10kV配电网自动化系统研究与技术实现 赵义章

发表时间:2020/7/2   来源:《电力设备》2020年第6期   作者:赵义章
[导读] 摘要:本文通过对10KV配电网自动化系统的内容阐述并对其线损管理、合环运行、规划建设等方面作出研究,分析其问题并提出优化解决方案,以希望促进我国电力事业的良性发展。
        (国网内蒙古东部电力有限公司根河市供分电公司)
        摘要:本文通过对10KV配电网自动化系统的内容阐述并对其线损管理、合环运行、规划建设等方面作出研究,分析其问题并提出优化解决方案,以希望促进我国电力事业的良性发展。
        关键词:10KV配电网;自动化系统;规划建设
        1基本内容
        1.1配电网自动化概念
        配网电网自动化技术主要用于对城乡配电改造和优化建设。配电网自动化系统是电力系统的一套复杂的管控一体化系统,它涵盖了配电自动化、用户自动化以及配电管理自动化等方面。根据我国目前电网管理体系的实际情况,10kV主干馈电自动化以及400V低压配电网自动化是实施配网自动化的主要内容。
        1.2配电网自动化系统内容
        配电网自动化系统作为电力系统的集成化综合系统,主要包括三部分:配电管理自动化。主要表现为配电系统决策和运行管理的自动化和信息化,又包括设备运行管理(AM)功能、高级分析决策功能、地理信息系统(GIS)等,从信息自动化的角度看,更侧重于对信息的自动化处理和决策;用户自动化。主要包括用户电力技术、远程自动读表、实时电价信息、负荷管理等;配电自动化。更多侧重于控制能力的自动化,包括馈电自动化、配电网安全监控和数据采集(SCADA)。
        1.3配电网自动化系统的实现
        ①子站。是在配电网自动化系统中对开闭所、环网柜、配变监测终端(FTV)及其他智能设备进行综合通信及处理装置。子站系统可根据本子站管辖内FTV的拓扑关系对本环网内的故障实现快速故障定位、故障隔离、非故障的恢复供电,也可将故障信息上报给区域主站,并根据配调主站发来的遥控命令,实现跨环网的故障定位、故障段隔离、非故障段的恢复供电。
        ②馈线自动化。FIV终端(柱上开关控制终端)能对柱上开关的当前位置、通信是否正常、贮能完成情况等状态量进行采集。采集线路电压、开关经历的负荷电流和有功功率、无功功率等模拟量,能接受远方命令控制柱上开关合闸和跳闸,以及启动贮能过程,能对开关的动作次数和动作时间及累积切断电流的水平进行监视,能接受主站系统的对时命令,以便和系统时钟保持一致,以记录状态量发生变化的时刻和先后顺序和事故,具有自检、自动恢复远程通信功能。FTV实时还转发TTV负荷终端的数据。
        ③通信。TTV终端(配电监测终端)是集配电变压器电器参数采集、记录、通信和RTV(三遥)功能于一体的多功能综合监测终端。近年来出现的以数字信号处理DSP解码技术为核心的窄带多频芯片级载波技术成为配电网通信的重要实现手段。
        1.4当前配电网的现状问题
        配电网建设不合理,瓶颈效应突出。随着城市进程加快,用电负荷持续增高,但配网建设滞后,电源点布置不规范,输出线半径小,线路长。因电源点容量及电能输出受到限制,供需矛盾加剧。如10kV电网因建设中电源点选择布置不合理造成电源点距离过大,电压不稳,供电压力剧增。电网运行安全程度低,出线通道与城市规划问题突出。主要表现为绝缘导线网络情况复杂,地下电缆施工及投资条件不足,架空导线环境条件受限;线路维护低,高能耗设备多,导线细线损率高。由于导线半径小及无功缺额较大,综合线损损耗大,通常损失率15%~20%,严重的达到30%以上,造成能源大量浪费和环境污染。
        配电网自动化程度低,供电可靠性差。因设备老化和技术性能低劣,局部故障引发全线及大面积停电事故时有发生。例如内蒙古供电线路只有20%的供电线路低于标准负荷,超负荷运转时常故障频出;电网结构复杂,环网联络接点较多,规划布局亟待提高。


        2 10kV配电网自动化系统的具体研究
        2.1线损管理
        通常利用线损管理平台提供相应准确的信息数据、智能分析、查询统计、快速计算等多种功能实现损耗监管。现阶段我国10kV配电网的线损管理主要是针对其有效供电区域,分层、分线、分区的方式来逐一计算其电能损耗,并利用信息管理系统加以统计、分析,再对比历史数据,为在线管理人员提供参数支持,最后组织协同编制具体的补偿方案,同时利用线损管理系统,对方案中的内容进行模拟、计算,以此校验补偿效果,验证补偿方案的可行性、完善性。
        2.2 10kV配电网节能降损技术措施
        优化网络结构。基于供电线路的长短与线损大小成正比的原理。布局中以满足城乡用电户的实际需求为基准,并结合城乡建设整体规划来计算供电线路距离。可利用有载调压变压器,根据城市配电网的实际负荷状况来相应调节运行电压,使线损与电压之间保持较为规律的变化关系。面向用户采用高电压供电的方式,提高输配电能力、扩大供电半径,有效降低线损率。合理调整运行电压。当高电压配电网的输送容量不变,电压与电流不成正比。采取合理调整运行电压、提高力率的方式,能够有效实现降损的目的。
        变压器铜损。是高电压配电网中最大的电能损耗,占据着整个电网电能耗损8%及以上,且变压器铜损与运行电压不成正比。即变压器运行电压越高,铜损程度越小,电能的损耗也越小。而10kV低电压配电网的情况在一定情况下正好与之相反,变压器铜损在整个电网中的电能耗损并不稳定,占比4~8%,且其与运行电压是成正比。变压器在夜晚时运行负荷最低,而运行电压最高。
        合理选用导线截面。导线截面面积与线损成正比,选取适当的导线是减低线损的首要。若导线截面面积过大则需要采用降低电阻的方法。再则合理的电器设备对降低线损也有较大作用。加强无功补偿。无功补偿可提高电网功率,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高电网质量。为实现10kV配电网无功补偿的远距离传输,应加强优化做到无功就地补偿,有效改善不合理的无功潮流流动,降低配电网的有功损耗和电压波动,提高配电线路和配变的输送能力,达到降低线损的目的。
        2.3运用智能化设备
        10KV配电网自动化系统朝着智能化的方向不断发展。智能开关能对主站与子站系统进行一定程度的调控。与此同时,智能开闭站也在不断建设,其在10KV配电网中具有核心作用。智能开闭站逐渐发展的过程中,其传统的开闭站只具有一些传统的功能,未能达到智能化的发展水平。在对智能化设备不断建设的过程中,能将数据进行一定程度的整合,并在以终端系统为主要前提下,对相应信息实时监控。
        2.4接入分布式能源
        在10KV配电网发展过程中,为使其智能化,需接入分布式能源。分布式能源有许多种类,如太阳能、风能等。分布式能源具有许多优点,如在清洁的前提下其能使社会具有较高的经济效益。此外,集中供电在负荷不断变化的前提下,传统设备未能恰当应对,从而产生较多的安全问题,在此种情况下,利用分布式能源可促进10KV配电网智能化的发展。
        结语:
        10kV配电网作为电力供应的主要支撑,其建设运行的稳定性、安全性及规划的合理性关系到整个城市的经济发展,也关系到我国电力事业的可持续。基于目前10kV配电网系统中存在的问题,恰当选用相关技术性措施可有效提高配电网运行能力。
        参考文献
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        [3]何明凯,陈宝生.浅谈电力自动化系统与10KV配电网运行管理[J].科技创新与应用,2013,05(33):31-134.
        [4]张雄.10KV配电网自动化系统的智能化建设[J].无线互联科技,2013,11(10):48-49.
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