10kV自动化配网工程施工要点与运行优化研究

游文东

(广东技搏电力工程有限公司，广东 佛山 528000)

1 引言

随着城市化进程的推进以及供电需求的不断增长，配网规模持续扩张并且趋于复杂化，10kV配网作为配网电力系统中的中坚力量，其作用越来越突出。同时，在自动化改造工程的推动下，自动化技术越来越多地应用到配网的设计与施工当中，有效提升事故检修的水平与效率，保障10kV配网运行的稳定性及安全性。因此，为进一步推进10kV配网自动化系统的建设，探讨相关施工要点与配网运行优化研究具有深远的现实意义。

2 配网自动化系统组成

配网的自动化系统主要集成电网的实时信息、离线信息、用户信息、结构参数及地理信息，实现对配网的自动化检测、保护、控制与管理。其组成如图1所示，包括配电自动化主站层、子站层、通信层以及终端层。

图1 配网自动化系统组成

其中主站层配备SCADA、GIS等高级应用系统，可通过远方终端装置采集配网的实时运行数据，并根据数据处理结果判断配网运行状态。子站层主要包括配网中各类监控设备与传感器的控制系统，以及各个线路的开关管理系统。通信层由各类通信协议与通信设备组成，其中包括光纤、电力线等有线通信方式以及GPRS、ZigBee等无线通信方式。主站层、子站层与终端层之间均通过通信层交换设备状态、故障情况、控制命令等信息。子站作为中间层直接将各类从终端监测数据传输至主站，有效减少主站的信息通路，提升数据信息的传输速率。终端层为配电站内安装的对环网柜、变压器、柱上开关等一次与二次设备进行监测控制的设备，具备实时上传设备信息、监控设备运行状态等功能。通过配网自动化系统四层之间的协调工作，在故障时还可实现故障区段定位隔离，及时恢复非故障区段供电等功能，有效保障配网的稳定运行。

3 自动化配网工程施工要点分析

3.1 施工方案的确定

由于自动化配网工程的施工与传统方式有所区别，因此在进行10kV自动化配网工程之前，应结合当地建设规划，详细地进行可行性分析、实地考察施工周围的情况与环境，然后确定具体的施工方案，选择合适的配电设备和装置，合理地选择线路长度与导线半径，减小线路损耗等。在施工方案中，如周围有未改造的10kV配电线路，还应考虑对未改造线路的影响。

3.2 通信系统的建设

通信系统是配网自动化实现的基础，没有良好的通信网络，远方终端的各类数据都无法实时上传到子站及主站，对配网地实时监测也无法实现。因此，在10kV自动化配网工程规划阶段，应将通信系统的设计作为规范重点部分。根据施工现场的通信设备、环境地形情况，应合理选择通信方式，确保终端的各类信息能够上传至主站、子站，同时主站、子站的控制命令也能够可靠传输。目前，主流的配网自动化通信方式有光纤通信、GPRS通信等。光纤通信采用光缆线路传输数据，可靠稳定，但建设成本高、后期维护困难；GPRS通信通过无线基站传输数据，能够突破地形限制，方便快捷，但稳定性欠佳。考虑到配网通信应以稳定为主，因此，在通信系统的设计中应以光纤通信为主，GPRS通信为辅。在通信网络的建设中，考虑到安全性的问题，还需要在公网以及专网中进行选择，同时也要考虑对于其他运营商通信设备的电磁影响。

3.3 10kV自动化配网架构建设

10kV自动化配网架构主要有辐射网、环状网以及树状网三种，辐射网适用于市区内用户配网中，环状网适用于高负荷运行中心内的配网中。在10kV配网实际建设过程中，考虑到供电可靠性，通常会将环状网作为首选，主要有三个原因，其一是环状网应用在10kV配网中具有较明显的优势与特点，当线路出现故障时不会影响到用户供电，具有较好的稳定性，并且在维修后可在短时间内恢复到稳定供电状态；其二，由于配网线路的距离不能相距太远，并且，距离较近的线路还可以改变输电线的路线，选择环壮网络可以较好地提升电力输送的质量和效率；其三，随着计算机算力的发展，在对环状网进行设计时，可通过计算机数学建模对网络进行不断地优化，减小线路间问题的发生以及主观意见导致的不合理因素，进一步提升供电质量与稳定性。

3.4 10kV自动化配网设备建设

随着自动化配网的建设与建设不断推进以及城市现代化的发展，地下电缆、开关站和箱式变压器将逐渐取代架构线、杆上变压器。因此在设备建设时，应提前与政府规划部门沟通，预留相关设备位置。作为配网自动化系统终端，配电房应采用具有自动化功能的高压柜，配备PT柜及FTU终端。

4 配网自动化工程运行优化研究

4.1 推进配网的自动化及智能化建设进程

配网自动化系统具备可对配网实现自动化监测、保护、控制等基本功能以及负荷预测、故障区段自动定位切除、拓扑分析、状态估计、无功优化等高级功能，与传统的非自动化配网相比有明显的优势。因此，电网公司应持续推进配网的自动化改造与建设进程，将自动化技术、计算机技术充分利用到配网之中，保障配网供电的稳定与安全。具体而言，电网公司可根据配网的建设现状，以点带面地推进配网自动化建设与改造，新建造的配网络应合理规划，尽量配备自动化设备；对于需要改造的配网络，重点应放在枢纽点、薄弱点，以网络中心带动周围区域的自动化改造以及首先改造结构简单的配网等。

智能化建设是在自动化完成的基础上进一步地将大数据、人工智能等技术应用到配网中，提升配网运行的稳定性与安全性。配网智能化建设可将风险预测、负荷预测、图像识别等智能化技术应用到配网运行中，辅助管理人员进行科学合理地决策，也可对电力设备进行智能化升级改造，比如智能电表、智能变电站等。对于配网中的各类故障问题，也可引入智能故障监测技术，实现配网故障自动定位、诊断、切除、恢复等功能。电网公司应积极探索前沿技术应用在配网可行性，在确保安全的前提下通过智能模型、智能设备及智能系统构造智能化运行平台进一步提升配网运行的效率、质量以及稳定性。

4.2 加强配网安全保护

自动化配网的稳定运行直接关系到工民用电安全，对于自动化配网的保护应主要包括设备保护、通信保护以及数据保护三方面。由于配网线路所处环境比较特殊，因此需要防止环境因素对配网可能造成的伤害，架空线路要考虑到雷击、暴风、雨雪、污秽等因素的影响，电缆线路需要考虑腐蚀、地震等因素的影响。通信保护是采取网络防护、抗电磁干扰等技术措施对通信系统、通信装置进行保护，防止网络攻击，保障通信线路的运行稳定，数据的稳定收发。配网各类运行数据均属于企业保密数据，对于数据的保护应从软件与硬件两方面着手，软件方面采取应建立防火墙、应用加密算法等措施，硬件方面应将数据服务器安置在安全区域，并采取防护措施对服务器进行保护。

4.3 提升配网运行工作人员的综合素质

配网的自动化升级在一定程度上减少了对低级人工的依赖，因此对工作人员的素质提出了更高的要求。电网公司应注重对人才的培养与挖掘，使公司员工能够适应自动化技术的迭代升级，同时鼓励员工进行技术创新，不断推进配网的自动化发展与进步。

4.4 设备维护

配网在运行一段时间后，自动化设备会出现故障、老化等问题，给配网自动化运行带来不稳定因素。因此，需定期展开巡检工作，及时发现配网中的设备问题。还可采用智能化措施对各类自动化设备进行运行状态监测，在减少工作量的同时也能更加准确地定位故障设备。

5 结论

综上所述，10kV自动化配网的建设与改造已经成为大势所趋，本文在介绍配网自动化系统组成的基础上，对自动化配网施工要点以及配网自动化工程运行优化进行研究分析，对10kV自动化配送施工与运行优化具有一定的指导意义。