淺談城市配電網(wǎng)自動(dòng)化
摘要：近年來(lái)，我國(guó)城市電力事業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)供電質(zhì)量和電力行業(yè)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，另一方面，通過(guò)多年來(lái)的發(fā)展，電力通信已經(jīng)初具規(guī)模，形成了含有光纖的通信體系，電力系統(tǒng)開(kāi)通了生產(chǎn)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)MIS業(yè)務(wù)等等，能夠滿足基本的生產(chǎn)和管理需求，但是配電系統(tǒng)的自動(dòng)化工程仍然是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。本文結(jié)合城市配電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，對(duì)城市配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)目的、設(shè)計(jì)、自動(dòng)化模式方案及地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng),城市配電網(wǎng),自動(dòng)化
由于我國(guó)電力建設(shè)資金短缺，長(zhǎng)期以來(lái)側(cè)重電源和大電網(wǎng)建設(shè)，使配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展受到嚴(yán)重的影響。我國(guó)大多數(shù)城市都是輻射型單端供電，加上設(shè)備落后、不安全的因素較多，如果出現(xiàn)故障就只能切除整條線路，結(jié)果就是引發(fā)大面積的停電，這類電網(wǎng)基本沒(méi)有自動(dòng)化，一旦出現(xiàn)事故或故障都必須依靠人力解決，造成了配電網(wǎng)用電質(zhì)量及供電可靠性方面較難滿足要求。近幾年來(lái)，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，各種新電器廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)，給人類帶來(lái)了巨大的便利，但同時(shí)，也使人類社會(huì)對(duì)電的依賴日益加深，對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求，尤其對(duì)供電可靠性，因此加快配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)與應(yīng)用，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
一、城市配電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
城市配電網(wǎng)的規(guī)劃一直以來(lái)都得不到重視，電網(wǎng)規(guī)劃對(duì)電網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)作用也不是很大，以致于我國(guó)城市特別是中小城市的配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)雜亂無(wú)序、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理、網(wǎng)架薄弱、可靠性較低、供電質(zhì)量較差，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、供電能力不能滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求。主要原因?yàn)榕潆娫O(shè)備老化，變電站的容量不足，電源布點(diǎn)少。
2、供電電壓低。導(dǎo)線的線徑較小，線路長(zhǎng)，導(dǎo)致配電線路電壓損失大，在迎峰度夏、迎峰度冬時(shí)更為突出。
3、供電可靠性低。城市內(nèi)由于電源點(diǎn)分布少，造成線路供電半徑過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)行方式缺少靈活性，無(wú)法滿足N—1準(zhǔn)則的要求：④用戶端無(wú)功補(bǔ)償不足。導(dǎo)致線路電能抵足損耗大，電壓低，同時(shí)也導(dǎo)致輸變電設(shè)備供電能力下降。
4、在規(guī)劃以及實(shí)施上配電網(wǎng)自動(dòng)化水平整體較低，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展。實(shí)現(xiàn)城市配電網(wǎng)自動(dòng)化目標(biāo)基礎(chǔ)薄弱，需要逐步對(duì)環(huán)網(wǎng)柜、柱上分段開(kāi)關(guān)、配電變壓器進(jìn)行技術(shù)改造，需要在對(duì)線路改造的同時(shí)完善通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，提高配電網(wǎng)供電可靠性和配網(wǎng)運(yùn)行管理水平。
二、城市配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)目的
配網(wǎng)自動(dòng)化就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理的現(xiàn)代化。配電自動(dòng)化建設(shè)目的可以歸結(jié)為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實(shí)提高電能質(zhì)量，確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電;提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力;實(shí)現(xiàn)配電管理自動(dòng)化，對(duì)多項(xiàng)管理過(guò)程提供信息支持，改善服務(wù);提高管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率;減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和各種損耗，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量。
三、城市配電網(wǎng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)。
1、城市配網(wǎng)自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
我國(guó)城市配網(wǎng)自動(dòng)化的構(gòu)建需要在結(jié)構(gòu)上改變傳統(tǒng)配網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中功能單一、不同電網(wǎng)之間互聯(lián)和信息共享困難的局限問(wèn)題。傳統(tǒng)城市配網(wǎng)系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上的缺陷，導(dǎo)致系統(tǒng)整體出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)和信息閉塞的問(wèn)題。大量的建設(shè)資源和信息資源的浪費(fèi)使得我國(guó)城市電力系統(tǒng)的發(fā)展受到了限制。
而隨著我國(guó)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步完善和信息化的建設(shè)，在電力系統(tǒng)的整體改革過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)體系的重新構(gòu)建。將城市配網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)采集以及交換、電力系統(tǒng)配電線路管理和整合、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用加強(qiáng)等功能進(jìn)行誠(chéng)信設(shè)計(jì)和加強(qiáng)。為我國(guó)城市電力系統(tǒng)提供一個(gè)完整的、先進(jìn)的結(jié)構(gòu)良好且功能全面的配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。
2、城市配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)
我國(guó)城市配網(wǎng)自動(dòng)化需要結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的建設(shè)情況和我國(guó)城市配網(wǎng)建設(shè)的總體規(guī)劃進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
首先，我國(guó)城市配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要參考國(guó)際電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在配網(wǎng)硬件設(shè)備建設(shè)和系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)上進(jìn)行嚴(yán)格要求，確保我國(guó)城市配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的規(guī)格一致。在配網(wǎng)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，要讀一操作系統(tǒng)的接口進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，符合國(guó)際SQL的結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)。
另一方面，在建設(shè)自動(dòng)化配網(wǎng)系統(tǒng)的過(guò)程中，要留有充分的系統(tǒng)可升級(jí)空間和拓展性。對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的規(guī)模和容量進(jìn)行重新規(guī)劃，對(duì)系統(tǒng)中央處理器的選擇要充分考慮我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)需要。保證配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠充分滿足系統(tǒng)升級(jí)的需要。
其次，我國(guó)城市配網(wǎng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要從我國(guó)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用性問(wèn)題。
再次，對(duì)于系統(tǒng)的建設(shè)，要充分考慮到系統(tǒng)故障和維護(hù)工作的應(yīng)急和替換系統(tǒng)的需要。提高配網(wǎng)系統(tǒng)的可維護(hù)性，增強(qiáng)系統(tǒng)的可利用率。
四、配電網(wǎng)自動(dòng)化模式方案
1、變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案
由變電站出線保護(hù)斷路器和饋線斷路器相配合，并由兩個(gè)電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案，即優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)“手拉手”線路。變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)具有多次重合閘的功能，重合命令由計(jì)算機(jī)控制，線路開(kāi)關(guān)、通信開(kāi)關(guān)均具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，通信及遠(yuǎn)動(dòng)裝置、事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)一次完成。設(shè)備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷，確認(rèn)故障范圍后發(fā)令使故障段斷路器開(kāi)斷。
2、自動(dòng)重合器方案
此方案是將2個(gè)電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段，每段線路由相鄰兩側(cè)的重合斷路器作為保護(hù)，故障時(shí)由上一級(jí)重合斷路器開(kāi)斷故障，盡可能避免由變電站斷路器進(jìn)行分合操作。當(dāng)任一段線路發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)使故障段兩端重合斷路器開(kāi)斷，對(duì)故障進(jìn)行隔離，線路分支線故障由重合斷路器與分段斷路器動(dòng)作配合切除。
3、自動(dòng)重合分段器方案
每段線路故障均由自動(dòng)重合分段斷路器根據(jù)關(guān)合故障時(shí)間來(lái)判斷。此方案在時(shí)間設(shè)置上應(yīng)保證變電站內(nèi)斷路器跳開(kāi)后線路斷路器再延時(shí)斷開(kāi)，然后變電站內(nèi)斷路器進(jìn)行重合操作，保證從電源側(cè)向負(fù)荷側(cè)送電。當(dāng)再次合上故障點(diǎn)時(shí)，變電站內(nèi)斷路器再次跳開(kāi)，同時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開(kāi)，確保再次送電成功。
4、饋線自動(dòng)化模式
(1)就地控制模式，即利用重合器加斷路器的方式實(shí)現(xiàn)。
(2)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控模式，即設(shè)立控制中心，饋線上各個(gè)自動(dòng)終端采集的信息通過(guò)一定的通信通道遠(yuǎn)傳回主站，在有故障的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進(jìn)行分析判斷，切除故障段并實(shí)施恢復(fù)供電的方案。
(3)就地與遠(yuǎn)方監(jiān)控混合模式，采用斷路器(重合器)，智能型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并且各自動(dòng)化開(kāi)關(guān)具有遠(yuǎn)方通信能力。這種方案可以及時(shí)、準(zhǔn)確地切除故障，恢復(fù)非故障段供電，同時(shí)還可以接受遠(yuǎn)方監(jiān)控，配電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。
五、地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用、
1、GIS功能的增加
地理信息系統(tǒng)在城市配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)當(dāng)中的應(yīng)用，代表了我國(guó)電力系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)中央處理器、線路單位和人員手持機(jī)之間的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸及交換功能。同時(shí)增強(qiáng)了配網(wǎng)線路元件的智能化水平和運(yùn)算能力。在城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，即是電力系統(tǒng)同地空衛(wèi)星技術(shù)相結(jié)合的一種跨越。也是象征我國(guó)電力系統(tǒng)高集成化的一種總體發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，配網(wǎng)系統(tǒng)回避了信號(hào)傳輸線路當(dāng)總數(shù)據(jù)交換周期緩慢，中轉(zhuǎn)困難和接口重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題。不僅解決了數(shù)據(jù)線路的重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，同時(shí)也充分的利用了電力系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)資源。
2、配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端
城市配電自動(dòng)化的改建內(nèi)容既要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，電器元件的自動(dòng)化運(yùn)行和智能化運(yùn)算功能，同時(shí)也要具備電力系統(tǒng)中央處理終端對(duì)于城區(qū)配電系統(tǒng)各個(gè)元件的遠(yuǎn)程操作功能。通過(guò)電氣元件和自動(dòng)化構(gòu)件自身的故障識(shí)別和處理功能，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行控制和應(yīng)急措施。另一方面，通過(guò)遠(yuǎn)方終端的形式，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的重塑和優(yōu)化運(yùn)行�？梢哉f(shuō)，配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端的建設(shè)，代表了我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化水平的一個(gè)提升。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用，電力網(wǎng)絡(luò)制動(dòng)調(diào)節(jié)和恢復(fù)的功能也將不斷的加強(qiáng)。
六、結(jié)束語(yǔ)：
隨著計(jì)算機(jī)科技的不斷進(jìn)步，配電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)將會(huì)有更多的科技投入，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)也會(huì)逐漸成熟，為配電網(wǎng)安全高效的運(yùn)行提供技術(shù)保證。如今，電力市場(chǎng)的發(fā)展也不斷深化，電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯得越來(lái)越重要，配電網(wǎng)自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)雙重效益的關(guān)鍵手段。通過(guò)建設(shè)配電網(wǎng)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展，這是我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的重要目標(biāo)
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