关于电力系统配网自动化的技术研究
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[摘要]现代社会的主要能源之一是电力，它与国民经济的发展息息相关。随着科学技术的发展、经济的飞速发展，市场竞争越来越激烈，电网项目的规模也越来越大，各种新工艺、新技术在电网建设中得到广泛深入的应用。然一旦出现电压波动或短暂停电就会导致重大损失，所以电力系统需要配网以实现自动化来提升管理水平，不仅有效避免了停电所造成的损失而且可以优化电能。
[关键词]电力系统；配网自动化；分布智能模式；集中智能模式
引言
配电自动化指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。
所谓电力系统配网自动化，是指通过对电子技术、通信技术、计算机技术的高度综合利用，对用户数据、电网结构和图形信息、配电网数据等实施管理控制的系统。其原理是当某一区域出现电路故障的时候，电力系统配网自动化可以及时将分割区域的开关跳开，使得故障区域被单独地隔离出来，之后将因线路出现故障而断电的非故障区域快速恢复正常的供电以此来避免当线路发生故障时致使整条线路和大片区域出现连续断电的情况。该系统的存在，使电力系统配网管理成功实现了自动化控制，为电力系统整体运行质量和安全保障的提升做出重大贡献。鉴于配网自动化在电网运转保障方面的优异特性，各国对于它的发展与应用都非常重视。特别是在工业发达国家，电力系统配网自动化技术发展水平较高。我国的配网自动化技术实施略晚，但由于政府及各大电力企业的高度重视，发展速度还是非常快的。
2、配电网的合理规划
2.1配电网的合理规划
配电自动化对配电网规划提出了以下几点基本要求：①供电线路要连接成环网，且至少具备双电源，对供电密集区甚至要考虑构成多电源供电系统。②线路干线须进行分段。避免线路某处出现故障导致整条线路都连续失电，即通过分段开关的倒闸，将非故障区域负荷转移。分段原则是：根据具体情况，或按负荷相等，或按线长相等，或按用户数量均等原则。应考虑投资效益，一般线长在3km以内的宜分3段。线路更长时分段不超过5段。③若分段开关使用负荷开关，不使用断路器，可节省部分一次设备的投资。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。
2.2开关设备的选型
正确的开关设备的选型是关键。为实现控制中心和分段开关进行数据通信，要求控制开关、断路器不仅具备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。为获取负荷电流、过载电流及短路电流量，达到遥信、遥测、遥脉等功能，要求开关内置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。
2.3控制中心与各开关（断路器）之间的数据通信网络
配网自动化对通信系统的可靠性和通信速率要求很高，也是配网自动化建设的主要瓶颈。目前我国部分地区完成的配网自动化的通信方式大都采用载波通信、无线通信和光纤通信等几种形式。从相关供电局配网自动化建设和运行的经验来看，这几种形式中，无线通信和载波通信受到很多因素的制约，不是十分稳定，但投资较少，适合小区域的城镇配网自动化。对大、中等以上的城市来说，这两种通信方式不能满足要求。所以，要想实现大中城市的配网自动化，应该选用投资较大的光纤通信方式，这种通信方式支持接口和以太网等多种通信模式，具有通信速率快，可靠性高等优点，是配网自动化通信方式的首选。
3、电力系统配网自动化模式
配网自动化的工作模式与其处理电网中故障的方式方法有直接关系。目前我国电力系统使用的配网自动化模式分为两种，既分布智能模式和集中智能模式。
3.1分布智能模式
分布智能模式是指现场的开关（断路器）具备自动故障判断隔离及网络重构的能力，不需要通信与主站系统参与。主要有电压时间型（根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域）和电流计数型（根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域）两种。其主要设备是FTU结合断路器或负荷开关构成的具有重合功能的分段开关。此类方法的显著优点是成本低，不需要主站参与。但受原理的局限，不可避免地具有以下缺点：①故障处理及供电恢复速度慢，对系统及用户冲击大；②需改变变电站速断保护定值及重合闸次数；③同一线路上、下级重合器动作缺乏选择性。此外，网络重构后需改变重合器的整定参数，多电源多分支的复杂网络，其参数配合困难。并且故障点后面的分段开关的重合闭锁要依靠检测故障时的异常电压来作为闭锁条件，而故障情况不同，异常电压特征也变化较大，因此闭锁条件较复杂。综上所述，这种方法仅适合于网架结构比较简单，主要是双电源供电的“手拉手”线路，以及不具备通信手段或通信条件不完善、可靠性较低的场合。
3.2集中智能模式
集中智能模式是指现场的开关（断路器）将检测的故障信息上传给主站，由主站根据配电网的实时拓扑结构，按照一定的算法进行故障定位，下达命令给相关FTU、开关（断路器）跳闸隔离故障。此后主站通过计算，考虑网损、过负荷等情况确定最佳恢复方案，控制开关（断路器）完成负荷转供，这种模式的特点是适用于任意结构的配电网，并且可以处理一些特殊情况（如多重故障）。由于主站的故障处理算法是在配电网的实时拓扑结构基础上完成的，因此，即使是多电源复杂的网络同样适用，并且时间上几乎相同。这种模式能适用于架空线路、电缆线路（包括环网柜方式、开闭所方式）。它具有以下特点：①作为电网调度自动化的一个子系统，能满足电网调度自动化的总体设计要求，其配置、功能包括设备的布置都能满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的要求。②能够将开关（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控制中心，并且能够对其进行遥控操作，具有很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程度。④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（检修状态下的运行方式）选择预定的运行方式。⑤能与配变计量监测终端及电压无功补偿装置相兼容，实现配网的VQC电压无功自动控制功能。故集中智能模式是配网自动化较先进、高级的模式。
结语
总而言之，电网企业的配网自动化技术的应用对企业自身发展有着重要作用。配网自动化的应用大大减少了区域停电的范围，提高了供电的可靠性，从而发挥其巨大的社会、经济、技术效益，促进国民经济的发展。
参考文献
[1]夏书军，程志武，周晓东.自动化技术在电力系统配电网中的应用[J].中国新技术新产品，2010.