分段开关的倒闸，将非故障区域负荷转移。分段原则是:根据具体情况，或按负荷相等,或按线长相等，或按用户数量均等原则；且应考虑投资效益，一般线长在3km以内的宜分3段，线路更长时，分段不超过5段。

2配电网自动化的应用现状

配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量，提高服务水平，减少运行费用的观点来看，配电自动化是一个统一的整体。目前实现配电自动化大体有以下几种方式：

（1）在10kV辐射线路或树状线路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系统，依靠重合器和分段器自身的功能进行线路故障时的故障隔离和恢复供电，因而实施比较容易，投资较节省。

（2）在10kV环形电缆配电网络中采用重合器, 配合环网柜实现配电自动化。

（3）在10 kV环形电缆配电网络中采用环网柜加装FTU并设置配电网自动化系统，环网柜可以是户外的，亦可以是户内式。

以上几种应用方式虽在各地得到一些应用，其应用效果不是很理想，由于各地经济条件、社会需求及技术发展的差异，需要优化改进的地方很多。

3配电网自动化的应用原则

3.1适应性原则

（1）适应城乡经济条件的原则。由于我国农村经济相对落后，因而不能照搬发达国家的配电网自动化模式，应该立足国情，结合当地实际条件以解决配电网的实际问题和符合供电可靠性及用户的要求为目的，将有限的资金有效地投入配网自动化中去。

（2）适应配电网发展的原则。随着“网改”的不断发展，配电网无论在线路长度和设备容量上也在不断增长，配电网自动化应该能适应发展了的配电网，反过来，发展的配电网，更需要实现自动化。

（3）适应定时限保护的原则。定时限保护方式采用电流阶梯和时间阶梯重合，可使上下级保护配合方便、协调。而反时限保护由于设备产品的实际保护特性有差异、使上下级保护的配合不协调。

3.2逐步完善的原则

配电网自动化是一项综合性系统工作，最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点，涉及到城市建设，配电网规划，设备选择等一系列繁杂工程，内容丰富，技术性强。对于配网自动化的发展应实行分期、分阶段进行。第一阶段为初级阶段，即变电站出线以自动重合闸作保护，线路上装多组自动配电开关，建立电压控制系统。第二阶段在第一阶段的基础上，增设通信及控制设备，各分支线自动配电开关由供电所实现控制，对负荷进行调配。第三阶段增加各供电所与配电管理中心的通信，将各点信号传送到配电管理中心，实现微机控制及信息的自动处理，达到完善的配电自动化。

3.2逐步完善的原则

配电网自动化是一项综合性系统工作，最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点，涉及到城市建设，配电网规划，设备选择等一系列繁杂工程，内容丰富，技术性强。对于配网自动化的发展应实行分期、分阶段进行。第一阶段为初级阶段,即变电站出线以自动重合闸作保护，线路上装多组自动配电开关，建立电压控制系统。第二阶段在第一阶段的基础上，增设通信及控制设备，各分支线自动配电开关由供电所实现控制，对负荷进行调配。第三阶段增加各供电所与配电管理中心的通信，将各点信号传送到配电管理中心，实现微机控制及信息的自动处理，达到完善的配电自动化。

3.3采用电流控制式的原则

由于重合断路器经常有合分操作以及瞬时性故障时自动重合，使得配电开关频繁动作，导致设备可靠性降低，影响使用寿命。另外，自动配电开关有个合闸延时时间，故障时在并联组数较多的线路，最末级完成合闸的时间达几十分钟，合闸时间明显大于故障判断时间，影响供电的连续性。此外，自动配电开关不具备计数功能，只靠一次合闸时间来判别。相比之下，电流控制式采用的设备没有这些缺陷，比电压控制模式更为简单。

4配电网自动化的要求

配电网自动化是以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集、控制、调节和事故处理的技术，其目的在于保证配电网安全经济运行发送电压质量降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。它应当满足以下几方面的要求：

（1）通过实时监控系统，监测每条线路上的负荷运行情况，及时发现不安全因素，消除事故隐患，使配电网安全运行。

（2）通过系统监测功能及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失。

（3）具备可靠的、高速率的通讯。

（4）具备完善的、能识别故障电流的、满足室外恶劣环境的故障控制器，以及实现断路器远方操作。

（5）能通过系统监测功能及时计算线路线损，使线路能在最佳的经济状态下运行。

（6）系统的电量控制和功率控制可促进电费回收。

（7）配电网自动化的主站系统应具有扩充性和开放，主站软件功能完善，硬件上有足够的处理速度和裕度。

5配电网自动化模式方案

5.1变电站主断路器与馈线断路器配合方案由变电站出线保护开关和馈线开关相配合，并由两个电源形成环网供电方案。也就是说优化配网结构，推行配电网“手拉手”，变电站出线保护开关具有多次重合功能，重合命令由微机控制，线路开关具有自动操作和遥控操作功能，开关具有自动操作和遥控操作功能，远动装置，事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断，确认故障范围后，发令使故障段开关断开。

5.2自动重合器方案

此方案是将两电源连接的环网分成有限段数，每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时，由上一级重合器开断故障，尽可能避免由变电站断路器进行分合。当任一段故障时，应使故障段两端重合器分断，对故障进行隔离，线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。

5.3自动重合分段器方案

每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上，应保证变电站内断路器跳开后，线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合，保证从电源侧向负荷侧送电，当再次合上故障点时，站内断路器再次跳开，同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开，确保再次送电成功。

5.4馈线自动化模式

（1）就地控制模式，即利用重合器加分断器的方式实现。

（2）计算机集中监控模式，即设立控制中心，馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站。在有故障的情况下, 由主站根据采集的故障信息进行分析判断, 切除故障段并实施恢复供电的方案。

（3）就地与远方监控混合模式, 采用断路器（重合器），智能型负荷开关，并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障,恢复非故障段供电，同时还可以接受远方监控，配电网高度可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。

6结束语

随着国家经济的发展和科学技术的进步，对供电可靠性和供电质量的要求也越来越高。配电网作为电力系统中直接面对用户的输电系统配电自动化是保证配电网可靠性的重要手段。本文总结电力系统配电自动化的要求和电力配电网的合理规划要求，分析了电力系统配电自动化的应用现状、应用原则、应用要求及自动化模式方案，以加快配电网自动化的发展，提高配电网供电可靠性。