配电自动化技术分析

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  摘 要结合笔者工作经验,对设备开关的选型和控制室与各开关、断路器之间的数据通信、两种模式的优缺点进行分析。
  关键词配电自动化;分布智能模式;集中智能模式
  中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)061-0104-01
  
  1配电网的合理规划
  配电网自动化的基本原理就是将环网结构开环运行的配电网线路通过分段开关把供电线路分割成了各个供电区域。如果在某个区域发生故障的时候,它可以第一时间将分割该区域的开关跳开,做到隔离故障的区域;然后,将因线路发生故障而失电的其他非故障区域第一时间恢复了供电,从而避免了因为线路出现故障而导致了整条线路连续失电的情况,大大减少了停电面积,提高了供电可靠性。为此,配电自动化对配电网规划提出了几点基本要求:
  1)供电线路需要连接成环网,而且至少具备双电源,对于供电比较密集的地方甚至要考虑构成多电源的供电系统。
  2)干线分段。避免线路某个地方出现故障而导致整条线路都连续失电,即通过分段开关的倒闸,将非故障地区的负荷转移。
  3)分段开关使用负荷开关,不使用断路器,这将节省一部分一次设备的投资。在线路发生故障后,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。
  4)分段开关不使用负荷开关,使用断路器。在目前,我国开关厂家已生产出作为分、合负荷电流,过载电流及短路电流用的10kV户外真空断路器。设备完全可以和计算机遥控技术和数据传输终端设备连接起来,实现了对电网遥控操作。
  2设备开关的选型
  作为配电网络的开关设备,现在生产的厂家很多,但能够同计算机的遥控技术和数据传输终端设备连接,能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能的设备生产厂家并不是很多。目前,在我国部分地区完成的配网自动化很多都不具备这个功能,所以,要想做到利用计算机网络和通信技术,实现对配电网正常运行的控制、检测和故障时的快速处理,以及配电的生产管理、设备管理的自动化,正确的设备选型是实现配电网络自动化的基础。
  如果要想实现控制中心和各分开关的数据通信,要求控制开关、断路器不仅具备有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和作为分、合负荷电流,过载电流及短路电流之用的遥信、遥测、遥脉等功能。这就要开关内置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。
  3控制室与各开关、断路器之间的数据通信网络
  配电网络的自动化,对通信系统的可靠性和速率的要求都是非常高的。在目前,我国部分地区完成的配电网络自动化的通信方法基本都是采用载波通信、无线通信和光纤通信等方法。但是从运行的角度来看,在这几种形式中,无线通信和载波通信都受到了很多很多的因素制约,而且不是很稳定,但是,它的投资比较少,比较适合城镇配网的自动化;对于大、中型或者以上的城市来说,这两种通信方式是不可以满足要求的。所以,如果想要实现大、中或以上城市的配电网络自动化,就必须选用在投资方面比较大的光纤通信方式,此种通信方式的支持接口和以太网等多种通信模式,都是具有非常快的速率,而且可靠性高,是配网自动化通信方式最好的选择。
  对于操作电源方面的设计,一般都是选用交流220V作为操作的电源,一般有逆变电源屏、电池屏、充电屏和交流配电屏组成电源系统。为了满足设计需要,我们应该在整个配电网络中设置多套电源系统,具体是多少呢?还需要根据电压降和电源线路的实际情况来决定具体是多少数量。
  4配电自动化实用化模式
  1)分布智能模式。所谓的分布智能模式就是指现场的开关设备具有自动化的故障判断、隔离及配电网络重构的功能,不用通信与主站系统的参与。分布智能模式主要有电压时间型和电流计数型两种方式。它的关键设备就是馈线自动化终端结合断路器或者负荷开关构成的分段器,而且是具有重合功能的。
  這个方法的优点就是成本比较低,而且不需要主站参与工作。但是,受其原理的局限性,它也具有如下不足:①它在故障处理方面和供电的恢复速度方面比较慢,特别的就是对系统及用户冲击比较大;②需要改变变电站的速断保护定值和重合闸的次数;③在同一线路中上、下级重合器动作缺乏选择性。
  2)集中智能模式。所谓集中智能模式就是指现场的开关和断路器将检测到的故障消息传给主站,然后由主站结合配电网的实时拓扑结构,按照计算方法进行故障的定位,再下达命令给相关的馈线自动化终端、断路器等跳闸隔离故障。此后,主站通过计算,考虑网损、过负荷等情况后确定出最有效的恢复方案,命令有关FTU、断路器来完成负荷的转供,这个模式的最大特点就是比较适合任意结构的配电网,并且可以处理多重故障等特殊情况,可以考虑实际负荷水平和网络约束。
  基于主站的故障处理计算方法是在配电网的实时拓扑结构基础上完成的。所以,即使是多电源复杂的网络也适用,而且在时间上也几乎相同。
  集中智能模式它能适用在架空线路、电缆线路等方面。它具有如下特点:①作为电网调度自动化的一个子系统,可以满足电网调度自动化总体设计的要求,它的配置、功能包括设备的布置都可以满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的要求等等;②能对开关、断路器的开关量和电流电压等实时数据上传到调度主站或者控制中心,并且能够对它进行遥控操作,有相当好的上行和下行通信功能;③与继电保护的整定、重合闸、备自投等配合,系统本身是具有自动判断故障点和自动切除故障点的功能,能够将故障范围缩小到最小的程度;④能使系统的正常运行方式和故障时的运行方式能够实现自动最优化,调度灵活,也可以根据调度员或者操作员的指令选择预定的运行方式;⑤能和配变数据采集及无功补偿终端装置相兼容,实现配电网络的电压无功控制。
  参考文献
  [1]王能斌.数据库系统原理[M].电子工业出版社.2000.
  [2]彭明.变电站自动化系统评述[J].有色冶金设计与研究,2007,04.
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