10kV电力系统配电网络的智能化研究

陈建斌　郭志强

【摘  要】10kV 电力系统配电网络的智能化是一个综合性的知识体系，它在电力系统中使用时，技术层面上不仅涉及自动控制、机械、计算机等基础学科，还兼有测量、通信、传感技术等学科，只有各部门之间相互协调，才能发挥设备最大的价值。伴随着 10kV 电力系统配电网络智能化的不断优化，其必将成为未来发展的主流，应用前景十分光明。当前，智能化配电系统正在朝向多功能、精细化发展，10kV 电力系统配电网络的智能化的引入，必将使得电力系统中智能化产品在稳定性和兼容性上有一个重大的技术飞跃，造福人们的生活。

【关键词】10 kV;电力系统;网络智能化

中图分类号：TU712   文献标识码：A

1 10 kV 配电网智能系统构成和发展趋势

1.1 配电网自动智能化系统的具体构成

10 kV 配电线网的智能、自动系统主要包括两大板块，即计算机网络软件系统和电网传输系统。计算机网络系统包括计算机、专业软件和相关的通信设备，主要收集、存储、分析和处理配电线网运行的指令信息。对电网的在线、离线、配电、用户、结构和地理数据信息进行集成，建设庞大的数据库，发挥信息共享功能优势，提高电网运行的便捷、高效、安全服务质量和现代化水平。10 kV 配电网智能自动化有三大组成部分：配电网智能自动化的主站设备系统;配电网智能自动化的子站设备系统;配电网智能自动化的终端设备系统。在 10 kV 配电线网的智能、自动化项目建设中，充分了解电网智能自动化系统构成，有利于促进项目设计和施工建设。一方面，能够使施工更加顺利，提高施工质量;另一方面，可以促进理论和实践的结合创新，使项目建设的水平与时俱进，实现可持续发展。

1.2配电网自动智能化建设发展趋势

我国的配电网智能自动化建设大致有三大阶段。第一阶段是国家电网的主干网智能自动化建设阶段;第二阶段是重点投资 10 kV 配网自动化工程项目建设阶段;第三阶段是“十三五”期间的发展提高阶段。目前，第三阶段的工作已进入攻坚建设阶段。作为2020 年全面建成小康社会的重点基础设施建设项目工程，10 kV 配电网线路的智能自动化建设水平，从建设速度、质量标准和经济社会效益等方面都有较大的进步。作为城市、农村经济发展和人民生活电能供应的主要载体，10 kV 配电线网的自动智能化建设已开始全面分类建设。第一是电网设备基础条件较好的中心城区电网自动化建设;第二是市区和郊区的电网自动智能化建设;第三是城镇农村的电网智能化建设。不同类别在改造中有不同的技术要求，比如，中心城区的电网，设备质量较好，全部为绝缘性较好的电缆导线，主要内容是建设环网柜，进行控制设施的智能化改造和增设电缆自动化装置。郊区和农村电网智能自动化改造的经济效益不明显，全部改为架空电缆，减少电能损耗即可。针对“十三五”期间电网建设的发展和经济社会的供电需求，启动了区域配网智能自动化建设项目，目的是使电缆网实现分布式馈线智能自动化，架空线网实现就地馈线智能自动化。极大地降低了停电等事故发生率，为客户营造良好的安全用电环境。

2 智能化配电系统模式运用

2.1  10 kV 电力系统配电网络的智能化

配电系统智能化就是具有通信功能的智能化设备，它由数字通信和计算机网络系统连接而成，以便推动变电站相关设备的管理运行的智能化。它由开关、发动机和电力设备等设施组成，这些设施可以完全脱离这个系统限制而独立工作，还提高了电力设备的实用性和安全性。这种智能化电力系统可以实现数据故障分析、数字通信、远程操作与程序控制，还有事件记录、实时采集、定值保护管理以及各项设备信息保护管理，从而更有效地运用智能化电力设施。10 kV 电力系统设备复杂，分布广泛，运行多且繁琐，而且操作繁多，因此容易出现故障，还会干扰电磁波，影响整个系统的运行。但智能化的配电网络可以自动的管理电力系统，对设备繁杂的电力系统可以做到有效控制，保证电力系统正常运行。

2.2 10 k V 配电网络智能化的应用模式

智能化配电网络系统由美国能源控制公司发明，是以变电站一体化监控平台为主机，主要对电力系统进行实时监控。还配备了前段机，它与主机相连接，具有超强的通信能力和抗干扰力，实现了与变压器主机完美配合的目标。当然，在前端机以下还有现场总线网络，它与变电设备实现了无缝连接，优化了配电网络管理系统。同时，智能化的配电系统提高了配电设施的灵活性，很好地与其他智能化机器兼容，还满足配电网络的开放性，对于不同用户的要求都可以得到解决，在城市电力系统应用中发挥了极大作用。

2.3 智能化配电网络对于设备开关存在的要求

智能化配电网络和设备开关的运行是不可分割的，通过前端机对设备开关进行远程操作可以实现对网络系统的故障调解以及隔离。同时，它在收集信息和数据时，也是需要设备开关来密切配合的，通过它的接口收集到所需信息。为了实现这些目标，对于设备开关提出了许多要求：设备开关必须有手动和电动两种功能;设备开关要绝缘、轻便，同时具有无油化、耗能小等功能;设备开关要安装状态信号灯作出提示，包括弹簧储能信号、开关闸信号、电池感应信号等;同时，设备开关要采用尽可能小的直流，比如 4 8V 或 24 V，电压互感器和电流互感器是不可缺失的，电流容量最好在 50 ～ 100 A 之间，以免过大或太小;控制接口要有分闸和合闸的控制接点。

3 10 kV 配电网自动化系统的智能化建设具体策略

3.1电网信息系统与智能化设备的信息交互规划

在智能化、自动化的 10 kV 配电线网项目建设中，电网的调度、运行管理、GIS 平台、生产管理以及经营服务等系统的数据信息，包括变电站所信息的更新、設备维护计划、设备信息模块、台账、缺陷、用户档案、变更登记以及高危客户信息等，都要通过一定的方式进行交互获取。比如，10 kV 配电线网的设备台账信息，运行管理的生产管理系统通过 IEB 总线实现与计算机数据库信息共享，了解掌握设备台账信息。

3.2 接入分布式电源

由于分布式电源能把多地区的电源和电力客户进行外接，提高安全用电水平，与传统电源相比具有无可比拟的优势。接入分布式电源需要掌握以下技术节点。第一，调整正常电压。智能化配电线网中进行分布式电源接入时，技术要求就是在电压正常状态下，保证其与相关无功补偿设备同时工作。所以，接入时利用变压器进行电压调节，使电压稳定在正常范围。第二，选择近负荷的电网末端，不仅能够降低电网的损耗，最大限度地减少事故发生，还能使电网的运行更加平稳、安全。第三，提高电能质量。配电网线路的电源节点越多，电网的负载越大，对电网运行的状态影响越大，降低电能的质量。接入分布式电源能够稳定电网的运行状态，保证电能的质量。

结束语

2020 年我国要全面建成小康社会，10 kV 配电线网作为经济社会进步发展的基础和支撑项目，实施智能化自动化改造工程具有深远的历史意义。因此，在10 kV 配电线网智能化、自动化建设项目的实施过程中，需要按照技术发展需要和经济承受能力，制定长期的发展规划，分步实施，试点先行，以点带面，规范推广。在保证电网运行可靠、安全的基础上，不断深入探讨成功的经验，开展自主创新，向着电网现代化、标准化和规范化方向发展，不断提升电网建设的质量。