綜合配電自動(dòng)化終端的設計及實(shí)現

摘 要

配網(wǎng)運行經(jīng)驗表明，配網(wǎng)故障一般位于分支線(xiàn)路上，主線(xiàn)路發(fā)生故障的概率不高。針對目前配網(wǎng)自動(dòng)化系統的結構和特點(diǎn)，從配網(wǎng)改造和建設實(shí)際出發(fā)，提出一種綜合配電自動(dòng)化終端設計方案，在分支線(xiàn)路配置集繼電保護、無(wú)功補償、無(wú)源自供電、多種通信接口功能于一體的配電自動(dòng)化終端，快速隔離配網(wǎng)故障和動(dòng)態(tài)改善配網(wǎng)電能質(zhì)量，解決失電時(shí)配電終端設備工作和斷路器操作的電源問(wèn)題，實(shí)現提高供電可靠性和供電質(zhì)量的目的。

引言

配網(wǎng)是整個(gè)電力系統的末端，直接面向終端用戶(hù)，供電可靠性和供電質(zhì)量要求越來(lái)越高。目前國內配網(wǎng)基礎設施和結構相對比較薄弱;供電質(zhì)量較差，電壓水平低，網(wǎng)損率高;配電自動(dòng)化程度還較低。配網(wǎng)的總體水平已不能滿(mǎn)足終端用戶(hù)日益增長(cháng)的用電需求，大規模的配網(wǎng)自動(dòng)化改造和建設正在積極展開(kāi)。

配網(wǎng)自動(dòng)化是建立在信息化的基礎上，將配電系統在線(xiàn)數據和離線(xiàn)數據、配電網(wǎng)數據和用戶(hù)數據、電網(wǎng)結構和地理圖形進(jìn)行信息集成，構成完整的自動(dòng)化系統，實(shí)現配電網(wǎng)及其設備正常運行及事故狀態(tài)下的監測、保護、控制以及用電和配電管理的自動(dòng)化，最終實(shí)現以大幅度提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量為目標的對配電系統在線(xiàn)的、準實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制[1]。配電自動(dòng)化終端作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統的重要基礎部分，要求其功能完善、工作可靠、擴展簡(jiǎn)單以及維護方便。

本文在分析典型配電自動(dòng)化方案基礎上，結合配網(wǎng)運行實(shí)際，提出一種配電自動(dòng)化終端方案，以期能夠解決配網(wǎng)當前存在的實(shí)際問(wèn)題。

典型配電自動(dòng)化方案分析

考慮到各地方配電網(wǎng)的復雜性，不失一般性，配電網(wǎng)可以以如下拓撲示意：

圖一中，變電站的10kV出線(xiàn)配置斷路器和相應的保護，主線(xiàn)路上采用分段開(kāi)關(guān)分段，各分支線(xiàn)路采用負荷開(kāi)關(guān)的配置，所有開(kāi)關(guān)均帶電動(dòng)分、合閘功能。由于分段開(kāi)關(guān)和負荷開(kāi)關(guān)均不能開(kāi)斷短路電流，因此不配置保護。故障區段查找、隔離以及恢復供電目前大致有兩種方案：

其一，依靠自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設備反復配合動(dòng)作來(lái)自動(dòng)實(shí)現。在故障情況下，由變電站出線(xiàn)斷路器配置的保護切除故障，這時(shí)會(huì )造成全線(xiàn)失電，然后分段開(kāi)關(guān)、負荷開(kāi)關(guān)由于失壓而跳閘，然后再由變電站的斷路器合閘后，依次合負荷開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)來(lái)檢測故障點(diǎn)，當然還存在斷路器再次跳閘、再次合閘的可能，造成對負荷(尤其是變壓器)的多次沖擊，停電時(shí)間長(cháng)。

其二，依靠分布在分段開(kāi)關(guān)上的FTU采集故障信息，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )上傳調度集中控制，通過(guò)遙控將故障隔離并恢復非故障區段供電。該方案減少了開(kāi)關(guān)的反復動(dòng)作，提高了設備運行安全，自動(dòng)化程度高，對通信系統依賴(lài)很強。

已有的配網(wǎng)自動(dòng)化方案[2~7]都是集中在配網(wǎng)主網(wǎng)架的故障隔離和網(wǎng)絡(luò )重構上，從理論上來(lái)說(shuō)，這些方案都具有可行性，但在實(shí)際應用中都遇到了許多問(wèn)題，導致系統并不能發(fā)揮其應有的效果，如：通信方式及通信系統穩定性、故障判別元件的靈敏度配合、環(huán)境適用性、電源的可靠性等方面或多或少存在問(wèn)題，應用的效果并不好。

綜合配電自動(dòng)化終端設計

根據配網(wǎng)系統實(shí)際運行的統計，故障一般位于分支回路上，主回路上發(fā)生故障的概率并不大，而改造配網(wǎng)的出發(fā)點(diǎn)應該是能夠實(shí)際解決問(wèn)題，如果能將分支線(xiàn)路的故障快速切除，將可以解決配網(wǎng)大部分的問(wèn)題，即故障快速隔離、提高供電可靠性。

配網(wǎng)供電質(zhì)量較差，改善供電質(zhì)量的通常做法是在配網(wǎng)上安裝無(wú)功補償裝置。為了能夠減少電力用戶(hù)內部各條配電線(xiàn)路的電能損耗，提高配網(wǎng)的功率因數，采用分散無(wú)功補償方式比較合適，即在分支線(xiàn)路公用配變低壓側、用戶(hù)的配電母線(xiàn)上安裝無(wú)功補償裝置。