浅谈配电自动化系统中多环路联接的应用

明亮　聂文昭　任坤龙

【摘 要】随着技术的发展，人们对供配电网工作的可靠性要求持续提高。传统的单环网结构已无法满足要求，而双环网结构因成本及通道资源的原因又难以实现，因此基于环间联络和配电自动化的高可靠性配电方案成为研究热点。本文首先对多环网路联接的优势及其网架结构原理的进行了介绍，并结合配电自动化技术，从配电自动化要求、联络点位置的选择、方案的硬件配置以及相应的技术要求等几个方面对配电自动化进行的分析研究。

【关键词】多环网路联络 配电自动化 配电网

1前言

目前，我国大部分城市采用的电缆网结构仅仅是单环状的。这种电缆网结构已满足不了“N-1-1”标准，而且在社会经济的快速发展下，电网技术不断提高，人们更倾向于使用可靠性高的供电，不希望出现停电。单环状的电缆网结构已经不能满足这种可靠性需求。但进行可靠性高的双网状结构的改造因为成本及通道资源的限制难以实现。因此，为了实现较低成本的可靠性提高，可以对原有网架进行利用，建立环间联络结构。这一结构的基本原理是在多个单环网之间，通过增加一路备用联络，将各网路联接起来，形成多环网路联接结构。同时，结合配电自动化技术，将两者的优势充分结合起来，形成新型大型高可靠性配电网。本文主要对多环网路联接的优势及其结构原理进行了介绍，同时结合配电自动化技术，对新型配电网方案的设计进行了分析研究。

2 多环网路联接的优势及其结构原理

目前大部分城市的配电网采用单环网结构，运行方式采用开环，并提供双电源配置，在其中一路电源失效的时候只需将闸门倒板过来就可恢复正常的区域供电，但其正常运行负载率只能达到50%。而多环网路联接由多个环网单元组成，环网单元能够实现两路电源进线，以及正常情况下的四路电源出线，还可根据实际情况增加出线。虽然没有提高主干线路的正常运行负载率但经济性较高，更大的优点是负载转移能力大大提高，运行可靠性增加，同时提高了故障及多重检修情况下电缆网运行的灵活性。

多环网路联接结构是将多个单独的单环网通过一路备用联络线连接起来。备用联络线具有与主干线一样的线径，通常通过顺序开合两端的联络开关实现正常充电运行。每一环网具有三路电源，包括两路主用及一路环间联络备用，可使得中压线路达到“N-1-1”标准的同时不占用电源站出线的间隔资源；基于二级双电源模式的这种单环网采用的主用电源出自相同电源站，进行多环网路联接可以实现不同电源站的电源提供，这样大大提高了电缆网结构对于上级电源站全站失电时的抵抗能力。相比于其它环网结构，多环网路联接结构只需一路联络线，就能实现对中小容量用户的集中配供电。从而节约配电系统的出线资源，同时降低了旧系统的改造成本，改造难度也相对较小。

3配电自动化技术

配电自动化技术早在20世纪70年代就由国外提出的相应的概念。近些年来，随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，社会生产生活对用电的需求也快速增长。相应的对于供配电系统工作的可靠性和稳定性的要求，也越来越高。配电自动化技术由此应运而生。配电自动化技术是一种将计算机技术、自动控制技术、数据通信技术及数据库技术集成应用于电力系统，特别是配供电系统的新型控制技术。该系统能够充分利用各集成技术的优势和特点，实现对配供电网路上各子系统或设备的实时远程监视、调节和控制。通常应用配电自动化技术的系统相对来说都是结构复杂、各子系统综合程度较高的系统性工程。

4. 配电自动化方案设计

4.1配电自动化要求

4.1.1馈线自动化

馈线自动化是指实现对配供电网中的高、中、低压各等级范围的电线网路的运行状态进行监测、控制、故障诊断、故障隔离及网络重构等功能。这要求能够对供配电网路的运行状态参数（如电压、电流、功率及电量等遥信信息）进行实时采集和监测。相关的信息处理设备称为线路终端。同时还需要远程控制开关来根据反馈回来的信息进行判断和控制，根据控制方式不同，其可分为集中式和分散式两类。为了更好的完成配电工作，馈线自动化控制还需要在配电网中增加无功功率补偿和调压设备，保证系统的稳定可靠工作。

4.1.2变电站自动化

变电站自动化是实现配电自动化的重要一环。考虑到变电站在供配电网路中的起着承上启下的作用，因此其自身的自动化程度对整个配电网的控制性能影响很大。变电站的自动化主要要实现以下功能：电网中各电气设备的运行状态监测、远程开关控制、与其它控制系统的互联控制以及对通信数据的简单处理。

4.1.3用户自动化

用户自动化是自动配电系统与用户接触的窗口，其自动化程度的高低对于提高用户的体验、方便用户的使用至关重要。其主要功能是实现对用户的电量需求及系统负荷进行调节和管理，以更好的实现供配电网路系统与用户负载之间的协调统一。

4.1.4配电管理自动化

配电管理自动化是配电自动化技术的核心，其主要是通过计算机技术，数据库技术及通信技术等实现对配电网路的自动控制和管理。随着配电系统的功能越来越强大，其结构越来越复杂，数据信息处理能力也需要得到相应提高。作为一个管理系统，其需要将配电网路中的设备、线路及其运行情况与各网路节点的地理信息、自动绘图功能结合起来，以实现更快速准确的信息处理和控制。同时，配电自动化技术要求配电管理系统的集成度更高。它不光能够完成对整个配电网路系统各节点数据信息的实时采集，还要能够将上诉各分系统进行集成，实现更高效的管理。这主要包括：配电设备管理，运行状态监测，负荷管理，停电管理，计量计费，网络分析，检修管理等。

4.2确定联络点位置

多环网路联接结构的联络点位置的选择对电缆网结构的投资成本及转移负荷的能力等有着较大影响，它的选择原则有性能最优原则、保障重要负荷原则以及成本最小原则。其中性能最优原则是为了实现配电系统性能最佳，使出现单位负荷失电并无法进行转移的可能性降到最低，为了实现这一点，联络点的应置于环网主干线的中点，此时该状况可能性可降低75%；保障重要负荷原则是保证环网上的重要负荷尽可能离环间联络点或主干线两端近一点，从而实现该负荷所在处的失电及负荷无法转移的可能性的尽可能的降低；成本最小原则是实现环间联络的建设成本最小，成本影响因素有多中但主要因素是联络线路的路径长短，因此理论上在联络线路路径最短时成本最小，也就是将联络线设置在两回单环网距离最近的两点之间。

4.3方案硬件配置

按照常规配置上级电源站出线配置有保护装置以及出线断路器，同时还有控制单元FA；电动操动机构是系统遥信及遥测要求的必要装备，环网应配置带有CT的负荷开关；终端工作电源需由配电自动化终端提供，终端应具有分布式自治功能同时终端还具有事件记录、运行信息采集、对时、远程维护和自诊断、通信、数据存储等功能；配电控制单元FA可实现对出线断路器合分闸的快速控制。在通信的安全性及可靠性要求下，综合网管系统对通信网络来说是必须的，同时需配备认证加密过滤技术。

4.4技术要求

系统的软硬件的设计应该遵循标准化和实用化原则，同时要具有较好的扩展性和较高的可靠性，保证各相关系统的互联互通及信息共享。系统软件平台的架构一般采用分布式的系统结构。这可以充分利用成熟的网络管理技术及相应的数据库系统，实现配电网路管理系统在多平台，多设备上的交融互通，满足配电自动化系统的总体建设目标。另外，对于配电网的设计应体现兼容性和可持续性，以满足未来发展对配电网升级改造的需求。

5 结语

随着人们对电网结构可靠性的重视度越来越高，城市配电网结构方面的研究也日益增多，但有关多环网路联络结构的研究却较少，本文以改进传统单网环结构提高电网结构可靠性为目标，对多环网路联络结构的原理和优势进行了分析研究。同时结合配电自动化技术，对基于两者的配电自动化方案进行了初步设计。这主要是从配电自动化要求、联络点位置的选择、方案的硬件配置以及相应的技术要求等几个方面进行的分析研究。这对于实际生活中自动化配电网的设计和建设工作具有一定的指导和借鉴作用。

参考文献：

[1]陈庭记，程浩忠，何明 等.城市中压配电网接线模式研究[J].电网技术，2000，24（9）：35-38.

[2]张菁.基于两联络接线模式的联络线优化研究[D].天津：天津大学，2007.

[3]谢莹华，王成山，葛少云 等.城市配电网接线模式经济性和可靠性分析[J].电力自动化设备，2005，25（7）：12-16.

[4]郑毅，刘天琪，洪行旅 等.中心城市大型配电自动化设计方案与应用[J].电力系统自动化，2012，36（18）：49-53.