10 kV 环网配电线路的自动化改造

黄钜锦

（广州城北电力工程有限公司，广东 广州 510000）

随着社会经济的快速发展，中国电力网络在得到快速发展的同时，社会对于电力供应的持续性、稳定性及安全性要求也在日益提升。在此背景下，为提高电力供应质量，满足社会对于电力供应的实际需求，需要推动电力网络实施自动化改造。据此，本文将以10 kV 环网配电线路为例，对电力系统自动化改造方案进行分析介绍，以期能够为后续10 kV 环网配电线路的自动化改造提供理论参考。

1 10 kV 环网配电线路自动化的概念及配置原则

1.1 配电线路自动化的概念

配电线路自动化就是通过现代化通信技术、计算机技术以及网络技术对配电线路的用户信息、实时信息、地理信息、离线信息、结构参数等多方面信息进行有效集成利用，进而构成可以实现配电线路自动化管理的自动化管理系统。通常情况下，配电线路自动化系统可以实现配电线路正常运行条件下的各类数据采集、监测，并将获取数据与既定数据进行匹配对比，从中分析出配电线路的运行状态，若是发现配电线路运行中存在异常数据，则会根据异常数据通过专家系统初步判断问题根源，提出针对性解决方案，进而提出应对方案，为配电线路的正常运行提供保护及管理支持，促使配电线路时刻处于安全、稳定、可靠的运行状态。

1.2 配电线路简要介绍

环形配电线路是指在同一变电站或不同变电站在不使用总线的情况下，为配电线路提供2 次或者2 次以上的反馈线与相连接，进而形成环形供电模型，促使电源与双环电源网络达成相互连接，保障电源供应及操作的可靠性。10 kV 配电线路通常需要在配电总线上配置安培开关设备，并由此来实现不同10 kV 配电线路之间的相互连接，进而形成环形配电网络，提高供电可靠性。具体相对于常规配电线路来说，环网配电线路可以在线路故障的情况下，及时规避故障区域，为配电线路提供其他电源保障，避免因单一电源引发大规模停电事故问题，不仅可以满足当前社会用电需求，还能够降低停电损失，提高配电线路维修效率，降低维修成本，多方面提供配电线路运营经济价值。配电系统典型拓扑图如图1 所示。

图1 配电系统典型拓扑图

1.3 配电线路自动化的配置原则

结合实际情况来看，当前10 kV 环网配电线路自动化运行进程中仍然存在电缆馈线故障、系统用户侧故障、沟道敷设电缆故障等一系列故障问题，相关故障的情况将会对中国配电线路自动化发展造成严重阻碍，所以必须要结合10 kV 环网配电线路自动化运行故障的具体特点，合理提出相应的优化改造配置方案，进而确保改造后的10 kV 环网配电线路自动系统可以满足具体应用需求，充分发挥出其应用成效。

此外，由于不同地区的地质环境、线路负荷等方面的实际情况存在较大差异，所以各地区环网配电线路自动化的主要目标也存在一定差异，因此需要以主要目标为基础，合理实施配电线路自动化系统配置及改造，并保障改造配置后，环网配电线路自动化系统可以实现配电线路运行检测、生产管理、调度控制等多方面功能。具体来说，在系统用户侧设备方面，应确保环网配电线路自动化改造后，用户侧设备能够具备信息自动化采集上传、数据实时采集等功能；在自动化系统方面，改造后的系统应具备故障线路自动诊断、故障区段自动诊断等功能，进而为检修人员对故障的快速判断及解决提供重要支持。

2 10 kV 环网配电线路场站及终端设备自动化

2.1 变电站及开闭所

在10 kV 环网配电线路中，变电站和开闭所作为配电线路的电源点，其自动化改造效果将会直接影响整体环网配电线路的自动化水平，所以必须加倍重视。在具体变电站和开闭所自动化改造过程中，应合理应用综合自动化装置，以此来实现变电站馈线与配网调度中心之间的实时数据交互，实现变电站馈线信息的实时采集和故障分析，以便于馈线故障问题的统一调度及处理。此外，在开闭所方面，若是开闭所存在断路器设备，则开闭所的自动化改造应优先采用综合自动化装置，从而将开闭所的多元数据信息实时上传到配网调度中心，实现配网调度中心对开闭所的远程调度及控制效果；若是开闭所存在负荷开关，则需要优先采用环网柜监测装置来实现信息的实时上传。同时，还需要对负荷开关结构进行综合分析，并由此来为负荷开关合理配置辅助接点，尤其需要对负荷开关中的熔断器进行辅助接点配置，确保负荷开关熔断器发生熔断情况后数据信息能及时被上传并进行处理。

2.2 环网柜

在对环网柜实施自动化改造过程中，应明确环网柜的多方面参数性能，并由此来制定更为科学合理的自动化改造方案，为后续环网柜自动化改造提供重要约束及参考，其中环网柜馈线应作为环网柜自动化改造的分段及互联节点。同时，在环网配电线路终端环网柜自动化改造中，若是用户侧室内及环网柜中采用了断路器，那么在环网柜自动化改造时应优先选用综合自动化装置，并根据用户侧室内及环网柜实际情况来具体制定综合自动化装置配置方案。不过若是环网柜不适合采用综合自动化装置，那么可以采用DTU（Data Transfer unit）装置实施自动化改造。在完成自动化改造后，要求环网柜各类数据信息均能够被上传到配网控制中心，便于配网控制中心对环网柜进行自动化监测及远程遥控。

若是环网柜中采用了负荷开关，则环网柜自动化改造中应优先选用DTU 装置，该装置不仅需要具备数据采集和上传功能，还需要具备线路故障指示功能，为环网柜故障的及时发现和解决提供重要保障。对于环网柜所配置的熔断器等关键设备，还应配置辅助接点，确保环网柜关键设备在发生故障后配网控制中心可以及时获取故障数据，便于故障的快速发现和解决。此外，针对负荷开关等环网柜控制关键设备，应在环网柜自动化改造过程中对设备进行综合分析，并根据设备实际情况合理配置电动操作机构，以便于远程控制中心对环网柜进行远程遥控。

2.3 环网柜与DTU 接口

为能够进一步增强环网柜远程控制效果，需要为环网柜开关配置电动控制机构，相关机构的电源可选用24 V 电源，保障远程控制效果的同时，降低环网柜实际能耗。此外，环网柜自动化改造时应为综合自动化装置和DTU 装置预留出必要的安装位置，以确保自动化装置应用中的运行稳定性和安全性。同时，在环网柜进线侧和出线侧位置，应增设环氧树脂干式电压互感器以及裙带熔断器，2 类设备主要用于环网柜的运行数据采集。其中，电压互感器应采用全封闭式安装模式，即将电压互感器设置在环网柜内部，保障电压互感器的运行安全，提高电压互感器数据采集的精准性。

环网柜的自动化改造应在电力中断的情况下进行，避免因误操作等情况威胁操作人员的人身安全。每个环网柜均需要加装电池，并保障电池容量能够满足环网柜的运行控制要求；对于环网柜内的开关设备，则需要提出对应的位置及接地刀辅助接点；对于负荷开关，则需要为其配套熔断器设置辅助接点；对于环网柜进线和出线，均应设置两相保护电流互感器，并确保所采用的电流互感器精度可以满足环网柜监控要求；对于DTU 装置安装，不仅需要保障环网柜与DTU接口连接的有效性，还需要做好DTU 设备的接地工作，并确保接地电阻控制在10 Ω以内。

2.4 电缆沟道监测

应根据改造区实际情况，合理选用适当的环网配电线路铺设方式。通常情况下，环网配电线路铺设中最常用的2 种铺设方式为直埋法和沟道铺设法，此2种方法不仅铺设操作较为简单，而且还可以保障环网配电线路的持续稳定运行。但结合实际情况来看，如今环网配电线路在运行过程中仍然存在外力破坏情况，所以在环网配电线路自动化改造过程中，为进一步保障配电线路的运行稳定性，必须要加强对电缆沟道的监测，确保自动化系统可以及时发现电缆沟道外力破坏情况，从而保障配电线路外力破坏故障被及时发现和解决。

此外，电缆接口和开关切口作为故障易发点，应为其配置温度监测设备，并将温度监测设备与DTU 设备相连，进而实现对接口温度的实时监测，确保环网配电线路完成自动化改造后，可以及时发现配电线路发热点，及时采用针对性应对方案，保障配电线路安全隐患被及时发现和消除。对于电缆沟道监测，应采用红外传感器等设备，以此来获取电缆沟道内部人员活动信息，并及时通过自动化装置将相关数据上传到配网控制中心，及时发现、及时报警，进而及时安排人员解决现场故障问题。

3 10 kV 环网配电线路的自动化改造方案

3.1 复合光缆通信方案

近些年来，随着电力通信技术的快速发展，如今城市配电网均开始向电缆化方向发展，再加上各类自动化系统的持续普及及完善，相关技术均为10 kV 环网配电线路的自动化改造提供了重要硬件支持。在实施10 kV 环网配电线路自动化改造过程中，应对电缆实施通信通道改造，例如架空电缆及光缆在改造过程中应通过沟道敷设的方式进行改造作业。相对于架空电缆和光缆敷设方式来说，沟道敷设方式更有利于后期维护，可以有效保障线路改造后的可靠性。此外，当前在220 kV 电缆工程改造过程中引入了复合光缆技术，此种技术不仅应用成本相对较低，而且还可以保障应用效果，所以应将复合光缆技术推广到10 kV 电缆工程改造中，以此来保证配电线路自动化改造后自动化系统的可靠性，同时降低自动化改造的综合成本。

3.2 电力载波通信方案

电力载波通信技术可以利用当前的电力线路，通过载波的方式将数字信号和模拟信号进行高速传输，此技术无需另行架设网络，可以通过现有电力线路实现数据通信传输。基于电力载波通信技术的特点可以发现，应用电力载波通信技术可以有效降低配电线路自动化改造中的综合成本，所以从经济性角度可将电力载波通信技术改造方案作为可选方案之一。现阶段，城市配电网络常用的环网供电方式为“手拉手”发放时，即将配电线路划分为多段线路，并将划分后的线路构成“环网链”结构。此种结构中无论是在电缆分段处，还是电缆分支箱处，均需要对电缆屏蔽层进行接地处理，此种情况也将会导致采用电力载波通信技术后，自动化系统所传输的数据将会出现“信号接地短路”情况，部分问题严重的区域甚至会导致数据传输质量受到严重影响。针对此种情况，可以采用载波组网通信技术或者分级组网技术来保证电力载波通信信号质量，其中载波组网通信技术是在环网配电线路中引入高频网桥，分级组网技术则是在环网配电线路中引入载波中继技术，采用2 种技术均可有效提高电力载波通信信号质量，进而保障自动化系统数据传输效果。

4 结束语

综上所述，随着社会经济的持续发展，如今社会对于电力供应的持续性、稳定性及安全性要求也在日益提升。在此背景下，10 kV 环网配电线路应持续推进自动化改造进程，并在此过程中着重关注变电站及开闭所、环网柜、环网柜与DTU 接口、电缆沟道监测等配电线路关键设备的自动化改造工作，保障环网配电线路的自动化改造效果。同时，为能够加强自动化系统的数据通信质量，在实施自动化改造中还应根据本地区实际特点，合理选用复合光缆通信改造方案或者电力载波通信改造方案，促使自动化系统运行中可以实现配电线路上关键设备的数据采集和远程控制，综合提升配电线路自动化水平。