浅谈10千伏电力系统配电网络的智能化

周谭仙

（惠州大亚湾华电电力安装有限公司，广东 惠州 516000）

1 配电网网络结构的现状

城市配电网的发展对配电系统运行的智能化管理及可靠性提出了更新的要求，同时计算机系统可靠性的大幅度提高及微处理器技术的广泛应用，加快了智能化电器元件的发展，更完善的智能化电气管理系统也逐渐产生。相对于10 kV电力系统的综合保护及系统监控（SCADA系统）在电力系统中的应用，作为直接面向终端用户的电力设备，其智能化应用与研究起步相对较晚。有不少应用于10 kV电力系统配电网络的智能化监控系统基本上是在SCADA系统基础上进行优化升级的，这样虽然满足了基本的监控功能，但却不能很好的体现10 kV电力系统配电网络的特点和要求。为了解决这一问题，美国能源控制公司（AEC）开发并向市场推出了符合城市配电网控制要求且具有更高安全性的智能配电管理系统及其微机综合保护装置，更有效地实现10 kV电力系统的配电管理。

2 智能化配电系统的模式

2.1 10 kV电力系统配电网络智能化

根据我国行政管理体制及配电网网络结构的现状，可以看出我国现有的配电智能化基础模式，配电智能化系统多采用分层控制处理的模式，具有代表性的城市10 kV配电智能化系统分4层，见图1。

智能化配电系统是由具有通信功能的智能化设备（比如AEC公司的智能配电仪表等）经数字通信和计算机系统网络连接，实现了变电站电力设备运行管理的智能化。这个电力系统能够实现数据的故障分析、数字通信、实时采集、保护定值管理、远程操作与程序控制、事件记录与告警、各类报表和设备维护信息管理等功能。面对10 kV电力系统配电网络有时要直接面向控制终端，分布广、设备多，且现场条件很复杂，其本身设备频繁操作，容易出现故障脱扣等原因产生的谐波干扰及强电磁等现象，智能化配电系统能实现解决这些问题的操作模式，其超强的抗干扰能力，重要的控制功能都是由设备层智能化设备完成，逐步形成了网络集成式的完全分布控制系统，如此才能满足电力系统运行的快速而安全的要求。电力系统的智能化元件就其功能可分为：开关保护与控制、电能质量监测及电动机保护控制等。电力系统中智能化设备可以不依赖计算机网络而独立工作，这样就大大地提高了电力系统运行的安全性和实用性，满足工厂生产过程控制的要求及电器设备运行管理的需要。

图1 10 kV配电智能化系统

2.2 10 kV电力系统配电网络智能化的应用模式

智能配电电力系统配电网络系统是美国能源控制公司（AEC）智能化产品的一个重要组成部分。根据成套电力设备的要求和特点，该公司推出了AECONTROL监控系统。其是集成变电站设备、变压器及中压电力设备的一体化分布式智能配电网络管理系统。10 kV电力系统配电网络智能化主机是变电站一体化监控平台，提供电力系统集中监控功能。该系统现场层面都会配置前端机（PC机），经内部局域网与监控主机连接；前端机以下是设备层开放的现场总线网络，与变电站设备的智能化装置相连。前端机为工业电脑，具有很强的抗干扰能力及通信处理功能，从而简化了网络的结构，也实现了底层变电站设备的无缝连接。

在现阶段我国大部分10 kV电力系统配电网络智能化装置虽具有数字通信的功能，但却不是严格经互操作性和一致性测试过的电力设备，如果协议达不到统一，通信兼容性就会变的很差。而优化后的10 kV电力系统配电网络智能化装置就具有灵活的处理功能，满足配电网络开放性的要求，既兼容其他智能化装置，也可连接标准的现场总线产品，扩展灵活，满足用户在变电站内不同设备系统集成的不同要求。

2.3 配电智能化对设备开关的要求

配电智能化与设备开关有着密切的关系，配电智能化网络重构故障和自动隔离，都要通过 PC机对设备开关进行远程操作来完成。配电智能化数据控制及采集，同样也是通过设备开关的相关接口来完成。正因为这些原因，我们从配电智能化系统的需求出发，对应用在10 kV电力系统配电网络的全部设备开关有如下要求：

（1）开关具有手动和电动操作功能。

（2）具有弹簧储能、直流电动操作机构，操作电源要采用直流48 V/24 V，尽可能小的容量。

（3）设备开关应要具有绝缘化、无油化、小型化和低功耗特点。

（4）设备开关与 TA（电流互感器）、TV（电压互感器）一体化设计，电压互感器作为单相电源，容量应为50 VA～100 VA，应装三相电流互感器，且电流互感器饱和度在测量电流互感器和保护电流互感器之间。

（5）状态信号包括弹簧储能信号、开关分/合闸位置信号、刀闸信号等。

（6）控制接口必须具有分闸/合闸外接的控制接点。

除了上述要求以外，设备开关应在操作电源、操作机构方面也要有所创新。传统的模式中，采用的是直流220 V或交流220 V作为电源，这样就很难与配电智能化系统相互协调。存供电的配电系统中，一旦出现故障，就会使整条馈线失电。

2.4 10 kV电力系统配电网络智能化系统的应用技术

如今先进的测控技术、计算机技术、新型的传感器、现代化的通信技术为电力系统智能化奠定了坚实的基础。在各种电压等级中，10 kV配电设备最具智能化的条件。

10 kV电力系统配电网络智能化系统中的各功能模块都是采用计算机检测技术，各个模块之间相互连接。具有可靠、高速的优点。通信介质用的是双绞线，在总线上最多可挂100多个节点，而且具有总线仲裁技术，支持信息传输可用短帧结构，多主式通信，通信协议标准化，这些特性都很适合于电力系统智能化的通信。10 kV电力系统配电网络智能化的通信控制器主要是与上位机通信、完成内部通信和远动功能。与上位机通信可以用串行口通信方式或局域网方式，根据现场的实际情况进行选择。

3 结束语

10 kV电力系统配电网络的智能化在电力系统中的应用从技术上涉及远动、自动控制、测量、通信、传感技术、机械、计算机等知识，完善的电力系统配电网络智能化必须通过各专业人士的相互配合和相关单位之间的合作才能够完成。目前，10 kV电力系统配电网络的智能化技术地推广应用，受到现行部门管理体制的限制，一二次系统由不同的部门管理和维护，工程上也是进行分别招标。但是随着10 kV电力系统配电网络的智能化不断发展，10 kV电力系统配电网络的智能化必将是配电智能化系统的发展方向，作为配电智能化不可缺少的一部分，其市场前景也是相当的广阔。智能化配电系统正在向多功能、小型化方向发展，10 kV电力系统配电网络的智能化在电力系统中应用技术的发展将提高智能化电器产品在整个电力网络上的可靠性和兼容性，为人类造福。