基于10kV配网规划及配网自动化实施方案的分析

基于10kV配网规划及配网自动化实施方案的分析

吴锦谦

广东辰誉电力设计咨询有限公司528322

摘要：配网自动化就是利用通讯技术、现代电子技术以及计算机网络技术，完成配电系统的正常运行，在事故情况下，也能够实现及时保护、监测、控制和配电管理。因此，本文阐述了配电网络自动化系统的相关配置原则，并依据某10KV配电自动化方案进行探讨。

关键词：10kV配网规划；配网自动化；实施方案

引言：由于城市规划建设的快速发展和规模不断扩大，建设标准不断提高，对电力供应的能力及供电可靠性均提出了较高的要求，各级电力企业、部门对供电能力及供电可靠性已提出了详细的要求、标准，对供电网络规划及配合城市建设进度开展电网建设的问题进行探析。

1、配电网络自动化系统的相关配置原则

对于配电网络自动化的实施与配置，实施位置主要符合以下的一些条件：相应的城网容载比应该较大，而且相应的供电负荷相对集中以及分布情况较为合理。而主要位置是110kv变电站的10kv的出线之上。进行对于新建变电站地区、开闭所地区以及住宅小区地区的配电网络自动化的实施。进行相关配电网络自动化系统的配置与实施时，要符合一定的分层原则。也就是系统实施方案为配电中心、区域主站、配电子站和配网终端4级构成。

还要按照一定的通道通信原则进行对于配电网络自动化系统的配置。我们对相应的实际情况进行了充分的考虑，并考虑到对于性能价格比的提高，经过一定的研究讨论，认为采用光纤与双绞线的复合方式比较适合。因为对于光纤来说，其相应的传输性以及相应的传输速率都相对较高，然而其价格也相对较高。因此，对于相应的主干FTU群，主要采用的是相应的光纤通信；而对于相应的通信通道，主要采用的是双环网的方式。而一般的供电终端，可以采用相应的双绞线通信的方式。除此之外还需要符合一定的接口原则。其主要内容是预留生产MIS、调度SCADA以及相应的符合控制、营销系统和自动抄表系统，除此之外，还有相应的办公自动化以及INTERNET接口，以此来进行对于网络的相关数据分享的实现。

2、某10KV配电自动化方案探讨

某10kV配电线路以架空线路为主，现有开关设备自动化程度低，不能快速检测故障区段，无法自动隔离故障并恢复非故障区域的供电。这一问题制约着供电可靠性的进一步提高。因此，有必要对配电设备进行优化，实现配电自动化。

图一某10kV配电线路架空线路

2.1系统模式的选择

本方案配电自动化系统的建设定位在馈线自动化系统。针对架空线路的馈线自动化系统主要有电压型系统和电流型系统两种模式。此次选择的是不配备计算机系统和通信系统的电压型系统。其主要原因是：这种模式简单、实用、投资少、见效快，能够有效提高线路供电可靠性，缩短故障查找时间；并且馈线远方终端（FTU）预留了通信接口，为今后的功能扩展做好了准备。

2.2系统的基本构成和工作原理

该站选用的电压型馈线自动化系统主要包括以下设备：柱上真空自动配电开关（PVS）、油浸式电源变压器和一体型FTU。以上设备均安装在柱上，配合使用。系统的基本工作原理是基于电压一延时方式。

对于馈线分段点位置的自动开关，在正常工作时状态为常闭。当线路因停电或故障而失压时，所有开关自动打开。在变电站馈线断路器第1次重合闸后，各自动开关感受到一侧有电压后根据延时设置逐级投人，直至投到故障段后变电站内断路器再次跳闸，故障区段两侧的自动开关因感受到故障电压而锁扣。当站内断路器再次重合闸后，非故障区段逐段恢复供电，故障区段由于自动开关锁扣而被隔离。对于环网联络点位置的自动开关，在正常工作时感受到两侧有电压时状态为常开，当一侧电源失压时，该联络开关开始计时进行故障确认，延时时间整定值为故障侧线路完成对故障的确定并锁扣时间。延时结束后，联络开关投入，后备电源向故障线路的后端非故障区段恢复供电。分段点位置和环网联络点位置的开关、FTU、电源变压器设备完全相同，其功能的转换可以通过FTU底部的切换开关来调整。

3、方案的实施

我们在配电网中选择了4条架空线路实施自动化改造工程，这4条线路长度都偏长，加上支线则更长，有的超过10km，因此有必要装设分段开关。部分线路线径偏小、负荷偏重，特别是A站F19为120mm2裸导线、B站F15线主线末端为95mm2裸导线，无法满足环网负荷转供的需要，本次工程将其改造为185mm2导线。由于支线较多，本次仅将部分重要支线开关更换为自动开关。其他负荷较轻或非重要用户的支线上的开关此次未改造，这些支线发生故障时若开关能正确动作，则自行切除故障；反之，则通过自动开关动作后将引起其所连接的一段主线停电。

目前变电站内10kV馈线断路器并未投入重合闸功能。由于电压型开关设备必须与站内断路器二次重合闸方式配合进行故障隔离及恢复非故障区间的供电，所以断路器的运行方式必须重新设置。

自动开关的位置和数量应根据线路长度、负荷状况等因素综合考虑设计。根据接线情况，我们对本次4条线路共设置了23套自动开关。分段点开关的时间设置应遵循整条线路尽量缩短停电时间的原则；环网联络点的时间设置应遵循保证事故区段被锁扣确认后，联络电源才能投人的原则。时间的设定要留有一定裕度，避免联络电源误投而扩大事故。

环网线路情况与此相似，不再详述。通过上述方案的实施，与变电站内断路器二次重合闸方式配合，各自动开关可以完成配电线路故障定位、自动隔离故障并恢复非故障区域的供电等功能。应当注意的是：架空线路的故障中，瞬时性故障所占的比例较高，通过重合闸可以减少停电时间；即使是永久故障，为了确定故障点所多做的一次重合闸引起的短路电流对导线所造成的短时冲击也是可以承受的。

因此，在以架空线路为主的配电网中采用电压型馈线自动化系统是较为合适的。但是，对于地下电缆，其故障绝大多数属于永久性故障，而电缆的过载能力较小，重合闸必然会对线路造成冲击，可能使故障进一步扩大。

结束语

综上所述，通过配网改造及自动化建设，能够实现配网线路故障的快速排除、缩短配电线路故障停电时间、切实提高用户供电可靠性，为配网运行提供现代化的管理手段、提高配网运行管理水平和工作效率、提升用户满意度和客户服务水平，适应未来城市电网智能化的发展方向，促进电网科学规划和科学发展。

参考文献

[1]米楚洪.10kV配网自动化系统建设与设计研究[J].低碳世界，2017

[2]王彬贤.10kV配网自动化系统的研究与设计[J].机电信息，2012

[3]王新宇.10kV自动化配网的设计及应用[J].自动化应用，2011