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電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)探討
配電網(wǎng)自動化是對配電網(wǎng)上的所有設(shè)備進行實時遠方監(jiān)控以及協(xié)調(diào)的集成系統(tǒng)。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)是指多種現(xiàn)代高科技在配電網(wǎng)自動化方面的應(yīng)用，主要包括現(xiàn)代電子計算機技術(shù)、通信技術(shù)等等。近年來，我國電力系統(tǒng)自動化在多個方面都有迅速的發(fā)展，比如高壓網(wǎng)路、發(fā)電廠等等。然而在配電網(wǎng)上是相當落后的。在我國城市化進程的不斷加快的背景下，配電網(wǎng)供電質(zhì)量的矛盾日益突出，所以想要提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量，必須要進一步推進電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化建設(shè)。
1概述配電網(wǎng)運行系統(tǒng)
配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)具有較高的靈活性，其主要分為三個子系統(tǒng)，分別是配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動化終端以及配電網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)。
1.1配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)
配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是頂層，分別是配電網(wǎng)應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS、配電SCADA主站系統(tǒng)以及配電故障診斷恢復(fù)等等。[1]想要更好的保證配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在投入運營之后，能夠滿足相關(guān)的技術(shù)要求，應(yīng)該對配電網(wǎng)應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS和配電網(wǎng)故障診斷恢復(fù)做聯(lián)調(diào)測試。配電主站系統(tǒng)中的AM/GIS是獲得、保存和分析電力設(shè)備的屬性資料，從而建立的信息化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
1.2配電網(wǎng)自動化終端系統(tǒng)
配電網(wǎng)自動化終端系統(tǒng)是應(yīng)用于中低壓電網(wǎng)的每種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，其關(guān)鍵功能是對開閉所、以及環(huán)網(wǎng)柜等進行有力的監(jiān)控，從而實現(xiàn)FTU、TTU等各項功能、對故障的控制功能，為配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)提供更好的配合基礎(chǔ)，也為子站實現(xiàn)配網(wǎng)運行中的工況檢測以及配電網(wǎng)故障中的非故障區(qū)域的修復(fù)，創(chuàng)造一些技術(shù)條件。
2配電網(wǎng)自動化的現(xiàn)狀分析
配電網(wǎng)自動化的主要目的就是利用現(xiàn)代通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子計算機技術(shù)，對配電工作進行計量、監(jiān)督、保護和監(jiān)督，從而達到提升供電質(zhì)量、改進和用戶之間的關(guān)系，提供相對合理的用電價位以及提升配電部門的工作水平。想要有效處于電力企業(yè)與配電系統(tǒng)中的功能數(shù)據(jù)流，還需要從用電用戶的角度出發(fā)，充分考慮到降低運行費用以及提升服務(wù)質(zhì)量等等。[2]就目前的情況來分析，實現(xiàn)配電網(wǎng)自動壞主要有以下幾種方法：其一，在樹狀線路或者10kV的輻射中，一般采取分段器和重合器的方法，這種方法可以借助自身的功能對供電過程中有可能出現(xiàn)問故障進行修復(fù)和隔離，因此當前是普遍應(yīng)用的。其二，通常在10kV環(huán)形電路中使用重合器，這樣做能夠與環(huán)網(wǎng)柜配合而實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化。其三，將FTU加入到10kV環(huán)形配電網(wǎng)絡(luò)中，并且設(shè)置配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。其四，采用不同的環(huán)網(wǎng)，而且各個用電用戶的供電電源至少有兩個，這種方法在農(nóng)村應(yīng)用較少，大多數(shù)應(yīng)用于城市。
3電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化遵循的基本原則
3.1適應(yīng)性
適應(yīng)性原則主要體現(xiàn)在以下幾點：其一，在配電網(wǎng)自動化時，需要綜合考慮到當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展情況。[3]應(yīng)該根據(jù)用電的用戶情況和當?shù)氐慕?jīng)濟條件，將有限的資金投入到當?shù)氐呐潆娋W(wǎng)自動化建設(shè)中。其二，結(jié)合配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，開展自動化工作。隨著我國網(wǎng)改的迅速發(fā)展，配電網(wǎng)在設(shè)備和規(guī)模上也提出新的要求。因此，在配電網(wǎng)自動化工作開展過程中，必須要使配電網(wǎng)現(xiàn)狀與配電網(wǎng)自動化程度相符合。其三，在配電網(wǎng)自動化中，應(yīng)當采用定時限保護的基本原則。這種原則通過時間階梯和電流階梯相重合的方法，實現(xiàn)上級和下級的配合方便。
3.2逐步實施
配電網(wǎng)自動化的基本條件是擁有的配電網(wǎng)點相對較多，同時還會涉及到配電網(wǎng)規(guī)劃、城市建設(shè)以及選擇設(shè)備等一系列的工程，對其進行實施時，要具有一定的階段性。通常，主要有三個階段。一階段，將自動重合閘安裝在變電站出線上，以發(fā)揮保護的作用。此外，即將多組自動配電開關(guān)安裝在出線路上，以構(gòu)建電壓控制系統(tǒng)。這個階段又稱為初級階段。第二階段，在一階段的基礎(chǔ)上，安裝控制設(shè)備和通信設(shè)備，而且將自動配電開關(guān)安裝在各個分支線路上。這些開關(guān)全部是由供電所控制，以便于對負荷進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。第三階段，增強各個供電所和配電管理中心之間的信息溝通交流，讓配電信息立即傳送到配電管理中心，進而實現(xiàn)信息自動化控制和微機控制。
3.3采用電流控制模式
電壓控制模式的不足之處在于，重合斷路器的合分操作以及發(fā)生故障時的自動重合，使配電開關(guān)頻繁動作，從而造成配電設(shè)備使用期限減少。[4]此外，因為自動配電開關(guān)有合閘延誤的情況，當故障發(fā)生時，線路末端的一級完成合閘的時間就必須要延長到二十分鐘，從而直接影響供電的安全性、可靠性和連續(xù)性。
4在電力系統(tǒng)中應(yīng)用配電網(wǎng)自動化技術(shù)的主要目的
現(xiàn)如今，我國配電網(wǎng)的供電方式受到各種因素的制約，比如：負荷分布、電源部位、地理環(huán)境、經(jīng)濟狀況等等，可以歸納為兩大類，分別是網(wǎng)格式和放射式。以上兩種供電方式都不可以很好的滿足我國《電力法》中要求供可靠性達到的規(guī)范要求，實現(xiàn)電力網(wǎng)中配電網(wǎng)自動化逐漸成為順應(yīng)發(fā)展趨勢的必然性。具體來說，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用配電網(wǎng)自動化技術(shù)的目的主要體現(xiàn)在以下幾點：
4.1減少運行成本
在過去，為了可以使重要用戶的供電穩(wěn)定得到保障，應(yīng)該采取由變電站直接向用戶多路供電或者互為備用的方式。該方式由于所需要的線路多而增加運行成本，投資規(guī)模相當大，并且設(shè)備可利用率不高，往往會出現(xiàn)線路閑置的現(xiàn)象。實現(xiàn)電力網(wǎng)中配電網(wǎng)自動化，一方面，配電自動化系統(tǒng)還能夠監(jiān)視配電線路和相關(guān)設(shè)備的實際運行情況，為一時間確定線路的故障部位，減少故障修復(fù)時間、減少維修費用等創(chuàng)造良好的條件。另一方面，可以對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做出合理的安排，一旦確認用戶供電線路發(fā)生故障，就能夠立即由其他正常的線路繼續(xù)向用戶供電，從而使設(shè)備的潛力得到發(fā)揮，降低設(shè)備投入成本。
4.2提高供電的安全性
電力系統(tǒng)中實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，能夠使運行管理水平和供電質(zhì)量得到提高。首先能夠整合優(yōu)化無功潮流，降低線路損壞的幾率，以免因過大負荷造成供電質(zhì)量大幅度降低；然后，可以使維修工作和供電工作中所需的人力成本減少；后，可以對配電網(wǎng)的負荷狀態(tài)進行隨時隨地的監(jiān)控，為電網(wǎng)的合理規(guī)劃提供一些有意義的資料。此外，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)自動化，能夠避免竊電等不良情況的出現(xiàn)。
4.3促進電力商業(yè)化的運行
通過實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，可以為電力商業(yè)化的平穩(wěn)運行提供許多現(xiàn)代化的工具，也就是可以加大公開透明度。具體來說，一，配電網(wǎng)自動化可以遠程監(jiān)控用戶計量設(shè)備，比如：控制負荷、適當調(diào)整用電需求量以及更改和凍結(jié)用戶用電數(shù)據(jù)等工作。第二，可以為實行新結(jié)構(gòu)電力價格和催繳電費提供有力的保障。
5配電網(wǎng)自動化的具體實施方案
5.1自動重合分段器方案
這種方案的特征是當事故發(fā)生的時候，自動重合器會按照故障出現(xiàn)的時間進行判斷。因此，設(shè)置時間時，需要確保變電站內(nèi)部的斷路器要全部斷開，并且由線路斷路器延長時間進行斷開。當線路斷路器和變電站內(nèi)都斷開后，應(yīng)該重新合上變電站內(nèi)的斷路器，進而確保電源側(cè)向負荷側(cè)送電穩(wěn)定。此外，當故障點上的開關(guān)再次合上的時候，站內(nèi)的斷路器會又一次斷開，以便于保證第二次送電成功。
5.2饋線自動化方案
這種方案主要分為兩種，分別是計算機集中監(jiān)控模式與遠方監(jiān)控混合模式。前者，這種模式有單獨的控制中心，運作模式是饋線把從終端收集到的信息傳遞給主站，這樣只要配電網(wǎng)線路發(fā)生故障的時候，主站就會結(jié)合接收到的信息，進行及時的判斷，從而排除故障而使供電功能得到恢復(fù)。后者，這種模式由三個部分組成，分別是自動化開關(guān)、斷路器以及智能型負荷開關(guān)。不僅具有準確排除故障的功能，而且可以接收遠方監(jiān)控的信息，進而主動參與到網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整中。
5.3自動重合器方案
這種方案是由兩個電源連接的環(huán)網(wǎng)劃分成有限段數(shù)，每段線路由相鄰的兩端重合器對其做出保護。只要配電網(wǎng)故障出現(xiàn)時，就會及時由上一級的重合器先將故障斷開，盡量防止因變電站斷開而導(dǎo)致的分合。并且當配電網(wǎng)的任何一段發(fā)生故障時，故障段兩端的重合器就會同時斷開，進而起到隔離故障的作用。這樣在出現(xiàn)故障時，可以有針對性地及時排除故障，提升配電網(wǎng)運行的安全性。