配网自动化提高城市供电可靠性研究

姚强

摘要：供电可靠性直接反映了供（农）电系统对用户的供电能力，同时也反映出电力工业对国民经济电能需求的满足程度，是供（农）电系统的规划、设计、设备制造、生产运行等方面质量和管理水平的综合体现。主要结合目前城郊地区农电系统10kV配电网的设备及网络结构的现状，结合该地区未来配电网络的规划方向，探讨了如何通过合理提高配网自动化功能以提高供电可靠性的可行方案，重点谈到以实现配电开关站自动化为突破，实施配电自动化的可行性。

关键词：供电可靠性；配电网；配电自动化

中图分类号：U223文献标识码： A

随着社会经济的发展，人们对电力系统的要求越来越高，如何提高供电可靠性是当前电力企业重点研究的问题。近年来，配网自动化技术的应用，在提高电力供电可靠性方面发挥了重要作用，本文将作一下简要分析。

随着经济建设突飞猛进地发展和人民生活水平日新月异地提高，城乡配电网正面临着提高供电可靠性的迫切要求。市城郊地区的配电网也在逐步地改进和发展，从无到有，从放射到环网。但办公设施的现代化、生活用品的电气化以及企业设备的自动化都无法忍受任何理由的哪怕是很短时间的停电。而城乡配电线路的现状是：设备陈旧、故障率多、停电影响面积大，配电网供电可靠性较低，即使是相对较好的市区供电可靠性也不过为99.97%左右，而农村的供电可靠性则更低。这一切都说明结合电网的规划发展配电自动化，已经成为保证市城郊地区供电可靠性的一个重要支柱了。

一、通过增强配网自动化以提高供电可靠性的构想

配网自动化是指对配电线路的故障能够进行快速诊断、自动隔离，以缩小故障停电范围，快速恢复非故障段供电，提高供电可靠性。配电自动化是把现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将对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，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制，能够实时监控、协调、管理配电网各环节设备，实现整个配电网优化运行。

配电线路自动化的开发是一个高投入、高技术、高难度、长周期、多方位的系统工程。电力相关部门应该立足于国情和电网现状，保证供电质量，提高服务水平，减少运行费用。为此，提出以下构想：

1.配网自动化涉及范围的确定

涉及的范围：已经实现自动化的部位有调度自动化、66kV变电自动化，10kV及以下配电网尚未实现自动化。因此，在本文当中配电自动化系统主要是指10kV及以下配电网的自动化。配网自动化的范围应以10kV馈线自动化为主，覆盖了0.4V低压配电台区自动化。

2.配网自动化对提高供电可靠性的作用

配电线路安装的自动重合闸装置动作的成功率一般达到40%～50%的水平（按照全国的继电保护统计），那么重合闸不成功的部分将希望由馈线自动化来承担。

变电站备用电源自动切换的动作成功率一般达到97%～98%的水平，它可以使变电站的停电的母线再一次得到电源，它已经大大减少了外来电源对配电线路失去电源的影响和供电变压器的停电影响。

电源侧的线路的自动恢复供电的功能（包括上级线路的自动重合闸和电源的自动切换），也很大程度上减少了因外部的影响而停电的情况。

馈线自动化的动作行为是对上述三点装置供电连续性的补充，而最主要的是对配电线路本身永久性故障时的补充，但它不能代替上面装置全部的动作行为。

那么，整个上述部分的自动化综合起来就实现了10kV配电网自动化，对电网的供电可靠性起到很大的提高作用。

二、配网自动化的几种方式

目前实现配电自动化大体有以下几种方式：

第一种方式：在10kV辐射型或树枝型线路装设重合器、分段器的方式。由于不需要配置通信通道和主站系统，依靠重合器和分段器自身功能进行线路故障时的故障隔离和恢复供电，因而其实施较容易。但这种方式在线路故障时会出现多次的重合冲击，这对很多用户来说是无法承受的。而如果在重合器和分段器上配至馈线远方终端（FTU），并架设通讯通道、设置主站，依靠FTU信息来缩短故障定位时间，就能克服多次重合的缺点，但因架空线路路径都很长，投资也要相应增加许多，所以架空的通讯的方式增加了故障的几率。

第二种方式：在10kV环形电缆配电网中采用重合器，配合环网柜实现配电自动化。但此项需要重合器的保护曲线与环网柜的熔丝和用户变压器的熔丝保护间紧密配合，因而只适合小区电网的配电自动化需求。

第三种方式：在10kV环形电缆配电网中采用环网柜加FTU的配电自动化系统。环网柜一般有两进两出，数个环网柜构成一个供电单元。主站根据各环网柜上FTU送来的信息经过逻辑运算，发出指令遥控各环网柜的负荷开关，达到迅速确定故障位置和恢复供电的目的。这种方式的故障隔离时间一般为1分钟左右，适合于城郊类的集中供电区。

第四种方式：我国原有的城区大多是延街道敷设的架空绝缘导线构成的10kV配电网络。针对这种网络，目前一般都先将网络优化改造为来自两个变电所电源的“手拉手”环网线路，线路分段器改造为可遥控的负荷开关，主站通过处理每个开关的FTU信息，遥控开关的开断，对故障进行隔离，此种方式一般适用于电网改造。

前两种方式为过去的馈线自动化（FA），已无法满足当今配电网发展的需要，今天通常说的配电自动化是指配电网自动化（DAS）。

三、城郊配电自动化建议模式

城郊地区配电自动化实施有现实的难度，但配电自动化是未来的发展方向，需要合理的配电网结构和配电设备（主要指开关）以满足自动化的要求。

城郊地区采用断路器式的大型开关站有其历史和现实的原因。东北地区采用的是500/220/66/10的电压体系，这个体系是历史遗留的。在高密度城郊类城乡配电网中，单用户的容量普遍较大，在66/10的电压体系中如采用分散的小开闭所的环网模式会给66kV变电所出口数量造成较大压力。这方面东北地区与南方地区的35/10电压体系有所不同，当然将电压从10kV提高到20 kV可解决以上问题，但这项改造涉及问题很多，本文中就不再论述。

因此笔者认为在城郊农网以开关站电缆网系统为主体，逐步实现全网的配电网自动化是城郊农网最实、经济效益最明显、最实用化的自动化发展模式。

1、一次网络规划合理，接线方式简单，具有足够的负荷转移能力

在电网规划和用户供电方案的制定当中，充分利用现有的资源做好配网的环网互倒，减少放射型线路。利用配电网的联网能力提高供电可靠性，不再采用传统的为了保证辐射型馈线可靠性，而在变电所端加双母线带侧路的复杂方式。不能把一条供电线路的容载能力一次全部利用，要充分考虑实施配电自动化时，负荷在各变电所、线路间切换时的余量。一般应按N-1的可靠性原则来规划，这是中压环网安全的保证。

2、配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和智能功能

配电设备应选择更长时限免维护的产品，在开关站建设中最好选用那些一次二次设备统一集成好，并具有串行通讯接口供远方监控用的开关设备。在开关站的设计和开关选择时，要对柜门的防震能力和间隔尺寸提出要求，以便开孔施工安装集成化的测量、控制和保护的自动化设备。

四、结束语

目前城郊地区是经济发展比较迅猛的地方，用户对于供电可靠性的要求相当高，提高供电可靠性实现配电自动化是一项非常重要的工作，也是为了提高供电企业管理水平以适应当前市场经济的变革需要。

参考文献

[1]王辉.谈通过配网自动化提高供电可靠性[J].中国电力教育.2013（5）

[2]赵晓杰，吴强.实现配电线路自动化提高供电可靠性[J].城市建设理论.2011（30）.