农网配电网自动化技术的现状及典型方案设计分析.

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月6期   作者:边健 王晓
[导读] 随着我国经济的不断发展,人们对电能可靠性的要求也越来越高,而我国对配电网自动化的建设也越发重视。
        摘要:随着我国经济的不断发展,人们对电能可靠性的要求也越来越高,而我国对配电网自动化的建设也越发重视。长期以来大部分的配电网自动化建设都是针对城市配电网施行,如今农村配电网自动化建设也在如火如荼的进行,为加强农村配电网自动化建设,而农村配电网自动化建设与城市的情况有很大的区别,本文则是农网配电网自动化的实现方式、农村配电网自动化建设的现状以及目前农村配电网自动化建设一些实用方案。
        关键字:农网配电网;自动化技术;现状;应用前景
       
一、配电网自动化的概念及实现方式
        配电网自动化是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统,其目的是提高供电可靠性,改进电能质量,向用户提供优质服务,降低运行费用,减轻运行人员的劳动强度,提高电网运营的管理水平。
        县级配电自动化建设应充分考虑的原则如下:适用性,兼顾不同村镇发展不平衡的现状、不同负荷类型的发展需求和供电安全要求。可靠性,在配网自动化设备设计,选型和采购上应首先满足电网运行可靠的要求,确保在满足信息化、集成化的标准下,不影响电网安全。经济性,坚持因地制宜的原则,依据现有农网配电网络结构、一次设备情况、负荷特征、资金规模等既有条件,合理优化资源配置,防止铺张浪费。
二、实现农网配电自动化的意义
        农网的配电自动化是农村电网现代化建设的必然趋势,其技术上的意义主要是指采用先进的自动化和控制技术,在电网正常运行情况下,通过监测配电网的运行工作状况,优化配电网的运行方式;当配电网发生故障或异常运行时,迅速查出故障区段及异常情况,快速隔离故障区段,及时恢复非故障区段用户的供电,缩短停电时间,减少停电范围和损失;通过监视配电网中的电压和无功潮流情况,控制配电网中无功补偿装置的投切和变电站中有载调压变压器的档位调节,从而保证配电网中的电压水平,改善供电质量,以达到配电网的经济运行;通过远方抄表计费、自动峰谷电价计算,保证了抄表计费的及时和准确,既有利于电网内用电的峰谷调节,又保障了农村的用电和农民的利益,同时也提高了供电企业的经济效益和工作效率。
        另一方面,随着农村经济的发展,农民的生活水平逐步得到提高,家用电器逐渐普及,与此同时,乡镇企业的数量和规模也在不断增加,基于此,农村对电力供应的经济性和可靠性要求比以前大大提高,这就促使农村电网的自动化建设势在必行。由于客观的现实原因,农村电网一直是电网结构中最薄弱的环节,其电力供应质量不高,可靠性也无保证,造成农村家用电器无法使用或被毁的情况时有发生,有时还依赖油灯和蜡烛照明。近几年的农网改造,投入了大量的资金,对农村电网进行了改建和扩建,基本上改变了这一现状。正是有了这一基础,农网的配电自动化得以实现并进一步优化电网运行,提高供电的服务质量。
三、农网配电网自动化建设的现状
        近年来,随着我国加快推进坚强智能电网建设,农网配电自动化推广应用也正如火如荼。但是部分县级公司对配电自动化的建设模式和条件缺乏深入了解和理性思考,导致项目投资大,但是功能实用性不强,项目性价比差,运维困难,甚至影响电网安全稳定运行。首当其冲的是盲目追求系统大和全的功能,导致配网自动化系统投资大、经济性不好。部分县级公司大规模开展配电自动化建设,但是对于未来电网发展缺少规划,针对性不强,没有利用配网自动化的优势解决其实际问题,实际利用功能不多,投资与回报不平衡。配电自动化设备撒网式铺设,但是由于其技术设备还未完全成熟,导致配网自动化设备故障频发,影响电网可靠性低。县级公司配电网运行检修人员的技术水平不高,而且农网地理环境复杂,通信系统存在瓶颈,导致了配网自动化设备运维存在困难。
        (1)农村电网的网架结构基础难以满足环网供电要求
        成功应用于城网配电网中提高供电可靠性的环网供电技术,在农网中已不可取。因为这一技术正常时开环运行,当发生故障时,某一电源需切除,其它电源闭环继续供电。若其中一个电源在发生故障时的供电半径将达到30KM甚至40KM以上,在正常的负荷条件下,从电压和电能的损艳角度来讲,已不满足10kV电网的运行条件了。。


        (2)现有农网的基础难以满足自动化对保护整定和通信监控的要求
        皖西农网的主要结构为树状辐射型网络,在这样的电网结构中,普通配电网中故障隔离开关之间(分段器、重合器等)的电网保护时间的配合与整定将不易实现。由于这样的网络结构不能构成环网,各故障隔离开关只能根据故障电流的大小和单一的整定时间决定动作与否,无法与其它隔离开关配合动作,以保障负荷的恢复供电优先级和实现最小的停电面积。配电网中各种控制功能均是基于对配电网的监视结果,而配电网中各种状态信息的获取和控制命令的下发全部依赖于配电网通信系统。由于配电网中终端监控设备数量非常多,需要传输的信息量巨大,对控制命令的可靠性要求极高,所有这些都增加了对通信系统的要求。
        (3)农网的负荷特点造成系统容量储备和元功补偿容量确定上的困难
        农网的供电主要用来照明和农民的家电电源,乡镇企业也大多只在白天生产,这样的负荷时段性很强:当用电高峰时,家家的照明和电视用电会使变压器满载,节日期间甚至过载,当用电低谷时,变压器几乎空载运行,所以,在农网的改造中,配电变压器容量的选择是不易的:容量过大,空载时损耗大,不利于电网经济运行。
四、农村配电网自动化的实用模式
        安装配网自动化的主要目的是方便故障查找、隔离故障以及负荷倒换,主要以前两个目的为主,将设备用在刀刃上。故障指示仪和配网自动化开关的安装原则大致分为:(1)故障指示仪供电区域划分,以村、镇、路、大型分支区分故障范围,方便配电人员故障查找,故障指示仪的尽量选择在有开关的地方,或是在合适的地点增加具备配网自动化功能的开关。(2)电网薄弱点安装故障指示仪,对于经常发生故障且容易扩大停电影响范围的线路加装故障指示仪,可以快速锁定故障点从而隔离故障。(对于全电缆线路的小区及厂区,年故障率很低的没有必要加装配网自动化开关和故障指示仪)。(3)对于巡线有困难的地方加装故障指示仪,有些巡线地点交通不便,巡线人员不方便进入的区域线路,加装故障指示仪和配网自动化开关。(4)具备接地判定的开关和故障指示仪,在尽量靠近变电站的地方安装,弥补变电站没有接地选线仪的不足,目前接地选线像摸奖。(5)在考虑安装位置时,提前考虑施工难度和用户停电影响。根据技术需求划分,大致有四种较为成熟典型方案可供参考。
        (1)遥监测模式:此模式要求配网设备只具备故障位置判定和开关遥信信号。一般只用配置故障指示仪及通讯终端、通信通道、配电自动化主站。该种方案十分适合农网偏远山区对于供电可靠性要求不高而且故障查找较为麻烦的配网实施。(2)遥监测模式:此模式要求配网设备具备故障位置判定和开关遥信信号以及设备电气量测量功能。一般其配置的故障指示仪或是配网自动化开关具备电气测量功能,其通讯终端、通讯通道、配电自动化主站没有特殊要求大提升可以采用无线数据传输的方式,从功能实现上可分为分布式控制模式和集中式控制模式。(3)分布式控制模式:此模式要求配电自动化终端在监测到故障信息后,可不依赖配电主站对故障信息进行分析判断,仅通过配电终端综合检测到的故障时设备电气参数变化,利用终端本身的保护功能及逻辑功能,判定故障点位置并自行隔离,再恢复非故障区域供电,最后将整个事件的处理过程上报配电主站系统告知运行监控人员。这种模式的优势在于对通讯通道的要求不高,受环境以及其他额外因素的影响较小,但是对于配网自动化设备的可靠性要求比较高。(4)集中式控制模式:此模式要求配电自动化设备采取集中控制的方式。在配电自动化终端收到故障信息后,由配电自动化主站综合其他配电自动化终端的故障信息,分析判断故障类型和范围,综合计算判定出一个最佳的故障处理方案,再以人工远程遥控的方式实现故障隔离和恢复。
        五、结语
        农网的负荷主要是农业排灌、乡镇企业、农民生活用电,农电队伍专业素质不高,管理有待提高,用户的安全知识较贫乏,这些情况在较大程度上限制了农网的自动化发展。农网配电自动化跟随农网改造同时或稍后进行,主要解决农网能起大、农村电价高、电能质量差、供电可靠性低的问题,经过改造和自动化完善后的农网应该是一个网架坚实、设备较先进、布局较合理、管理规范、通信控制和自动化程度较高的农村电网。

       
参考文献:
[1]徐杰.农网35kV变电站保护及自动装置配置浅析[J].低碳世界,2017(33):115-116.
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