岑建福 伍燕詠

（1.順德供電局，廣東 佛山 528300；2.佛山供電局，廣東 佛山 528000）

10kV 配電線路覆蓋面廣，規(guī)模龐大，擔負著直接面向用戶配送電能的功能，其安全可靠性直接影響到企業(yè)的生產和人民生活，然而10kV 配電線路的監(jiān)測手段有限，不能實時、全面地掌握配電線路及設備負載情況，直接影響線路安全、可靠運行。

1 國內10kV 配電線路監(jiān)測的現(xiàn)狀

目前，國內主要通過SCADA 系統(tǒng)監(jiān)測10kV 線路的首端電流，對于支線電流、主干線各分段電流（除首端）處于完全沒有監(jiān)測的狀態(tài)，這樣一方面導致某些支線或某段主干線長期處于重、過載而無從所知，不能很好地對線路進行規(guī)劃整改；另一方面，配網調度員不能實時監(jiān)測線路負荷情況，不能及時向運行單位反饋信息，以及不能通過線路負荷的變化判斷開關狀態(tài)，為故障的定位提供有效的支持。因此建立一套對線路負荷情況實時監(jiān)測和智能分析系統(tǒng)尤為重要，為10kV 配網規(guī)劃、建設、改造提供依據，對提高10kV 配電線路的設備安全運行管理、提升地區(qū)供電可靠性有重要意義。

2 10kV 配電線路實時監(jiān)測及智能分析系統(tǒng)的實施研究

2.1 對10kV 配電線路加裝CT 和通信器的可行性研究

從原理上分析，要實現(xiàn)線路的負荷監(jiān)測，必須通過安裝CT、PT 對一次數據的采集、測量裝置對數據的轉換、通信裝置對數據的傳輸三個環(huán)節(jié)實現(xiàn)。對于目前的配網現(xiàn)狀，要實現(xiàn)上述3 個要素，必須進行線路改造和資金投入。按照初步計算，每個測量點安裝調試、設備硬件費用不小于3 萬元，按照每回10kV 配電線路平均安裝8 個點計算，1 回線路需要投資24 萬元，按順德900 多回線路估算，需投資超過2 億元。另外，按照該規(guī)模建成后，通信費、維護成本也相當巨大，在實現(xiàn)線路有效的監(jiān)測的同時需要付出高昂的成本。因此在配電線路加裝CT和通信器的實現(xiàn)方式不經濟、不科學。

2.2 系統(tǒng)實施的條件

2010年，順德局建成配網生產地理信息系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)。計量自動化系統(tǒng)利用配變計量終端系統(tǒng)采集的配變負荷、電流數據，實現(xiàn)10kV 配電線路最底層單元的數據采集，并且終端每隔5min 向主站上送一次數據；配網生產地理信息系統(tǒng)利用沿布圖能自動生成橫平豎直的單線圖，實現(xiàn)10kV 配電網的網絡拓撲的系統(tǒng)顯示。基于上述兩個系統(tǒng)的開發(fā)，只要在單線圖的基礎上，建立適當的計算模型，從理論分析，完全可以實現(xiàn)在系統(tǒng)生成單線圖上展示10kV 配電線路支線、主干線各分段電流，形成配電線路的有效監(jiān)測。

2.3 系統(tǒng)計算模型的研究

對于電流的計算，在系統(tǒng)開發(fā)初期提出兩種計算方法：潮流計算法和數值相加法。潮流算法包括兩個階段：①拓撲分析，形成潮流用的節(jié)點—支路模型，同時根據網絡的連通狀態(tài)進行分島；②對拓撲分析得到的各個帶電島，建立潮流方程，求解網絡潮流。其中，拓撲分析的基本原理是圖論中的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索遍歷；潮流計算利用網絡拓撲給出的節(jié)點支路模型，以及各個負荷點遙測采集得到的節(jié)點注入，計算各個節(jié)點的電壓幅值、相角，以及各個支路上的有功、無功、電流分布。潮流方程即母線注入方程：

其中，ΔP為母線i有功殘差；ΔQI為母線i無功殘差；PGi為母線i有功出力；PDi為母線i有功負荷；QGi為母線i無功出力；QD為母線i無功負荷；VI為母線i電壓；Gij為母線導納陣元素的電導值；Bij為母線導納陣元素的電納值；θij=θi-θj。

從原理分析，潮流計算法更加科學、準確，但需要附加條件較多，譬如線路的阻抗、長度、變壓器的阻抗等，這些數據難以在原有配網生產地理信息系統(tǒng)獲得，不利于系統(tǒng)的開發(fā)與日后的推廣。

數值相加法是對每個配變終端電流進行簡單的數值相加，不依賴線路于配變的相關參數。經過建立計算模型分析，數值相加法與潮流計算法的計算結果基本一致，誤差率小于3%，完全可以滿足配網運行的要求。經過分析比較，系統(tǒng)的計算方法采用數值相加法。

由于配變終端采集電流方式的不同，系統(tǒng)對一次電流需要做相應的轉換。高供高計（電壓U≥5kV），計算電流I與一次電流值一致，高供低計（電壓U＜5kV），計算電流I=一次電流/(10kV/0.4kV)。

2.4 系統(tǒng)的監(jiān)測點生成的原則

監(jiān)測點是為了方便監(jiān)測某段線路的負載情況而設立的虛擬點。由于配電線路上配變多，網架結構復雜，如監(jiān)測點選擇方法不當，將造成如下兩方面問題：監(jiān)測點太小，不利于線路的監(jiān)控；監(jiān)測點太多，在單線圖有限空間上顯示比較凌亂，所以監(jiān)測點的選擇也顯得尤為重要，既要兼顧監(jiān)測點滿足運行要求，又要兼顧單線圖畫面整齊清晰?；谏鲜鲈颍到y(tǒng)監(jiān)測點選取遵循如下3 個原則是：①變電站出線的首端線段；②干線上線徑發(fā)生變化的線段處；③支線上容量大于2500kVA 的支線（按現(xiàn)有順德配網目前的情況，最小支線一般為YJV22-35，對應的允許載流量155A，對應的裝變容量為2700kVA，小于該容量的支線沒有監(jiān)測意義）或多于5 臺配變的支線首端。

另外，如果線路拓撲關系有變動，系統(tǒng)就重新自動生成該線路上的監(jiān)測點。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能和意義

1）系統(tǒng)提供干線、支線的負荷監(jiān)測功能和數據，對線路、配變的重過載情況進行閃爍、音響的報警，方便監(jiān)控人員及時掌握重過載線路的運行狀況，為配網線路的安全運行提供直觀、有效地判斷。

2）通過系統(tǒng)的智能分析功能，為配網的轉供電和故障快速復電提供了參考依據，避免電網由于轉供電原因引起線路過載跳閘，提高供電可靠性。

3）系統(tǒng)提供歷史數據的保留和調用功能，并可生成日、月曲線，通過系統(tǒng)的歷史查詢和曲線調閱功能，清楚了解線路的負荷運行情況，為線路的改造提供有力的參考。

4 結論

目前系統(tǒng)已正式上線運行，系統(tǒng)包含負荷實時分析、負荷日志查詢、負荷智能分析、負荷電壓管理等4 個功能模塊，使用人員登錄系統(tǒng)，通過路徑選擇便能獲知各線路各監(jiān)測點的電流信息，通過對開關的模擬分合，能迅速掌握操作后線路的負荷變化。

綜上所述，10kV 配電線路實時監(jiān)測及智能分析系統(tǒng)有效解決配網“負荷在哪里”的問題，實現(xiàn)配網“一遙”（遙測）功能，為配網運行提供簡單有效的技術手段，對整個配網運行水平的提升起到巨大的作用。但由于系統(tǒng)的基礎數據來源于配變計量終端，終端的通信異常和數據采集偏差會對10kV配電線路實時監(jiān)測及智能分析系統(tǒng)監(jiān)測點數據產生直接的影響，因此，必須加強配變計量終端的維護。