1、配網(wǎng)自動化的體系結構
(1)配網(wǎng)自動化的基本問題:
盡管我國的配電網(wǎng)自動化工作目前已進入試點實施階段,但對于配電自動化的認識仍然眾說紛紜,下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、目標、范圍闡述本文的觀點:
a.概念:配電網(wǎng)自動化首先表現(xiàn)為一種集成化自動化系統(tǒng),它在在線(實時)狀態(tài)下,能夠監(jiān)控、協(xié)調、管理配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)設備與整個配電網(wǎng)優(yōu)化運行。
b.目標:提高供電可靠性、改善電能質量和提高運行管理效率(經(jīng)濟運行)。
c.范圍:以10kV干線饋線自動化為主,覆蓋了400V低壓配電臺區(qū)自動化,延伸到用戶集中抄表系統(tǒng)。
(2)配網(wǎng)自動化的體系結構:
配網(wǎng)自動化是一項系統(tǒng)工程,完整的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)包含了四個主要環(huán)節(jié):供電網(wǎng)絡、遠動系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主站網(wǎng)絡。目前存在的誤區(qū)之一:過分強調自動化及軟件功能,忽略電網(wǎng)的根本需求。
(3)實施配網(wǎng)自動化的技術原則:
a.可靠性原則:實施配網(wǎng)自動化的首要目標是提高配電網(wǎng)的供電可靠性,實現(xiàn)高度可靠的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要遵循以下原則:①具有可靠的電源點(雙電源進線、備自投、變電所自動化)。②具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架(規(guī)劃、布局、線路)。③具有可靠的設備(一次智能化開關、二次戶外FTU、TTU)。④具有可靠的通信系統(tǒng)(通信介質、設備)。⑤具有可靠的主站系統(tǒng)(計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡)。
b.分散性原則:①由于配電網(wǎng)的地域分布性特點,建立配網(wǎng)自動化系統(tǒng)希望功能分散、危險分散,采用具有智能的一次設備(如重合器),故障就地解決。對于縣級規(guī)模的配電網(wǎng),復雜性并不高,提高可靠性供電,通常雙電源即能滿足實際要求,推薦重合器方案,并且在10kV干線適當配置開關數(shù)量,使保護配合能夠實現(xiàn)。②為進一步提高整體系統(tǒng)的安全可靠性,主站軟件功能分散,以SCADA為主體的實時監(jiān)控功能獨立運行,以GIS(地理信息系統(tǒng))為主體的在線管理功能獨立運行,電網(wǎng)分析計算功能獨立運行,各功能間內核(數(shù)據(jù)庫、微內核調度等)一體化設計,保證信息的可靠、高效、優(yōu)質共享。
在實施配網(wǎng)自動化工程中,存在著另一誤區(qū):以GIS代SCADA(如ARCINFO),實時處理圖形,增加了計算機工作負擔,人為地降低了系統(tǒng)安全可靠性。以提高供電可靠性為第一目標的架空網(wǎng),SCADA實時監(jiān)控為重點,確保主站信息處理及時,GIS在線管理為次;而以運行管理為主要目標的電纜網(wǎng),應區(qū)別對待。
2、配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)技術
(1)供電方式及一次設備:
受地域與經(jīng)濟發(fā)展因素的影響,我國的配電網(wǎng)在管理上劃分為城市電網(wǎng)(大中城市)與農村電網(wǎng)(鄉(xiāng)村、縣城),城市電網(wǎng)以電纜網(wǎng)方式為主,農村電網(wǎng)以架空線方式為主。
配電網(wǎng)的供電方式由電源點、線路開關設備、網(wǎng)架(線路聯(lián)結)三部分決定,電源點、網(wǎng)架的不同方式組合,架構了多種多樣的供電方式,如單電源輻射狀供電、雙(多)電源互備供電、雙(多)電源環(huán)網(wǎng)供電、網(wǎng)格狀供電等,而線路開關設備如環(huán)網(wǎng)柜、重合器、分段器、斷路器、負荷開關等提供了功能各異的供電配合方案。城市電纜網(wǎng)多采用環(huán)網(wǎng)柜(配負荷開關、真空斷路器、SF6斷路器等)作為配電線路主設備,農電架空線網(wǎng)多采用重合器、分段器、斷路器、負荷開關等作為配電線路主設備。
以線路開關設備區(qū)分的供電方案主要有:電纜環(huán)網(wǎng)柜方案、架空重合器方案、分段器(自動配電開關)方案、斷路器方案、負荷開關方案等。限于篇幅,本文不再仔細比較各方案的優(yōu)劣,下面僅說明幾個重要問題:
①評價架空網(wǎng)配網(wǎng)自動化供電方案優(yōu)劣的首要依據(jù)是供電可靠性,包括故障下停電范圍、停電次數(shù)、停電時間、恢復供電時間。
②在架空線網(wǎng)中,重合器方案具有現(xiàn)實的和技術的優(yōu)點:實際中,架空線路故障的80%是瞬間故障,采用重合器隔離瞬間故障,能大幅度提高供電可靠性;由于強電的危險性,線路發(fā)生故障時,希望現(xiàn)場問題就地解決,不宜擴大,減少人為復雜化;重合器的智能化程度高,使供電網(wǎng)絡能獨立運行,不依賴于通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng),同時可以統(tǒng)一規(guī)劃,分步實施;由于故障多發(fā)生在分支線低壓臺區(qū),支線可以用智能分段器與干線重合器保護配合。
③縣級城市配電網(wǎng)的特點是架空線網(wǎng)、供電半徑在5km以內,推薦雙電源環(huán)網(wǎng)供電,并采用三開關四分段重合器方案。
④無論是依靠智能開關設備保護配合隔離故障還是通過通信、主站軟件隔離故障,均希望簡化電網(wǎng)聯(lián)結的復雜性,對一般的城區(qū)和農網(wǎng),采用雙電源環(huán)網(wǎng)供電,完全能滿足用戶的供電可靠性要求。
(1)配網(wǎng)自動化的基本問題:
盡管我國的配電網(wǎng)自動化工作目前已進入試點實施階段,但對于配電自動化的認識仍然眾說紛紜,下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、目標、范圍闡述本文的觀點:
a.概念:配電網(wǎng)自動化首先表現(xiàn)為一種集成化自動化系統(tǒng),它在在線(實時)狀態(tài)下,能夠監(jiān)控、協(xié)調、管理配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)設備與整個配電網(wǎng)優(yōu)化運行。
b.目標:提高供電可靠性、改善電能質量和提高運行管理效率(經(jīng)濟運行)。
c.范圍:以10kV干線饋線自動化為主,覆蓋了400V低壓配電臺區(qū)自動化,延伸到用戶集中抄表系統(tǒng)。
(2)配網(wǎng)自動化的體系結構:
配網(wǎng)自動化是一項系統(tǒng)工程,完整的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)包含了四個主要環(huán)節(jié):供電網(wǎng)絡、遠動系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主站網(wǎng)絡。目前存在的誤區(qū)之一:過分強調自動化及軟件功能,忽略電網(wǎng)的根本需求。
(3)實施配網(wǎng)自動化的技術原則:
a.可靠性原則:實施配網(wǎng)自動化的首要目標是提高配電網(wǎng)的供電可靠性,實現(xiàn)高度可靠的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要遵循以下原則:①具有可靠的電源點(雙電源進線、備自投、變電所自動化)。②具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架(規(guī)劃、布局、線路)。③具有可靠的設備(一次智能化開關、二次戶外FTU、TTU)。④具有可靠的通信系統(tǒng)(通信介質、設備)。⑤具有可靠的主站系統(tǒng)(計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡)。
b.分散性原則:①由于配電網(wǎng)的地域分布性特點,建立配網(wǎng)自動化系統(tǒng)希望功能分散、危險分散,采用具有智能的一次設備(如重合器),故障就地解決。對于縣級規(guī)模的配電網(wǎng),復雜性并不高,提高可靠性供電,通常雙電源即能滿足實際要求,推薦重合器方案,并且在10kV干線適當配置開關數(shù)量,使保護配合能夠實現(xiàn)。②為進一步提高整體系統(tǒng)的安全可靠性,主站軟件功能分散,以SCADA為主體的實時監(jiān)控功能獨立運行,以GIS(地理信息系統(tǒng))為主體的在線管理功能獨立運行,電網(wǎng)分析計算功能獨立運行,各功能間內核(數(shù)據(jù)庫、微內核調度等)一體化設計,保證信息的可靠、高效、優(yōu)質共享。
在實施配網(wǎng)自動化工程中,存在著另一誤區(qū):以GIS代SCADA(如ARCINFO),實時處理圖形,增加了計算機工作負擔,人為地降低了系統(tǒng)安全可靠性。以提高供電可靠性為第一目標的架空網(wǎng),SCADA實時監(jiān)控為重點,確保主站信息處理及時,GIS在線管理為次;而以運行管理為主要目標的電纜網(wǎng),應區(qū)別對待。
2、配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)技術
(1)供電方式及一次設備:
受地域與經(jīng)濟發(fā)展因素的影響,我國的配電網(wǎng)在管理上劃分為城市電網(wǎng)(大中城市)與農村電網(wǎng)(鄉(xiāng)村、縣城),城市電網(wǎng)以電纜網(wǎng)方式為主,農村電網(wǎng)以架空線方式為主。
配電網(wǎng)的供電方式由電源點、線路開關設備、網(wǎng)架(線路聯(lián)結)三部分決定,電源點、網(wǎng)架的不同方式組合,架構了多種多樣的供電方式,如單電源輻射狀供電、雙(多)電源互備供電、雙(多)電源環(huán)網(wǎng)供電、網(wǎng)格狀供電等,而線路開關設備如環(huán)網(wǎng)柜、重合器、分段器、斷路器、負荷開關等提供了功能各異的供電配合方案。城市電纜網(wǎng)多采用環(huán)網(wǎng)柜(配負荷開關、真空斷路器、SF6斷路器等)作為配電線路主設備,農電架空線網(wǎng)多采用重合器、分段器、斷路器、負荷開關等作為配電線路主設備。
以線路開關設備區(qū)分的供電方案主要有:電纜環(huán)網(wǎng)柜方案、架空重合器方案、分段器(自動配電開關)方案、斷路器方案、負荷開關方案等。限于篇幅,本文不再仔細比較各方案的優(yōu)劣,下面僅說明幾個重要問題:
①評價架空網(wǎng)配網(wǎng)自動化供電方案優(yōu)劣的首要依據(jù)是供電可靠性,包括故障下停電范圍、停電次數(shù)、停電時間、恢復供電時間。
②在架空線網(wǎng)中,重合器方案具有現(xiàn)實的和技術的優(yōu)點:實際中,架空線路故障的80%是瞬間故障,采用重合器隔離瞬間故障,能大幅度提高供電可靠性;由于強電的危險性,線路發(fā)生故障時,希望現(xiàn)場問題就地解決,不宜擴大,減少人為復雜化;重合器的智能化程度高,使供電網(wǎng)絡能獨立運行,不依賴于通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng),同時可以統(tǒng)一規(guī)劃,分步實施;由于故障多發(fā)生在分支線低壓臺區(qū),支線可以用智能分段器與干線重合器保護配合。
③縣級城市配電網(wǎng)的特點是架空線網(wǎng)、供電半徑在5km以內,推薦雙電源環(huán)網(wǎng)供電,并采用三開關四分段重合器方案。
④無論是依靠智能開關設備保護配合隔離故障還是通過通信、主站軟件隔離故障,均希望簡化電網(wǎng)聯(lián)結的復雜性,對一般的城區(qū)和農網(wǎng),采用雙電源環(huán)網(wǎng)供電,完全能滿足用戶的供電可靠性要求。

