10_kV配网自动化规划建设_陈欣琦.pdf

第 14 卷 第 4 期2023 年 2 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Feb.202310 kV 配网自动化规划建设陈欣琦(广西绿能电力勘察设计有限公司，南宁 530031)摘要:为提供稳定、高质量的电力资源，从配网中心站、分区分站、直属子站、环网供电等方面分析了10 kV 配网自动化的规划建设，提出了提高其可靠性的措施，介绍了几种常见的智能设备，为电力系统设计规划提供参考。关键词:10 kV 配网;自动化应用;规划建设中图分类号:TM715文献标志码:A文章编号:1674 8646(2023)04 0151 03Planning and Construction of 10 kV Distribution Network AutomationChen Xinqi(Guangxi Lvneng Electric Power Survey and Design Co.，LTD，Nanning 530031，China)Abstract:In order to provide stable and high quality electric power resource，the study analyzes the planning andconstruction of 10kV distribution network automation from distribution network central station，partition and substation，directly substation，and ring network power supply，etc.;proposes countermeasures for the improvement of itsreliability;and introduces several kinds of common intelligent devices，to provide reference for the design and planningof electrical power system.Key words:10 kV distribution network;Automation application;Planning and construction收稿日期:2022 12 09根据国家能源局数据统计，2021 年，我国用电量超过83 000亿千瓦时，同比增长 10.3%。未来，社会用电量将进一步提升，因此有必要对 10 kV 配网自动化的规划建设进行研究，确保电力资源的有效传输，提升利用效率。110 kV 配网自动化的规划建设1.1配网中心站10 kV 配网自动化规划建设涉及多方内容，包括通信、定位等专业系统及对电力资源运输情况进行检测的仪器，控制各环节的计算机，但使用常规方法无法妥善处理各个环节的运行条件，需通过建设配网中心站的方式，对 10 kV 配网运行状态进行实时监测。将光纤网络应用于配网中心站建设，既可让各个环节运行数据实现高效传递，也可在电力资源出现传输故障时及时启动报警系统并自动分析故障原因，为技术人员处理问题提供便利条件，降低传输故障的次生危险。配备相应的 GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术，及时锁定传输故障位置，便于技术人员现场处理问题。应用自动化模式，除极特殊情况外，配网中心站大多数时间都可自行处理安全事故，根据预设方案做好各方面的工作，稳定提升 10 kV 配网运行效率1。1.2分区分站10 kV 配网覆盖整个地区，负责为生产企业和居民提供安全稳定的电力资源，需通过建设分区分站模式，构建局部中转站系统，优化 10 kV 配网自动化规划建设。分区分站有两个核心，分别为小机箱与配电站，是维持电力资源正常传输的基础单位2。若想实现10 kV 配网自动化规划建设目标，需额外配置其他设备，发挥数据传输、信息传递中转站的功能。通过设置各类监控设备与显示设备，以数据化或实物化方式实时监控电力资源运输情况，根据使用需求，将具体电力设备在某个节点运行工作情况进行打印，通过计算机分析电流工作状态，分析其在当前电力资源运输条件下是否存在潜在的问题，通过合理方法进行处理、优化，降低电力资源在传输过程中的损耗。1.3直属子站直属子站通过实时监控方式，直接管控管辖区内的各类电力设备，为其提供稳定运行的安全保障。为进一步落实 10 kV 配网自动化规划建设，将直属子站作为维护场使用，可从以下几个方面落实维护与建设:一是考虑到直属子站的应用价值，合理编制工作班次，采用 12 h 两班制或 8 h 三班制，及时处理机器设备运行中的各类问题。二是对管辖区的各种电力设备做全面梳理，分析每日运行时间最长、出现问题频率最高的设备，配置足量的零部件。如果出现运行故障，可以第一时间更换，及时恢复电力资源的正常供应。三是根据 10 kV 配网运行情况，设计完善的电力设备检查方151案，在每个月或每个季度进行一次有规划的区域式停电作业，开展相应的检查，维修电力设备。四是部分电力设备可能无法满足资源供应需求，要做好电力设备的更新，保障电力资源的正常传输。五是利用配网中心站、分区分站、直属子站的三级系统，确保数据传递的真实性，降低电力设备故障误报发生率，保障地区电力资源的稳定供应。六是为进一步发挥数据资源的作用，利用图表技术对各类电力设备做全面分析，撰写工作报告，整理可用的运行数据，设计完善的直属子站运行管理方案，保障电力资源在整个 10kV 配网系统中的可靠传输3。1.4环网供电模式环网供电模式适配于 10 kV 配网自动化，其结构由两部分组成，即通过两回出线向环网向外输出两个电源点的 10 kV 开关站，每个均设置两进两出环网柜的 10 个环网开关站。将微机保护装置设置在开关站的开关柜上，配合相应的监控系统，令开关站具有自动化保护功能。如果环网中的电流数值超过预设阈值，则启动保护装置，通过时限保护动作，利用过电流保护措施，使断路器执行跳闸程序。如果大短路电流接地系统产生接地故障，则使用零序保护措施，利用零序电流、电压、功率构成的继电保护装置，避免对电力设备造成损伤。除此之外，还需考虑环网供电模式的远程遥控功能。将 TOP20N 型号的 RTU(Remote TerminalUnit，远程终端单元)设备安装到开关站中，对所有开关类设备的工作状态进行“7 24”全天候实时监测，调整电力设备，减少安全隐患。此外，在环网开关站的环网柜中设置 Talus200I 型号的 FTU(馈线终端单元，Feeder Terminal Unit)设备，将检测到的环网柜各项运行数据和预设阈值进行对比，如果超过阈值，立即通知技术人员进行维修处理。FTU 设备通过光纤与环网控制系统进行连接，实现无时延通信4。应用环网供电模式后，在 10 kV 配网出现故障后，借助系统的线路拓扑结构立即确定故障时间与故障电力设备，根据已有的运行数据，逆向推导电力设备正常工作的时间，分析这段时间内电力设备的各项数据问题，在不影响 10 kV配网正常运行的基础上启动相应的隔离方案，在闲暇时间进行电力设备维修与更换作业。同时，环网供电模式具有 SCADA(数据采集与监视控制系统，Supervi-sory Control And Data Acquisition)功能，可在短时间内转化配电主站系统产生的数据资源，执行主站系统提供的运行指令，大幅度提升主站系统工作效率，提升10 kV 配网运行速度，如图 1 所示。图 1(a)是没有设置配网中心站、分区分站、直属子站的三级系统，没有启动环网供电模式的 10 kV 配网，因其不具备自动处理故障的功能，出现电力设备故障时需通过用户反馈，由配电中心人员到达现场进行图 110 kV 配网自动化规划建设前后情况Fig.1Situation before and after the planning and constructionof 10 kV distribution network automation故障处理，需消耗较长时间。发生相同问题时启动图1(b)，借助 10 kV 配网自动化系统进行故障处理，可缩短恢复时间，极大提升了 10 kV 配网供电的可靠性5。2提高10 kV 配网自动化可靠性的方法为提升 10 kV 配网自动化的可靠性，需对其影响因素进行研究。利用三级分析模式，对老旧的电力设备进行更新、优化。做好故障处理，通过自动转供、控制故障切除范围，减少停电用户数量，缩短故障定位时间和现场处理时间，降低故障排查时间，缩短停电时间。对 10 kV 配网系统运行模式进行优化，减少停电频率。提高监控规模，实现自动化运行管理，提升管理效率及整个系统的可靠性6。3常见的10 kV 配网自动化智能设备分析了两种常见的 10 kV 配网自动化智能设备。3.1故障定位系统故障定位系统主要采用自适应判据进行故障排查，如果出现永久性故障，如金属性接地故障，从健全相经电容耦合到故障线路的电容电压数值为 0，可分析故障线路端电压是由健全相电流通过互感耦合作用，传递到故障线路端的电感电压。如果出现瞬时性故障，故障线路端的电压则涉及电容电压与电感电压两类。利用这种方式可有效降低误动影响，实现精准的故障定位。即使线路负荷电流发生变化，也不会影响判断的准确性，适合大多数的运行条件。同时，借助设置在各个环节的监控设备，可及时了解故障位置，提供故障的工作环境、线路情况等数据，便于及时处理故障，设计科学的预防措施，避免以后出现类似问题，降低系统运行及维护成本。3.2智能分段开关图 2 为 10 kV 配网的智能分段开关接线。251图 210 kV 配网智能分段开关接线图Fig.2Wiring diagram of 10 kV distributionintelligent section switch其中，CB1 开关是35 kV 及以上规格的变电站10 kV出线开关，设计为常规的高压真空断路器。FB1 开关与 FB2 开关是 10 kV 智能配网线路的智能分段开关，利用这两个开关将配网线路划分为若干用户区域，既能降低管理难度，也可提升管理效率。在配网正常工作的情况下，CB1、FB1、FB2 3 个开关处于合闸状态，整条配网线路可对所有用户提供电力资源。智能分段开关 FB1 与 FB2 不具备过流跳闸功能，所以当配电线路出现短路故障时，会由变电站出线开关 CB1 通过跳闸方式及时切除短路故障。CB1 发生跳闸动作后，FB1 开关与 FB2 开关会立刻执行“失电分闸”动作，以自动化方式实现失压跳闸，一般会将跳闸时间设定为2 s。CB1 开关具有自动重合闸功能，重新合闸后，FB1开关的左侧会恢复电力资源供应，进而执行“得电合闸”动作，需要花费 7 s 时间进行合闸。此时 FB1 开关和 FB2 开关的线路会恢复正常的电力资源供应，FB2开关左侧会获得电力资源，并在 7 s 后执行“得电合闸”动作功能，FB2 开关合闸，进而恢复整个配网线路的正常供电。利用这种方式可极大缩短配网线路恢复时间，避免对正常生产生活造成影响。4结束语10 kV 配网自动化的规划建设是一项系统性工程，需要从多方面入手，结合实际建设条件，设计完整的规划，细化建设内容，促进电力行业的有序发展。参考文献:1 游文东.10kV 自动化配网工程施工要点与运行优化研究 J 电气开关，2021，59(04):7 9.2 苏诗洋，曹宝夷，何维，等.10kV 配网自动化建设的规划与设计分析J 科技风，2020，(28):140 141.3 王升宏.10kV 配网自动化的发展和运用研究 J 通讯世界，2020，27(06):179.4 罗春.10kV 配网自动化建设的规划与设计研究J 智能城市，2020，6(03):76 77.5 薛锦.试论 10kV 配网自动化建设的规划与设计J 科技风，2020，(03):176.6 蒋阳明.10kV 配网自动化建设的规划与设