浅谈-市电力系统配电网自动化的现状与改造

1/16浅谈市电力系统配电网自动化的现状与改造内容摘要罗定市电力系统自动化在配电网络方面还较为滞后，大部分采用单电源辐射网络，线路之间缺少联络转换电源，设备技能落后、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。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。我们必须从本市电网的实际使用条件和状况出发，思考在不同的电压等级和运行方式下,供电方式及可靠性会有较大的差异,经济条件所决定的规划实施方案也有所不同。配电网自动化建设非一朝一夕之功，供电企业应以发展的眼光，制定出配网自动化宏伟蓝图，积极采用新技术、新产品，抓住时机，有计划有步骤的搞好城区配电网建设改造，为提高供电质量和供电可靠性奠定坚实基础，争取早日实现配网自动化。关键词配电网自动化存在问题应用要求规划实施方案。一前言目前，罗定市电力系统自动化在变电站、高压网络、电力调度等方面都有较好的发展和应用,但在配电网络方面还较为滞后，大部分采用单电源辐射网络，线路之间缺2/16少联络转换电源，往往一条线路故障或停电，就造成大面积停电。不少配电变压器没有无功自动补偿装置，功率因数低、线路损耗大，末端电压低，没有安装任何自动化监控和远方操作设备，分支线路的停送电和变压器的停送电，主要靠调度值班人员通知供电值班人员到现场进行人工操作，线路故障时，要靠供电值班人员沿街查线，直到发现问题才能处理。这是由于我市电力建设资金短缺,长期以来侧重电源和电网建设的缘故。设备技能落后、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。国家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9996，使每户年平均停电时间不大于H。对照这一标准，我们还有很大差距。据2016年10月份的统计，我市10KV以上线路跳闸303条次，其中相当多是雷击引起过电压跳闸，电力供应紧张和检修等原因也常常造成电力供应的中断。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。二、配电网自动化的应用现状及存在问题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3/16故情况下的监测、保护、控制、计量和供电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。配电网综合实施的改造是实现配电网自动化的基本前期，由于我市早期的配电网已经基本形成,只能在原有配电网的基础上进行改造,难度大,要力争达到自动化的目的,做好统筹规划,从装备上符合中等城市的发展要求,因此,对我市配电网电力装备的基本要求是技术上较先进、运行安全可靠、操作维护简单、节约运行费用等要求。（一）配电网存在的问题配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的,由于城市规划与电力的条块分割,形成了不相适应配电网结构,使配电网规划及发展不适应城市的需求,突出反映在如下几点1、配电网络电源点落后于城市建设的发展,由于城市规模和商业的建立,电源点容量及电能输出受到限制,尤其是配电电线的传输通道。2、社会不断发展,城市建设速度加快,负荷增长率高,但电力配套建设不及时,输电线半径小,线路长,瓶颈效应比较突出,出现卡脖子现象严重,电能输不出去,往往因此而引起停电事故。3、出线通道影响与城市规划不相适应,有的地方改4/16用地下电缆,施工及投资不允许,采用架空导线环境,条件受限,有的采用绝缘导线,网络复杂较为普遍。4、早期建设的线路导线细、年久失修,高能耗设备多,线损率高,由于导线半径小及无功缺额较大,合理线损损耗大,个别地区配电网损耗达到30,经一期农网改造后一般地区在L020,仍造成能源大量浪费和环境污染。5、供电不可靠因素增大,由于配电网投资不足,设备老化和技术性能低劣,供电事故频繁,往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。城区繁华地段,重要场所的用户停电,影响社会治安及经济市场。6、电网结构复杂,环网联络接点较多。7、城区电网改造涉及面广,停电难度大。（二）电压等级及运行方式的区别1我国规定35KV及以下配电网中性点为不接地系统,规程规定允许2小时的带故障运行,已延续几十年,电网结构及系统规模都有了很大变化,罗定市电网繁华区也已逐步以电缆型供电为主,电容电流大,单相接地故障,电弧不易熄灭而引起过电压,采取消弧设施,中性点加电抗器,自动补偿,又出现投资及维护问题。2电网的结构的差异,发达地区中性点接地,大量采用了单相重合器,单相故障不影响其它二相正常供电。5/16在罗定市配电线路中,仍然以三相供电为主。3设备的技术性能和可靠性是由产品的结构来确定的,国内产品可靠性有相当大的差距,要发挥优势,立足于国产设备。对于关键技术和核心装置可以引用并消化吸收,但要注意优势互补,优点集中的方针,这样可大大节约资金,又能达到相应的效果。4配电网自动化方案根据其特点进行实施,不同的运行环境下,对供电方式及可靠性会有较大的差异,经济条件所决定的方案也有所不同,应从我市电网的实际使用条件和状况出发,符合本地条件的配网。三配电网自动化的应用要求1、立足于“国情”罗定市配电网的实际要求是结合配电网的实际问题,以符合供电可靠性及用户供电的要求，不搞形式、不追潮流、不盲目,结合技术和经济比较将有限的资金投入到较为实际有效的电网改造中去,解决较为突出的技术问题。2、以保证供电可靠性为前提,确保电力用户用电的时效性,满足电力用户的供电需求。无论电力能源紧缺,还是电力富裕从用户用电的实际要求为出发点,做好用户用电的服务工作避免其它事故所造成供电的影响,体现用户是电力经营部门的需要。1从用户用电的实际要求出发,保证用电的需求6/162提高网络的输送能力,做好网络结构的调整3提高技术装备的可靠性及运行部门的免维护要求4完善设备的自动化程度及故障的判断能力。3、满足和确保供电的质量,符合高新技术用装备和居民家用电器的要求,避免高峰低谷,电压幅值,频率以及谐波对用户都将产生不良的影响外,采用调蜂、调压来保证电能质量。4、降低电网的损耗,电能损耗是运行不可避免的,但损耗决定于电网结构和输送电负荷的条件来决定,城市电网之一是增大导线截面,降低线路的电阻率,采用新的输送电金具,减少线路电能损失。采取无功就地补偿,提高功率因素合理调度和负荷分配,优化网络潮流,经济运行。5、提高网络的供电能力,减少用户的停电机率,网络的互供能力主要反应在网络接线、负荷的合理调整。6、采用自动化装备,提高设备的故障判断能力和自动隔离故障,恢复非故障线路的供电条件,选择自动化程度较高的自动化设备。7、解决配电网用设备的技术性能,提高设备的自身可靠性运行能力,尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于户外户内运行条件,做到不检修周期长,7/16设备运行可靠。大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用。8、便于系统的监控,方便配电网的经济调度,实时的网络经济分析,历史数据的记录和查备,事件记录的查询规划。四、配电网自动化的实施方案不难看出，罗定市配电网的现状与配电网自动化的要求差距很大，要实现配电网自动化，还有相当大的工作量，需要相当长的时间，解决相当多的矛盾，克服相当多的困难，但如不及早着手配电网自动化的前期工作，必然改造投资的被动性和重复性，我认为应从以下几方面考虑，统筹安排，搞好试点，逐步实现配网自动化。（一）、编制城区电网发展规划并因地制宜的制定配电网自动化实施方案城区电网规划作为县城电网的发展方向和目标，应请有关专家编制或指导编制，使电网逐步达到国内甚至国际先进水平。电网发展规划作为指导性意见一般不具体到细节问题，特别是中低压配电网，由于面积广、设备多、变化快，规划中不可能很细致全面的考虑，因此供电部门必须在电网规划的基础上，因地制宜的制定出切实可行的城区配电网自动化规划实施方案，并注意以下几点1关于配电网电压等级选择问题8/16城网导则指出城市配电网分为高压配电网（110KV、35KV）和中低压配电网（10KV、），从目前情况来看，罗定市采用35KV及以上电压等级作为配电主网显然不太切合实际，应以35KV为主供电源，以10KV为中压配电主网，以低压配电主网较为合适。90年代国家曾组织有关单位对国内现行电压等级进行过一次论证，提出了取消35KV和10KV电压等级，增设20KV电压等级概念，其理论可行性和技术可行性都得到论证，经济效益也是无可非议的，但因投资庞大、范围太广而无法实施，罗定市电网范围较小，如进行大规模城网改造时选用20KV电压等级作为配电主网，是比较合适的，但因无定型产品，实施的可能性不大，建议国家有关部门对此抱以积极的态度，在县城电网改造时进行实施，并在适当时机予以推行。对配电变压器和低压网络（）也应考虑新技术的推广，考虑自动化设备的配置，如低压配电网的无功补偿装置，已有自动化定型产品，可以在新增配变和配变改造时一并考虑，重要地段的线路也可以考虑相临配变间的加装联络开关，以保证一台配变故障或检修时的供电问题，优先采用新技术和新设备，尽可能的提高电网自动化水平。2关于配电网主网模式的选择配电网络自动化分为电缆网络自动化和架空网络自9/16动化，它们的要求也有所不同，因此选择合适的配电主网非常重要，由于县城电力网是介于城乡电网之间的一种特殊模式，在确定配电主网模式时，必须因地制宜，把供电区划分为若干个区域，根据不同情况选择使用电缆网络或架空网络。3关于配电网系统的接线方案由于配电网的复杂性,不是单一方案就可以实现配网自动化要求,对于不同的供电模式,应具有不同供电方案,以力求达到较完美的条件。（1）环网电缆方案以电缆作为配电主干线的配电网自动化方案,主要在城市商业繁华、人口密集地方,以环网开关柜为体,负荷开关柜据所在地域和用户的数量的要求设定出线回路数的多少,一般为二进四出,当进出线回路较多,规模更大时可转变为开闭所,开闭所中设计量柜、联络柜等。环网柜一般以负荷开关与熔断器相配合,当一路电源发生故障后,会有另一路电源快速切换到母线,恢复正常的供电。对开闭所监控系统的通讯方式,在放设电缆时一并设置,主要以光纤和市话线为主,以减少干扰。环网柜的主要特点是运行环境较好、外界影响因素较少,也是城市主干道的较好的方案。（2）市内架空配网方式10/16市内架空配网方式一般在城市道路规模环境较好，两侧路较为宽敞的条件下，以裸线架空导线和架空绝缘导线为主，一般情况下是双回路架设，在输电路线上根据用户要求设配电变压器或设双电源，架空线路通常是双电源环网供电方式。这种配电方式结构简单,布置形式灵活,设备都集中在户外式安装,受环境条件的影响较深,正常条件下R0为开路运行,BL、B2分别供电。当异常情况下向另一端自动供电,架空线路方集可以再划分为三种类型分段器型、断路器型、重合器型。分段器型主干线上采用具有重合功能的分段器进行串并联配合,分段器作为故障判别元件,不作为故障执行元件,所有线略故障由变电所开关动作。断路器型主干线具有遥控功能的断路器或负荷开关以各点的电流信号直接送中央控制室,比较后再发出指令,所有故障由变电所开关执行。主要特点为通讯、计算机、系统一次投入运行,投资较高,在少量的设备可以,当控制对象较多,运行速度会受到影响。采用柱上重合器或自动开关来实现。分支线采用分段器与主干线的配电开关相配合。用来隔离支线上的永久性故障。这种方案根据我国城市电网的实际情况,L0KV配电网的供电半径一般在L0KM以内,对中型城市的主干线在56KM,不同于国外配电线路长的条件,因此中国城市的配电网采用三开关四段三台重合器开关,其11/16中RL、R2、为常闭运行,R0为常开运行,将两线路R0连接,形成相互备用电源,以四段较为合理,无论从线路的合理性以及负载的分配、线路查寻的时间及保护定值的配合,在一次和二次设备配合上,完成自动隔离故障功能。（3）辅射型配电网辐射性配电网是在市郊和农村配电网络以单电源供电,控制设备由变电所主开关作保护,配电线路可根据需要设多级重合器和分段器保护,达到自动隔离和恢复供电的条件。在我国现有的经济能力条件和配电网的实际情况下,针对不同的配网方案,在分支线上大量采用断路器重合器作为配电网线路分支线自动开关,尚不具备充足的资金条件,尤其是引进设备价格高,功能一般,对于城市郊区、农村配电网线路在主干线上以重合器、分段器更为合适。（4）配电网自动化的系统结构的数据库功能是全面反应配电网的信息,用户的档案资料、杆型的结构,电变压器的型号记录,历史检修记录、设备技术参数、备品备件、保护定值记录、线路路径及杆号记录,实时记录有关参量和对设备进行监控。是配网自动化的核心,高级应用软件、良好的人机界面,实时量的信息库是配网自动化的基本要求。（5）无功自动补偿功能,能准确反映配电系统无功需求状况,对高低压无功补偿装置能自动控制和合理调节,12/16对经济运行调度提供依据。配电网的无功补偿,除在变电所L0KV母线进行集中自动补偿外,还要在路上进行动态无功补偿,实现遥控和自动投切。（6）负荷控制不是简单理解为对用户的用电量进行控制。对负荷控制并了解负荷的动态平衡状况,调整负荷运行环境,合理地投入无功补偿,使之能经济运行。负荷控制是为了更好地指导用户的合理、经济，增强电力对负荷的技术管理。（7）远方读表是电力部门对用电管理的主要手段,定时限地对电网负荷进行平衡优化电网运行的方式，同时可大大地减轻抄表人员的劳动强度。4、关于配网自动化配合问题电网自动化是将电网的在线数据和离线数据，电网和用户数据，电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现电网自动化和管理自动化。随着近年来科学技术的日新月异，电网自动化技术也突飞猛进，日趋完善，产品质量不断提高，罗定市配电网范围不大，非常适用电网自动化应用和推广，但由于受资金和多方面因素影响，不可能一步实现县城电网自动化，因此在配电网建设改造时，应有超前意识，制定出配网自动化和改造方案，要求配电主网线路实现“三分段、四连接“式的手拉手供电，加装自动化开关设备，配电系统智能控制装置，13/16做到线路故障时能迅速自动检测故障，自动隔离故障段，自动恢复非故障区供电，建立相应的通信通道，配置“四遥“功能（遥控、遥测、遥信、遥调），至少应考虑四遥接口问题，待具备条件时，接入电网自动化、调度自动化、MIS、GIS、等系统。二、以规划方案为依托，积极采用新技术，逐步提高配网自动化水平。配网自动化是一项综合技术的应用，涉及一次设备（如断路器、刀闸）、二次保护装置、电源、RTU监控、配网自动化软件、通讯等一系列问题，受诸多因素影响，因此不可能一蹴而就，供电部门应在电网规划指导下，制定出配网自动化整体改造方案，并根据城市改造和经济能力有计划的逐线路、逐街道进行改造，下面举例说明如图所示为某条街道的10KV线路自动化方案示意图甲、乙分别为两个不同电源，A、B、C分别为线路的三段，DL1为出线断路器，DL2为重合断路器（简称重合器），DL3为分段断路器（简称为段器），DL4为联络重合断路器（简称联络器），正常运行时，DL1、DL2、DL3分别在合闸位置，DL4在分闸位置，线路A、B、C段由电源甲供电，电源乙为备用电源。14/161）、A段发生故障时出线断路器DL1跳闸、重合、跳闸闭锁，重合器DL2检测到DL1失压，T秒后跳闸闭锁，将故障段A隔离联络器DL4检测到DL1失压，TN后合闸成功，非故障段B、C恢复供电。2）、B段发生故障时，重合器DL2跳闸、重合、跳闸后闭锁，非故障段A正常供电，在重合器DL2跳闸期间，分段器DL3计数一次分闸并闭锁，将故障段B隔离联络器DL4检测到DL2失压，T秒后