吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

住宅區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化分析

吳 波

華東送變電工程公司，上海 201803

現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展非?？焖伲ㄉ鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展和人文素質(zhì)的進(jìn)一步提高，人們對(duì)自己生活和居住的條件要求越來(lái)越高，越來(lái)越追求完美。除了關(guān)注我們居住的小區(qū)的交通、位置、戶(hù)型配置和周邊環(huán)境外，人們現(xiàn)在進(jìn)一步關(guān)注小區(qū)的供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定和技術(shù)性，本文深入闡述和討論了現(xiàn)在住宅區(qū)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)，讓人們了解其目的和意義，提高人們對(duì)自己所居住環(huán)境電力設(shè)備的了解，也可以進(jìn)一步提高住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的管理和穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

住宅區(qū)；供配電；自動(dòng)化

0 引言

現(xiàn)在城市的規(guī)模和規(guī)劃已經(jīng)比以前進(jìn)步和擴(kuò)大的很多，人們生活水平已經(jīng)提高了許多，國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷快速猛烈地的增長(zhǎng)，進(jìn)而演變成現(xiàn)在城市居民集中式地規(guī)劃到住宅小區(qū)居住，取代了原來(lái)的分散式住宅建設(shè)。這樣一來(lái)，既節(jié)省了我國(guó)有限的住宅面積，滿(mǎn)足更多人需求，還對(duì)居民安全和同意居民居住管理起了很大作用，是社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的必然所在。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的主要組成所在，輸電網(wǎng)和配電站是靠近電力設(shè)備系統(tǒng)終端的關(guān)鍵，用戶(hù)的用電設(shè)備室直接接收電力資源的系統(tǒng)終端，其中，整個(gè)電力系統(tǒng)需要由調(diào)控中心來(lái)統(tǒng)一管理。穩(wěn)定安全的電力系統(tǒng)是居民和用戶(hù)們最先考慮的標(biāo)準(zhǔn)；科學(xué)技術(shù)領(lǐng)先的供配電系統(tǒng)也會(huì)使居民覺(jué)得必不可少；適合居民經(jīng)濟(jì)范圍，合理利用自己有限資源的店里系統(tǒng)也是居民和用戶(hù)要考慮的不可或缺的因素。因此，設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)科學(xué)的合理的住宅區(qū)供配電系統(tǒng)在當(dāng)今時(shí)代顯得迫切重要。

1 居民用電負(fù)荷分析

1.1 供電電源

首先分析和應(yīng)對(duì)住宅區(qū)高壓供電的建設(shè)，小區(qū)供電和配電管理中心為10kV變電站，其實(shí)由電力系統(tǒng)的開(kāi)閉站供給每個(gè)住宅區(qū)的配電管理中心，結(jié)合其開(kāi)閉站管理中心10kV，為了解決10kV變電站輸電線路開(kāi)關(guān)的控制不到位，提高變電站自身的供配電能力，電力系統(tǒng)一般會(huì)采用10kV雙電源，而且其具有雙射頻或者單環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)換的形式。

每當(dāng)住宅區(qū)居民家庭用戶(hù)僅僅有三級(jí)或者三級(jí)左右的用電負(fù)荷時(shí)，110～35/10kV區(qū)域的變電所中的一些10kV供配電回路是當(dāng)時(shí)供電電源可取自的唯一附近回路。如果幾名住宅區(qū)只同時(shí)具有不到三級(jí)或者說(shuō)一級(jí)和二級(jí)用電負(fù)荷的時(shí)候，供配電系統(tǒng)只能通過(guò)電源線路數(shù)量和變壓器數(shù)量來(lái)確定局域變電所的供電電源。總之，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》嚴(yán)格限制和規(guī)范了 當(dāng)今居民住宅區(qū)的用電負(fù)荷，包括其他的事業(yè)單位公司用電和公共設(shè)施都必須嚴(yán)格遵守其規(guī)范。

1.2 部分用戶(hù)用電規(guī)劃

現(xiàn)在社會(huì)的現(xiàn)代化程度已經(jīng)大大地提高，科技也在不斷快速的進(jìn)步，人們用電也不斷提高，居民住宅區(qū)的用電負(fù)荷數(shù)也超乎想象地增長(zhǎng)，導(dǎo)致供配電系統(tǒng)日益負(fù)荷，慢慢達(dá)到了飽和狀態(tài)。我國(guó)南北方溫度差別比較大，在靠近北方一些地方，住宅區(qū)居民用戶(hù)家庭需要使用電暖氣，南方許多地方很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)需要開(kāi)啟空調(diào)風(fēng)扇等用電設(shè)備，粗略算一下這些用戶(hù)的用電負(fù)荷量，可以推算供配電系統(tǒng)的控制范疇的伸縮量。

2 供電方式及設(shè)計(jì)

2.1 單環(huán)網(wǎng)供電方式

住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)強(qiáng)電單體設(shè)計(jì)需要考慮到用戶(hù)需要的標(biāo)準(zhǔn)，在安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)合理的原則上，還要考慮到用戶(hù)的家庭用電電器的增多，居民用戶(hù)的用電負(fù)荷數(shù)也不斷的增大，在單環(huán)網(wǎng)單體供電線路設(shè)計(jì)中必須要有一定的可延伸性和可伸縮性。我們?cè)谠O(shè)計(jì)住宅區(qū)單環(huán)網(wǎng)單體線路供電方式上，許多種配電設(shè)備的所在位置和計(jì)費(fèi)也是我們要考慮的一個(gè)重要方面，如今的很多種強(qiáng)電箱和弱電箱比較繁雜，一般都集中嵌入在單體的單元入口處，所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)單環(huán)網(wǎng)單體配電線路時(shí)，必須結(jié)合建筑設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)方向的基礎(chǔ)，與建筑土木專(zhuān)業(yè)配合好，這樣才能保證可以在設(shè)計(jì)單環(huán)網(wǎng)單體供電線路中可以留有足夠大的空間和位置來(lái)用于安裝強(qiáng)電箱和弱電箱。

現(xiàn)在來(lái)看看現(xiàn)在大多數(shù)住宅區(qū)的單環(huán)網(wǎng)供電線路的設(shè)計(jì)方式和原理。我們來(lái)引出一段干線電纜，此電纜是從開(kāi)閉站的10kV中某一小節(jié)母本線路中引出來(lái)的。把這一段干線電纜引入開(kāi)閉站的第一個(gè)住宅區(qū)配電室，介入其高壓線路，經(jīng)過(guò)高壓負(fù)荷網(wǎng)到下一個(gè)住宅區(qū)配電管理中心，這樣是為了接入到開(kāi)閉站的另一節(jié)母本線路上，以此就形成了單環(huán)網(wǎng)單體供電線路。

和雙射供電線路相比，單環(huán)網(wǎng)單體線路接入形式有很多優(yōu)點(diǎn)，其省了兩個(gè)高壓出母線的空隙間隔，而且由于線路干線電纜的鋪設(shè)長(zhǎng)度也相對(duì)而言短得多，所有單環(huán)網(wǎng)單體線路接入方式具有相對(duì)良好的經(jīng)濟(jì)適用型，更加合理地適用于大部分駐扎區(qū)居民用戶(hù)。再者，由于這種方式的干線電纜是從不同的路線路由鋪設(shè)，因此單環(huán)網(wǎng)的電源還具有相對(duì)較高的供配電穩(wěn)定安全性。兩臺(tái)不同的變壓器在一條母本線路上運(yùn)行，整個(gè)單環(huán)網(wǎng)單體一次就可以完成建設(shè)，所以對(duì)住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)設(shè)置和電網(wǎng)規(guī)劃有著很高的規(guī)格。

2.2 雙射線供電方式

一般的住宅小區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)10kV是運(yùn)用環(huán)形網(wǎng)為核心的10kV配電方式，10kV供配電系統(tǒng)大部分情況下都是從來(lái)自變電站的不同母本線接入到雙回路干線路電纜，進(jìn)去最近的駐扎區(qū)供電管理中心的異同的高壓母本線，然后經(jīng)過(guò)環(huán)網(wǎng)變電柜接入到另一個(gè)住宅小區(qū)的供配電管理中心，這樣一來(lái)就形成了雙射線路供電方式，當(dāng)一條線路的變壓器或者電源出現(xiàn)工作問(wèn)題時(shí)，用另一射頻的電源線路接入。

相對(duì)于單環(huán)網(wǎng)線路接入方式，雙射線路供電方式接線簡(jiǎn)單，新的用電負(fù)荷也更容易被接入。因?yàn)樽儔浩鞣珠_(kāi)運(yùn)行，所以雙線路干線電纜對(duì)施工的方便又很大的作用。一般情況下，住宅區(qū)居民大概有一千多用戶(hù)，供配電系統(tǒng)供半徑最好在150m，這是為了保證每個(gè)用戶(hù)都可以擁有穩(wěn)定的0.4kV的可靠性電壓，為每400位用戶(hù)鋪設(shè)一所變電中心。

2.3 中壓配電方式

經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放的長(zhǎng)期現(xiàn)代化建設(shè)以來(lái)，放射形式的接線方式和樹(shù)干形式的線路接線方式使我們10kV中壓供配電新電力系統(tǒng)大部分情況下所采用的，這兩種線路接線方式長(zhǎng)期以來(lái)很穩(wěn)定合理地適用于人們住宅家庭需求。不過(guò)，近些年來(lái)，我們社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，加上整體科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，這兩種方式對(duì)住宅區(qū)家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)已經(jīng)很難適應(yīng)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們的需求，特別是當(dāng)下供配電的穩(wěn)定安全性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面已經(jīng)落后于住宅區(qū)用戶(hù)的需求。

目前看來(lái)，還式供配電電力系統(tǒng)可以滿(mǎn)足住宅區(qū)用戶(hù)的大部分需求。閉環(huán)式電路運(yùn)行起來(lái)會(huì)導(dǎo)致干線中行路環(huán)流，這是由于其兩邊電源的電壓不一樣所導(dǎo)致?？傊袎号潆婋娐返脑O(shè)計(jì)要以確保線路安全性和穩(wěn)定性為前提，考慮住宅區(qū)的地形特點(diǎn)、氣候條件、鋪設(shè)面積等因素，為住宅區(qū)家庭用戶(hù)建設(shè)最適合和最可靠的供配電線路。

3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

3.1 自動(dòng)化調(diào)度的實(shí)現(xiàn)

電力系統(tǒng)主接線及其中各電力設(shè)備的參數(shù)是已知的，可事先將它們輸入到調(diào)度計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣，只要將電力系統(tǒng)中的各斷路器的實(shí)時(shí)狀態(tài)送到調(diào)度計(jì)算機(jī)，再通過(guò)執(zhí)行一定的程序就可以確定電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。因此，也可以說(shuō)表征電力系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的信息是通過(guò)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程的遙信功能送到調(diào)度中心的。電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括機(jī)組有功功率、母線電壓、線路潮流等是通過(guò)電量采集、變換，然后通過(guò)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的遙測(cè)功能傳輸?shù)秸{(diào)度計(jì)算機(jī)的。

3.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的功能

目前，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的功能包括電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力系統(tǒng)安全分析和安全控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷測(cè)試、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制盒電力系統(tǒng)負(fù)荷管理。電力系統(tǒng)監(jiān)視控制的功能是通過(guò)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)視及對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備進(jìn)行操作控制。它為自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全分析等高層次功能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種實(shí)用性支持，如畫(huà)面管理、人機(jī)交換管理、制表打印管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、計(jì)算機(jī)通信管理等程序。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制功能的一種重要條件。

4 配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)

4.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和概念

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視、協(xié)調(diào)、和運(yùn)行配電系統(tǒng)的部分元件和全部元件的一個(gè)完整的信息采集、傳遞與處理的集成自動(dòng)化系統(tǒng)。按DAS的基礎(chǔ)性功能，可以分成以下幾個(gè)功能：1）自動(dòng)控制功能。主要包括自動(dòng)母線分段和自動(dòng)抄表等控制功能；2）數(shù)據(jù)采集與處理功能。數(shù)據(jù)采集與處理時(shí)各種控制及管理的依據(jù)；3）人工控制功能。在配電網(wǎng)中，即使自動(dòng)化程度再高，也仍然存在若干人工控制及操作；4）保護(hù)功能。指變電站、饋電線的各種保護(hù)；5）負(fù)荷管理功能。包括對(duì)負(fù)荷的控制、信息傳遞與記錄處理等；6）遠(yuǎn)方計(jì)量功能。包括負(fù)荷觀測(cè)、遠(yuǎn)方抄表、損壞檢測(cè)等；7）種管理、估計(jì)、計(jì)算的功能等。

4.2 配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

國(guó)外對(duì)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，注重設(shè)備質(zhì)量、配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃，從基礎(chǔ)自動(dòng)化到計(jì)算機(jī)配置，在自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，都能協(xié)調(diào)配套。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，國(guó)家大力支持對(duì)城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)的技術(shù)改造，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展、一次設(shè)備性能的改善，以及DAS實(shí)施后系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)性的提高均促使我國(guó)DAS系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用顯露出迅速發(fā)展的勢(shì)頭。

5 結(jié)論

目前我國(guó)城市住宅區(qū)的供配電電力系統(tǒng)世紀(jì)應(yīng)該本著滿(mǎn)足用戶(hù)需求的原則，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，確保住宅區(qū)周邊環(huán)境和氣候條件不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成影響，慢慢實(shí)現(xiàn)我國(guó)住宅區(qū)供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化，提高人民的生活質(zhì)量。

[1]蘇宏升.現(xiàn)代住宅區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].甘肅科技，2000，16(1)：16-17.

[2]陳芳云.城市居民住宅區(qū)供配電設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(8)：150-150.

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