探讨当前电力系统中的配网自动化技术
  作者:张东升    来源:众智文化论文网     查看:542次 字体:
    摘 要:随着国民经济的高速发展和改革开放的深入,电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高,电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此,需要结合电网改造在配网中实现配电自动化,以提高配网的管理水平,为广大电力用户不间断地提供优质电能。本文主要针对电力系统中配网自动化技术进行了探讨。
  关键词:电力系统;配网自动化;配网规划
  1 配网自动化的意义和内容
  配网自动化就是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自动化管理系统,实现配网系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理,集配电自动化与配电生产管理为一体的系统。配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制(SCADA),馈线自动化(FA,即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复)、负荷管理、地理信息系统(AM/FM/GIS)、配电应用分析(PAS)等。配网自动化能够实现配网线路故障的快速排除,缩短配电线路故障停电时间,为配网运行提供现代化的管理手段,提高配网运行管理水平和工作效率,提高配网供电可靠性,提升用户满意度和客户服务水平,实现配网的自动化,是配网发展的必然趋势。
  2 电力系统配网自动化的技术分析
  2.1 配网自动化的技术原则
  2.1.1 可靠性原则
  实施配网自动化的首要目标是提高配网的供电可靠性,因此配电网络必须具有可靠的电源点(双电源进线,备自投、变电所自动化)、具有可靠的配网网架(规划、布局、线路)、具有可靠的设备(一次智能化开关,二次户外FTU、TTU)、具有可靠的通信系统(通信介质、设备)、具有可靠的主站系统(计算机硬件、软件、网络)。
  2.1.2 分散性原则
  由于配网的地域分布性特点,建立配网自动化系统希望功能分散、危险分散,采用具有智能的一次设备(如重合器),故障可就地解决。对于县级规模的配电网,复杂性并不高,提高可靠性供电,通常双电源即能满足实际要求。为进一步提高整体系统的安全可靠性,主站软件功能分散,以SCADA为主体的实时监控功能独立运行,以GIS(地理信息系统)为主体的在线管理功能独立运行,电网分析计算功能独立运行,各功能间内核(数据库、微内核调度等)一体化设计,保证信息的可靠、高效、优质共享。
  2.2 配电自动化的合理规划
  配网自动化的基本原理是将环网结构开环运行的配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,减少了停电范围,提高了供电可靠性。因此,配电自动化对配网规划提出了以下要求:
  2.2.1 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。
  2.2.2 线路干线须进行分段。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。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。
  2.2.3 若分段开关使用负荷开关,不使用断路器,可节省部分一次设备的投资。线路发生故障后,分段开关的作用是隔离故障区域,而不是切除故障电流。当故障发生后,变电站内10kV出口断路器分开,切除故障电流,此后,划分故障区域的分段开关才跳开隔离故障,此时故障电流已经切除。
  2.2.4 分段开关可使用断路器。目前我国开关生产厂家已经生产出分合负荷电流、过载电流及短路电流的10kV户外真空断路器。这种设备与计算机的遥控技术和数据传输终端设备连接后能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能。
  2.3 配电设备的选择
  要做到利用计算机网络和通信技术,实现对配网正常运行的控制、检测和故障时的快速处理(故障检测、故障定位、隔离和非故障区的恢复供电)以及配网的生产管理、设备管理的自动化,正确的设备选型是关键。在配电自动化系统中,配电设备应包括一次设备——配电开关,二次设备——馈线远方终端(FTU)、配变终端单元(TTU)等,以及为一、二次设备提供操作电源和工作电源的电源设备。
  实施配电自动化,必须以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体化特性的自动配电开关设备为基础,在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关应该具有免维护、操作可靠、体积小和安装方便的特点,并且能适应户外严酷的环境条件。馈线远方终端(FTU)用于采集开关的运行数据、控制开关的分合,为了达到“四遥”功能,必须具有通信功能。配变终端单元(TTU)用于采集配电变压器低压侧的运行数据,控制低压电容器投切用于无功补偿,通信的实时性要求低于FTU。需要特别注意的是,配电设备都在户外布置,其工况条件恶劣,必须达到特定的运行环境要求,否则实施配电自动化不但无法提高供电可靠性,还会降低供电可靠性。
  2.4 通信系统建设
  通信系统是电力系统与配网终端设备联接的纽带,电力系统与终端设备间的信息交互都是通过通信系统完成,因此必须有稳定可靠的通信系统,才能实现配电自动化的功能。通信方式有:光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借助公众通信网等多种。配网自动化的通信具有终端设备多,单台设备的数据量小,实时性要求不同的特点,因此应因地制宜,根据当地环境和经济条件确定合理的通信系统,同时要考虑调度自动化通信系统的建设。
  2.5 配网主站建设
  配网主站是整个配网自动化系统的监控管理中心,其功能包括SCADA实时监控、GIS(地理信息系统)在线管理、电网经济运行分析等。主站框架要突破传统的单一调度自动化系统C/S模式,以P-P-C/S-B/S一体化架构,充分体现分布式网络的管控一体的综合集成系统特点,计算机网络与软件平台技术充分体现功能与开放,并提供与异构系统跨平台接口,与调度、负控、MIS、CIS等自动化子系统实现无缝集成。3 开关设备的选型
  开关设备作为配网自动化的关键设备,为实现控制中心和各分段开关进行数据通信,要求控制开关、断路器不仅具备远方的遥控操作和数据信息通讯等基本功能,同时还要具备独立、完善的操作电源系统。为获取负荷电流、过载电流及短路电流,达到遥信、遥测、遥脉等功能,要求开关内置CT和PT等电气设备,作为判断过负荷、各种故障电流的电气元件。目前,具备上述功能的断路器的代表型号为ZW8-12型户外真空断路器。
  4 控制中心与各开关(断路器)之间的数据通信网络
  配网自动化对通信系统的可靠性和通信速率要求很高,也是配网自动化建设的主要瓶颈。目前我国部分地区完成的配网自动化的通信方式大都采用载波通信、无线通信和光纤通信等几种形式。从相关供电局配网自动化建设和运行的经验来看,这几种形式中,无线通信和载波通信受到很多因素的制约,不是十分稳定,但投资较少,适合小区域的城镇配网自动化。对大、中等以上的城市来说,这两种通信方式不能满足要求。所以,要想实现大中城市的配网自动化,应该选用投资较大的光纤通信方式,这种通信方式支持接口(RS232/485)和以太网等多种通信模式,具有通

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