明亮　聶文昭　任坤龍

【摘 要】隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)供配電網(wǎng)工作的可靠性要求持續(xù)提高。傳統(tǒng)的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足要求，而雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)因成本及通道資源的原因又難以實(shí)現(xiàn)，因此基于環(huán)間聯(lián)絡(luò)和配電自動(dòng)化的高可靠性配電方案成為研究熱點(diǎn)。本文首先對(duì)多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接的優(yōu)勢(shì)及其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)原理的進(jìn)行了介紹，并結(jié)合配電自動(dòng)化技術(shù)，從配電自動(dòng)化要求、聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置的選擇、方案的硬件配置以及相應(yīng)的技術(shù)要求等幾個(gè)方面對(duì)配電自動(dòng)化進(jìn)行的分析研究。

【關(guān)鍵詞】多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò) 配電自動(dòng)化 配電網(wǎng)

1前言

目前，我國(guó)大部分城市采用的電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)僅僅是單環(huán)狀的。這種電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)已滿足不了“N-1-1”標(biāo)準(zhǔn)，而且在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，電網(wǎng)技術(shù)不斷提高，人們更傾向于使用可靠性高的供電，不希望出現(xiàn)停電。單環(huán)狀的電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足這種可靠性需求。但進(jìn)行可靠性高的雙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改造因?yàn)槌杀炯巴ǖ蕾Y源的限制難以實(shí)現(xiàn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)較低成本的可靠性提高，可以對(duì)原有網(wǎng)架進(jìn)行利用，建立環(huán)間聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)的基本原理是在多個(gè)單環(huán)網(wǎng)之間，通過(guò)增加一路備用聯(lián)絡(luò)，將各網(wǎng)路聯(lián)接起來(lái)，形成多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合配電自動(dòng)化技術(shù)，將兩者的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合起來(lái)，形成新型大型高可靠性配電網(wǎng)。本文主要對(duì)多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接的優(yōu)勢(shì)及其結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了介紹，同時(shí)結(jié)合配電自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)新型配電網(wǎng)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究。

2 多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接的優(yōu)勢(shì)及其結(jié)構(gòu)原理

目前大部分城市的配電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式采用開環(huán)，并提供雙電源配置，在其中一路電源失效的時(shí)候只需將閘門倒板過(guò)來(lái)就可恢復(fù)正常的區(qū)域供電，但其正常運(yùn)行負(fù)載率只能達(dá)到50%。而多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接由多個(gè)環(huán)網(wǎng)單元組成，環(huán)網(wǎng)單元能夠?qū)崿F(xiàn)兩路電源進(jìn)線，以及正常情況下的四路電源出線，還可根據(jù)實(shí)際情況增加出線。雖然沒有提高主干線路的正常運(yùn)行負(fù)載率但經(jīng)濟(jì)性較高，更大的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)移能力大大提高，運(yùn)行可靠性增加，同時(shí)提高了故障及多重檢修情況下電纜網(wǎng)運(yùn)行的靈活性。

多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)是將多個(gè)單獨(dú)的單環(huán)網(wǎng)通過(guò)一路備用聯(lián)絡(luò)線連接起來(lái)。備用聯(lián)絡(luò)線具有與主干線一樣的線徑，通常通過(guò)順序開合兩端的聯(lián)絡(luò)開關(guān)實(shí)現(xiàn)正常充電運(yùn)行。每一環(huán)網(wǎng)具有三路電源，包括兩路主用及一路環(huán)間聯(lián)絡(luò)備用，可使得中壓線路達(dá)到“N-1-1”標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)不占用電源站出線的間隔資源；基于二級(jí)雙電源模式的這種單環(huán)網(wǎng)采用的主用電源出自相同電源站，進(jìn)行多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接可以實(shí)現(xiàn)不同電源站的電源提供，這樣大大提高了電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)于上級(jí)電源站全站失電時(shí)的抵抗能力。相比于其它環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)只需一路聯(lián)絡(luò)線，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)中小容量用戶的集中配供電。從而節(jié)約配電系統(tǒng)的出線資源，同時(shí)降低了舊系統(tǒng)的改造成本，改造難度也相對(duì)較小。

3配電自動(dòng)化技術(shù)

配電自動(dòng)化技術(shù)早在20世紀(jì)70年代就由國(guó)外提出的相應(yīng)的概念。近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)用電的需求也快速增長(zhǎng)。相應(yīng)的對(duì)于供配電系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性的要求，也越來(lái)越高。配電自動(dòng)化技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。配電自動(dòng)化技術(shù)是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)集成應(yīng)用于電力系統(tǒng)，特別是配供電系統(tǒng)的新型控制技術(shù)。該系統(tǒng)能夠充分利用各集成技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配供電網(wǎng)路上各子系統(tǒng)或設(shè)備的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。通常應(yīng)用配電自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各子系統(tǒng)綜合程度較高的系統(tǒng)性工程。

4. 配電自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)

4.1配電自動(dòng)化要求

4.1.1饋線自動(dòng)化

饋線自動(dòng)化是指實(shí)現(xiàn)對(duì)配供電網(wǎng)中的高、中、低壓各等級(jí)范圍的電線網(wǎng)路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、故障診斷、故障隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能。這要求能夠?qū)┡潆娋W(wǎng)路的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)（如電壓、電流、功率及電量等遙信信息）進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)。相關(guān)的信息處理設(shè)備稱為線路終端。同時(shí)還需要遠(yuǎn)程控制開關(guān)來(lái)根據(jù)反饋回來(lái)的信息進(jìn)行判斷和控制，根據(jù)控制方式不同，其可分為集中式和分散式兩類。為了更好的完成配電工作，饋線自動(dòng)化控制還需要在配電網(wǎng)中增加無(wú)功功率補(bǔ)償和調(diào)壓設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。

4.1.2變電站自動(dòng)化

變電站自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的重要一環(huán)。考慮到變電站在供配電網(wǎng)路中的起著承上啟下的作用，因此其自身的自動(dòng)化程度對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的控制性能影響很大。變電站的自動(dòng)化主要要實(shí)現(xiàn)以下功能：電網(wǎng)中各電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程開關(guān)控制、與其它控制系統(tǒng)的互聯(lián)控制以及對(duì)通信數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單處理。

4.1.3用戶自動(dòng)化

用戶自動(dòng)化是自動(dòng)配電系統(tǒng)與用戶接觸的窗口，其自動(dòng)化程度的高低對(duì)于提高用戶的體驗(yàn)、方便用戶的使用至關(guān)重要。其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的電量需求及系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)和管理，以更好的實(shí)現(xiàn)供配電網(wǎng)路系統(tǒng)與用戶負(fù)載之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

4.1.4配電管理自動(dòng)化

配電管理自動(dòng)化是配電自動(dòng)化技術(shù)的核心，其主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)路的自動(dòng)控制和管理。隨著配電系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，其結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，數(shù)據(jù)信息處理能力也需要得到相應(yīng)提高。作為一個(gè)管理系統(tǒng)，其需要將配電網(wǎng)路中的設(shè)備、線路及其運(yùn)行情況與各網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)的地理信息、自動(dòng)繪圖功能結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)更快速準(zhǔn)確的信息處理和控制。同時(shí)，配電自動(dòng)化技術(shù)要求配電管理系統(tǒng)的集成度更高。它不光能夠完成對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)路系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集，還要能夠?qū)⑸显V各分系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)更高效的管理。這主要包括：配電設(shè)備管理，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，負(fù)荷管理，停電管理，計(jì)量計(jì)費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)分析，檢修管理等。

4.2確定聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置

多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)接結(jié)構(gòu)的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置的選擇對(duì)電纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)的投資成本及轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力等有著較大影響，它的選擇原則有性能最優(yōu)原則、保障重要負(fù)荷原則以及成本最小原則。其中性能最優(yōu)原則是為了實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)性能最佳，使出現(xiàn)單位負(fù)荷失電并無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)移的可能性降到最低，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的應(yīng)置于環(huán)網(wǎng)主干線的中點(diǎn)，此時(shí)該狀況可能性可降低75%；保障重要負(fù)荷原則是保證環(huán)網(wǎng)上的重要負(fù)荷盡可能離環(huán)間聯(lián)絡(luò)點(diǎn)或主干線兩端近一點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)該負(fù)荷所在處的失電及負(fù)荷無(wú)法轉(zhuǎn)移的可能性的盡可能的降低；成本最小原則是實(shí)現(xiàn)環(huán)間聯(lián)絡(luò)的建設(shè)成本最小，成本影響因素有多中但主要因素是聯(lián)絡(luò)線路的路徑長(zhǎng)短，因此理論上在聯(lián)絡(luò)線路路徑最短時(shí)成本最小，也就是將聯(lián)絡(luò)線設(shè)置在兩回單環(huán)網(wǎng)距離最近的兩點(diǎn)之間。

4.3方案硬件配置

按照常規(guī)配置上級(jí)電源站出線配置有保護(hù)裝置以及出線斷路器，同時(shí)還有控制單元FA；電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)遙信及遙測(cè)要求的必要裝備，環(huán)網(wǎng)應(yīng)配置帶有CT的負(fù)荷開關(guān)；終端工作電源需由配電自動(dòng)化終端提供，終端應(yīng)具有分布式自治功能同時(shí)終端還具有事件記錄、運(yùn)行信息采集、對(duì)時(shí)、遠(yuǎn)程維護(hù)和自診斷、通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能；配電控制單元FA可實(shí)現(xiàn)對(duì)出線斷路器合分閘的快速控制。在通信的安全性及可靠性要求下，綜合網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是必須的，同時(shí)需配備認(rèn)證加密過(guò)濾技術(shù)。

4.4技術(shù)要求

系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化原則，同時(shí)要具有較好的擴(kuò)展性和較高的可靠性，保證各相關(guān)系統(tǒng)的互聯(lián)互通及信息共享。系統(tǒng)軟件平臺(tái)的架構(gòu)一般采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這可以充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)路管理系統(tǒng)在多平臺(tái)，多設(shè)備上的交融互通，滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體建設(shè)目標(biāo)。另外，對(duì)于配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)兼容性和可持續(xù)性，以滿足未來(lái)發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)升級(jí)改造的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性的重視度越來(lái)越高，城市配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面的研究也日益增多，但有關(guān)多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究卻較少，本文以改進(jìn)傳統(tǒng)單網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性為目標(biāo)，對(duì)多環(huán)網(wǎng)路聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原理和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析研究。同時(shí)結(jié)合配電自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)基于兩者的配電自動(dòng)化方案進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。這主要是從配電自動(dòng)化要求、聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置的選擇、方案的硬件配置以及相應(yīng)的技術(shù)要求等幾個(gè)方面進(jìn)行的分析研究。這對(duì)于實(shí)際生活中自動(dòng)化配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)工作具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

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