綜合配電自動化終端的設(shè)計及實現(xiàn)

摘 要

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

引言

配網(wǎng)是整個電力系統(tǒng)的末端，直接面向終端用戶，供電可靠性和供電質(zhì)量要求越來越高。目前國內(nèi)配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和結(jié)構(gòu)相對比較薄弱;供電質(zhì)量較差，電壓水平低，網(wǎng)損率高;配電自動化程度還較低。配網(wǎng)的總體水平已不能滿足終端用戶日益增長的用電需求，大規(guī)模的配網(wǎng)自動化改造和建設(shè)正在積極展開。

配網(wǎng)自動化是建立在信息化的基礎(chǔ)上，將配電系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制以及用電和配電管理的自動化，最終實現(xiàn)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(tǒng)在線的、準實時的閉環(huán)控制[1]。配電自動化終端作為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)部分，要求其功能完善、工作可靠、擴展簡單以及維護方便。

本文在分析典型配電自動化方案基礎(chǔ)上，結(jié)合配網(wǎng)運行實際，提出一種配電自動化終端方案，以期能夠解決配網(wǎng)當前存在的實際問題。

典型配電自動化方案分析

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出線配置斷路器和相應(yīng)的保護，主線路上采用分段開關(guān)分段，各分支線路采用負荷開關(guān)的配置，所有開關(guān)均帶電動分、合閘功能。由于分段開關(guān)和負荷開關(guān)均不能開斷短路電流，因此不配置保護。故障區(qū)段查找、隔離以及恢復供電目前大致有兩種方案：

其一，依靠自動化開關(guān)設(shè)備反復配合動作來自動實現(xiàn)。在故障情況下，由變電站出線斷路器配置的保護切除故障，這時會造成全線失電，然后分段開關(guān)、負荷開關(guān)由于失壓而跳閘，然后再由變電站的斷路器合閘后，依次合負荷開關(guān)和分段開關(guān)來檢測故障點，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，停電時間長。

其二，依靠分布在分段開關(guān)上的FTU采集故障信息，通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳調(diào)度集中控制，通過遙控將故障隔離并恢復非故障區(qū)段供電。該方案減少了開關(guān)的反復動作，提高了設(shè)備運行安全，自動化程度高，對通信系統(tǒng)依賴很強。

已有的配網(wǎng)自動化方案[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(gòu)上，從理論上來說，這些方案都具有可行性，但在實際應(yīng)用中都遇到了許多問題，導致系統(tǒng)并不能發(fā)揮其應(yīng)有的效果，如：通信方式及通信系統(tǒng)穩(wěn)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題，應(yīng)用的效果并不好。

綜合配電自動化終端設(shè)計

根據(jù)配網(wǎng)系統(tǒng)實際運行的統(tǒng)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)點應(yīng)該是能夠?qū)嶋H解決問題，如果能將分支線路的故障快速切除，將可以解決配網(wǎng)大部分的問題，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)上安裝無功補償裝置。為了能夠減少電力用戶內(nèi)部各條配電線路的電能損耗，提高配網(wǎng)的功率因數(shù)，采用分散無功補償方式比較合適，即在分支線路公用配變低壓側(cè)、用戶的配電母線上安裝無功補償裝置。