配电网综合自动化技术分析
作者:佚名; 更新时间:2017-02-02

  【关键词】配电网;自动化技术;网络

  我国的经济持续稳定的高速发展,对电力的供求持续提高,用电负荷的攀高对供电质量提出了新的要求[1]。传统的配电技术已经不能满足现实的需要了,而自动化以其独有的优势可能很好解决这个供需矛盾。本文从分析配电网及其自动化技术的特点出发,将这种前景应用极好的技术介绍给电力行业同仁。

  1.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。

  (4) 目前大多数城市是由沿城市街道敷设的架空绝缘导线构成10kV配电网络。针对这种配电网络,目前采用的配电自动化方式是首先进行网络优化改造, 形成多个环网或“手拉手”线路,使每一用户有2个供电源。

  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。

  2. 配电网及其自动化技术的技术特点

  2.1 配电网的技术特点

  配电网的电线分布跟建筑的布局有着密切的联系,电力的传输和平时的维修工作都极易受到电线的长度、用业量的范围和变电器的数量等因素的影响。由于历史和现实发展的原因,城市与农村的结合部为配电网集中区,与一些其它的建筑交叉配置。同时,由于配电网偏向于民用电力设计,电压通过在10KV以下。配电网的网络布局比普通的输电网更为复杂[3]。随着我国国民经济的快速发展,用电负荷量逐年增加,变电站的数量迅速攀升,故障的可能性明显增加。由于添加了大量需要高安全性的用电设备,采用的更多的链子结构。

  2.2 配电网自动化的技术特点

  从现阶段普遍使用的配电网自动动技术来看主要有以下几个特点:设备偏向于小型化,更为智能化,有UPS电源配置,操作设备力求简化。在具体技术解决下,还要解决着如下所示的配电网技术难点。即:配电网由于所处的环境比较困难,信息信号的收集相对比较困难[4]。配电网涉及设备数量和种类都非常众多,操作的次数高,安全系数高,有着多种多样的通信方式,但是使用的次数偏低。同时要求要与其他的数据库采用现代计算机的网络进行传输数据与接受控制指令。自动化与计算机软硬件技术的联系十分紧密,应用了大量的专业和通用软件。如网络分析结构软件、自动报警软件、投诉电话软件、表格处理软件、绘图软件等。

  2.3 配电网自动化技术的功能和架构

  综合国内外在配电网自动化技术上所使用的现状,归纳出以下几点功能和架构。如SCADA系统,这个系统可以准确的收集数据,监视配电网的运行状况,当出现危险时可以自动发出报警信号并切断危险区的电网联接[5]。通过F / RTU模块,实现无人化的馈电功能。由于控制点众多,原有的操作基本上都是人工操作,现在通过网络集合在中央控制中心,由控制员通过控制网络发出指示信号,由系统自动完成控制参数的调整和装定。

  在用电负荷管理上,配电网自动化技术可以智能化的协助管理人员制负荷的控制方针,对于用电高峰与低谷的调整策略。可以自动生成相关的数学模型,并在实际应用中进行检验并加以自行修改以更好的适应控制的需要。还可以监督各个开关的状态,并显示在控制中心的显示屏上,当出现情况时准确的反应危险的级别和提示解决方案,并给予发生问题的系统的详细信息和地理位置,以便人工维修第一时间到达。

  2.4配网自动化实施中应注意的问题

  配网自动化的实施涉及的部门多,投资大,是一项系统工程,因此配网自动化的规划是必不可少的,必须结合当地配电网的发展规划,制定详细的配网自动化的实施计划,整体考虑,分期分批实施,同时要和供电企业内部信息化建设相协调。

  配电线路设备的户外运行环境,对开关设备、配电终端设备等提出了更高的要求,必须考虑雷击过电压、低温和高温工作、雨淋和潮湿、腐蚀、风沙、振动、电磁干扰等因素的影响,在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件的筛选等方面应综合考虑其性价比。

  此外,配电自动化系统中的站端设备进行远方控制的频繁程度比输电网自动化系统要高得多,因此要求配电自动化系统中的站端设备具有更高的可靠性。

  配电终端设备中的电源用于控制开关动作,正常情况下从线路中取得,线路失电后的后备电源应具有较高的可靠性。

  在实施配网自动化后,降低了运行人员的劳动强度,提高了劳动效率,使运行人员对网络的运行状况掌握得更全面更快捷,为供电企业创造更好的经济效益和社会效益。配网自动化的实施,改变了配电网传统的运行管理方式,但对运行人员提出了较高的要求。

  3. 配电网及其自动化技术发展趋势和发展前景

  3.1 发展趋势

  现在西方发达国家的电力设备制造公司,如西门子,motorla,爱立信,东芝都全力研发配电网自动化技术,并已经推出了大量的产品,广泛就用在电网建设当中。以邻国日本为例,在50年代就已经在配电网应用了自动隔离装备,70年代开始使用了微机控制,现在已经广泛在配电网建设当中用了远程控制系统和最新的电子技术。我国的起步较晚,但是起点相对较高,在技术的研发和应用都在世界的前列。设备的最新率和普及率已经超过一些发达国家了,而且取得了相当的丰富经验。通信技术在近几年里得到了迅猛的发展,尤其在配电网自动化中众多先进的通信技术得以应用,在这其中以光纤通信最为突出和亮点,光纤以太网及SDH等先进的通信技术已经在国内实现普及。尤其是旧网改造当中,也广泛推广。

  目前,对于功能完全下放的馈线自动化模式,国内采用的方式与发达国家采用的有所不同,主要的采用形式是配电自动化设备相互配合的方式。例如,重合器方式,全断路器方式等等。这些控制方式操作简单,经济实用,被广泛的采用。然而,对于重要负荷,这些控制方式不可避免的存在故障处理时间较长,导致非故障区短时停电,开关设备损耗大等缺点。因此,有必要研究一种全新的控制方式。我国对配电网供电的可靠性的99%的高要求,也使得进一步提高馈线故障的故障处理时间得到广泛的认可,为研制馈线系统保护创造了需求。对于传统系统保护是基于通信的一种保护方式,当线路发生故障时全网的配电终端信息共享,借助于传递的数据,可以一次有效的控制故障甚至于解决。此种方式能够极大的提高供电可靠性,现在已经应用在超高压输电网发行和建设当中中,这是因为继电保护满足时间和效率的需要,有选择性地切除故障,维护系统的稳定,在具有空前优越的通信条件的配电网中完全有可能实现具有全新原理的馈线自动化。

  3.2 发展前景

  配电网及其自动化技术的发展始终朝着智能性,高可靠性,数字性和安全性方向发展。具体如下:在变电站上实现了智能化管理,能够在一定程度在实现全网的馈线自动化,也就是对线路的故障准确定位,并可以进行电位的自动修复。在配电管理上更加智能化,对用户的用电特点和用电量等信息自动记录,并作出分析图表,以便电力调控人员作出有效的分析图,可以更好的调控电力资源。而最新的技术方面则是更加强调整体的系统性能,强调分散性和集合性并举,灵活将已有的技术与设备结合起来,可以节省投资,让设备逐步的更新换代。进一步提高设备的自我诊断、自我处理和自我“治疗”的智能特性,最大限度的减少在极端条件下和用电高峰期对于用户的不利影响。将最新的电子电器技术,现代测控技术,尤其是现代管理技术的进入,为用户提供自助服务,包括缴费和增加设备等。

  通信是未来配电网自动化管理技术的另一个重要发展方向,因为,一直以来,通信的不顺畅是配电网存在的很严重的问题。只能实现一些简单的点到点,或者点对多点的通信方式。控制终端之间无法进行有效的通信联系,使得在现场检测时需要大量的人力与物力。终端与控制台之间的传输网络维护费时费力,同时带宽有限,故障信号的接能力也不足。新的技术力图解决这样的问题,建设一个全覆盖节点的IP网络,干线网络由光纤光缆组成,保证大容量、高速度的数据流需要,支线网络采用传统的模式,或者无线和载波进行互联。在与旧模块进行接合时,以保证与新系统的集成度。

  4. 展望

  配电网及其自动化技术对整个电力行业的影响是明显和积极的,我们应该紧跟现实的需要和时代的发展,了解技术对电网控制的创新力度,为我国国民经济的进一步大发展保驾护航。

  参考文献

  [1]徐丙垠.智能配电网与配电自动化 [J].电力系统自动化.2009, 33 (17): 38-41.

  [2]吴国沛.智能配电网技术支持系统的研究与应用 [J].电力系统保护与控制.2010, 38 (21): 162-166.

  [3]郑毅.中心城市大型配电自动化设计方案与应用[J].电力系统自动化.2012, 36 (18): 49-53.

  [4]黄志伟.城市配电网发展策略探讨[J].电力系统及其自动化学报.2011, 23 (6): 111-115.

  [5]刘国民.配电自动化通信系统研究与工程实践[J].电力建设.2010, 27 (9): 70-72.

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