城市配网规划中自动开关站建设的探讨

邹宪衡

摘   要：自动开关站在现代城市配网建设与发展中有着重要地位，是实现电能有效输送、配网稳定安全的关键，有效解决了城市配网中变电站数量不足的问题。准确把握自动开关站的重要性，并在配网规划中加强开关站设计，基于科学原则对开关站的电气系统、自动控制模式、网络结构等进行合理设计，提高开关站建设质量，能够为配网发展提供有效支持。文章对城市配网规划中自动开关站建设展开探讨。

关键词：城市配网规划;自动开关站;设计;建设

随着现代电力事业的自动化、信息化发展，开关站也逐步向自动化过渡与发展，自动开关站在配网中占据的地位越来越重要。开关站在电力系统中的作用就是把电分给一定数量的变电所，然后通过变电所降压实现供电，也可用于发电厂高压输电。自动开关站不但可以进行电能二次分配，还能发挥变电功能，为配网的稳定运行提供有力支持。

1    自动开关站及其重要性概述

开关站指通过开关装置将电力系统及其用户的用电设备有选择地连接或切断的电力设施，通常其电压等级为10 kV及以上，其作用为将不同电压的电能进行合理分配，从而满足实际供电需求，同时，保障配网高效运行。城市化的快速推进大幅提升了城市用户的用电需求量，电力配网在近年来呈现出飞速发展的趋势，配网规模不断扩大，相应的配网要求也有所提升，需要更多的变电站对大量电能进行有效处理。但是城市区域有限，如果随着配网规模增大而不断新建城市变电站，那么内部配网负荷将会大幅增长，配网稳定性将受到严重影响，可能引发各种故障与事故，严重时更可能造成巨大的人身安全、财产损失。也就是说，城市变电站数量存在一个上限，而且这个上限无法完全满足现代城市发展背景下的配网需求，必须探寻其他解决路径。配网自动化开关站正是解决这一问题的有效方式，这是因为自动开关站与传统开关站相比更加自动化和智能化，对人工操作的需求大幅降低，同时，能够根据二次分配原则对电力配网进行协调处理，可以被视作变电站母线的延伸，这将使线路出线间隔大幅增加，在某种程度上提升了城市配网中变电站的数量上限。在当前的城市配网中，自动开关站完全可以代替变电站，无论是工作质量还是工作效率都不输于后者。和传统配电房相比，自动开关站可以视作具有变电功能的配电房，即配电房与变电站的结合体，而且更加智能化，同时，更加便捷、高效，能够有效实现从电网到用户端的电能输送，更能为用户提供双电源，可谓是现代自动化、智能化配网建设发展中不可或缺的重要设施。自动开关站奠定主接线如图1所示，不难发现其在功能上的全面性以及在配网中应用的实践性。实际上，近年来，全国各个地区都逐渐意识到了自动开关站的重要性，并在城市配网规划中积极探索可行的自动开关站建设方案。

2    城市配网规划中自动开关站建设研究

2.1  自动开关站设计原则

自动开关站的设计与建设需要遵循一定的基础原则，否则其合理性与规范性将难以得到保障，从而无法充分保证其在城市配网中有效发挥作用。

首先，在进行自动开关站设计时应先从布点展开，遵循优先进行整体布局规划设计的原则。城市空间有限，同时，城市配网规模及负荷不断增大，当前配网建设与改造逐步由两供一备向三供一备过渡，强调手拉手接线，配网复杂程度极高。如果不能科学地进行自动开关站布局规划和设计，将会给整个城市配网架构的过渡造成严重影响，难以保障配网安全性、稳定性与高效性。在实际设计时，通常需要结合综合配网负荷预测情况、用电性质、建筑面积等进行全面考虑，同时，按照一定原则进行自动开关站布局设计。其中，当住宅用地面积大于60 000 m2时，就需要配置主干开关站，在此基础上，建筑面积每增加80 000 m2，就要增配1间主干开关站。在建筑面积超过400 000 m2后，则需要建设联络开关站，而且面积每增加600 000 m2就需要增配1间联络开关站。如果是商业及办公用地建筑，由于用电需求量更大，在建筑面积大于30 000 m2后时便需要建设主干开关站，而且增设条件变为每增加40 000 m2。在商业或办公用地建筑面积大于200 000 m2时，便可以建设联络开关站，同时，增配条件变为每增加300 000 m2。

其次，要遵循自动开关站选址原则。自动开关站在配网中的主要作用是二次分配电能，从而实现有效供电，因此，在电网负荷较为集中的地方应优先建设开关站，如大型商住小区等。需要注意的是，自动开关站中包含大量特殊电力设备，这些设备对环境的敏感度较高，很容易受到积水、震动、高温等影响，故而在进行站点选址时应尽量选择环境良好的位置。为了方便运检维护，在设计建设自动开关站时应尽可能将其置于道路通畅、进入方便的位置，需要优先考虑独栋建筑。

然后，需要遵循优先设计基础结构的原则。在实际设计时，通常需要从自动化控制目标、预定功能这两大方面着手，对开关站基础结构进行科学设计，然后进行后续设计，这样才能从根本上确保实际设计符合需求，避免自动开关站设计在一开始就走偏或存在问题的情况发生。

最后，應逐步完善开关站结构框架。在完成初步的基础框架设计之后，设计人员需要对开关站各类细化功能进行全面而深度的研究，以功能搭载与实现为指导进行基础框架完善，确保各种自动化技术能够得到充分应用，尤其要保障自动化、智能化系统的有效运作，完善自动运行监测和修复功能。

2.2  自动开关站电气设计

城市配网规划中自动开关站电气设计的重点在于主接线设置。在主接线设计与设置时需要结合地方供电情况进行设计，遵循简洁、高效的原则，以免能量消耗过多。通常来说主接线方式主要包括3种：

（1）单母线接线方式，主要应用于无重要负荷的站点建设，实际设计方式为两路电源进线并可有8～12路出现;

（2）单母线分段接线方式，大多应用于负荷等级要求较高的自动开关站，采取将母线分为两段并分别进线的方式设计;

（3）双母线接线方式，主要应用于按照双环运行的站点或者重要用户负荷站点。除了主接线设计外，还要对关键一次设施及电气二次组成进行科学设计。

其中，高电压开关柜质量必须达到五防标准，同时，变压工具应选用达到SC11标准的节能干式设备，避雷工具最好选择氧化锌材质，电气二次组成则主要包括直流系统、保护回路以及自动化设备。

2.3  自动控制模式设计

自动控制系统是自动开关站建设的关键所在，需要进行科学设计，为了确保自动控制的有效实现，需要将自动控制系统划分为3层，分别为调控核心层、站控层与间隔层，从而实现数据的有效传输与处理，同时，保障命令的有效发生。每一层都处于自动控制系统的监控下，这样不但可以实现对自动开关站运行参数的监控，还能实现对开关站内部系统的监测，及时发现问题并进行自动修复或提醒相关人员处理。

2.4  网络结构设计

自动开关站自动控制系统的控制层和间隔层之间的数据传输、资源共享需要依靠网络结构实现，因此，还需要对相应的站点网络结构进行设计。为了降低成本、提高网络结构稳定性、保障数据输送可靠性，在实际设计时应尽量从简，更加直观地掌握各设备的网络连接情况。同时，自动化控制系统会通过网络解耦股进行数据传输，实现对设备运作参数的实时采集、输送、处理与分析，并根据系统分析结果依靠网络结构实现各层指令下发。

3    结语

当前，城市配网规划中自动开关站的重要性不容忽视，这是保障配网稳定、高效运行的关键设施。为了充分发挥自动开关站作用，必须在配网规划时便进行科学、合理的设计，优化站点布局，提高开关站施工质量，从而为广大用户提供更加稳定、可靠的送电服务。

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