劉偉堅

摘要：城市配網(wǎng)系統(tǒng)在城市建設(shè)的過程中發(fā)揮著重要的作用。配網(wǎng)自動化技術(shù)對配電系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量有著極大的影響，良好的自動化配電技術(shù)能夠提高電網(wǎng)整體的運行效率，為用戶提供安全穩(wěn)定的電力。文章從供電穩(wěn)定性和可靠性的角度出發(fā)，對10kV自動化配網(wǎng)的設(shè)計和應(yīng)用提出了相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：供電可靠性；10kV自動化配網(wǎng)；城市配網(wǎng)系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化；供電網(wǎng)絡(luò) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）22-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.006

工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及社會經(jīng)濟水平的不斷提升使得全社會的用電需求量也在相應(yīng)的上升，與此同時，對供電網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性也提出了更高的要求。配網(wǎng)的自動化技術(shù)是確保配電系統(tǒng)運行效率和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此也是當前相關(guān)電力研究人員重點研究的方向。本文以10kV電網(wǎng)為例，分析了配網(wǎng)自動化技術(shù)的設(shè)計和應(yīng)用方式。

1 配網(wǎng)自動化的相關(guān)概念

所謂的配網(wǎng)自動化是指綜合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)、電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等現(xiàn)代化科學技術(shù)電網(wǎng)運行模式，它能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)的在線與離線管理，提高電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性和效率。配電網(wǎng)的自動化管理具體包括的內(nèi)容有變電站的自動化、設(shè)備調(diào)度自動化、管理自動化等部分。應(yīng)用配電網(wǎng)自動化技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)的自動化管理，還為促進配電網(wǎng)向智能化管理發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，并提高了電網(wǎng)整體的運行效率和穩(wěn)定，為用戶提供更高質(zhì)量的電能，減少了電網(wǎng)維修的頻率和成本，能夠為電力企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益，因此在近年來配電網(wǎng)的自動化管理技術(shù)受到了人們廣泛的關(guān)注。

2 當前配電系統(tǒng)存在的主要問題

2.1 供電設(shè)備老化嚴重

當前我國使用的供電設(shè)備都已經(jīng)有了較長的使用時間，很多設(shè)備都出現(xiàn)了嚴重的老化問題，其中一些使用頻率較高的設(shè)備，如變壓器、高壓開關(guān)、電纜等設(shè)備的老化程度尤為嚴重。甚至還存在設(shè)備已經(jīng)到了使用年限，但還在進行使用的現(xiàn)象。這給配電網(wǎng)的運行帶來了極大的安全隱患。

2.2 配電網(wǎng)設(shè)計思想落后

我國的配電網(wǎng)設(shè)計理念嚴重落后于世界先進水平：首先，在設(shè)計規(guī)劃上缺乏整體的規(guī)劃理念，配電的結(jié)構(gòu)單一，布局不科學；其次，許多低壓配電網(wǎng)仍然采用0.4kV的低壓母排并聯(lián)的方式進行電網(wǎng)的連接，電源的切換過程十分復雜繁瑣，無法確保供電的穩(wěn)定性；最后，大多數(shù)備用電源的用量不到主供電源的一半，無法切實地起到應(yīng)急的作用，甚至部分地區(qū)還在采用10kV和0.4kV架空線供電的方式，極大地限制了供電效率的

提高。

2.3 建設(shè)資金不足

我國在配電線路設(shè)計思想上的落后決定了我國對配電系統(tǒng)建設(shè)更新的重視不足，因此在配電系統(tǒng)的建設(shè)中往往存在資金不足的現(xiàn)象，配電網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量也無法得到有效的提高。

3 10kV自動化配網(wǎng)的設(shè)計和應(yīng)用

3.1 切投控制

要實現(xiàn)對配電網(wǎng)的自動化控制，不僅需要設(shè)計科學有效的控制計劃和方案，還需要采取一定的線路補償措施對電網(wǎng)中的有功和無功功率進行補償，只有這樣才能切實的保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。需要對配電網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)進行一定的檢測，若檢測發(fā)現(xiàn)實際的控制投切參數(shù)與設(shè)計方案中的參數(shù)有出入，安裝在配電網(wǎng)中的補償器就會收到自動化控制系統(tǒng)發(fā)出的信號，執(zhí)行切除的任務(wù)，從而對故障進行自動的檢測和排除，維持系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。若沒有檢測到數(shù)據(jù)的異常，補償器會收到控制系統(tǒng)的投入命令，并開始進入下一項工作。通過這樣的檢測過程，系統(tǒng)的安全性就有了更好的保障。當系統(tǒng)中的無功功率出現(xiàn)小于0的現(xiàn)象時，就說明系統(tǒng)中出現(xiàn)了無功反送的問題，這是由于過度補償所產(chǎn)生的，這時需要及時地啟動已經(jīng)處于投入狀態(tài)的電容器，消除過度補償?shù)膯栴}。

3.2 通信協(xié)議

通信協(xié)議在配電網(wǎng)中的作用主要是對控制器以及控制系統(tǒng)進行一定的管理和規(guī)范，因此，設(shè)計好通信協(xié)議也是十分重要的。在通信協(xié)議中應(yīng)當包括對各種數(shù)據(jù)的詳細說明，并能夠及時地傳輸給控制系統(tǒng)，確保信號表述的清晰和準確，防止出現(xiàn)系統(tǒng)操作失誤的現(xiàn)象。上位機與下位機之間信號傳輸?shù)姆绞街饕ㄒ韵氯N：首先，對系統(tǒng)投切的合理控制，也就是說在下位機接受到由上位機發(fā)出的指令和信號后，能夠準確及時地啟動投切動作。只有當數(shù)據(jù)包含了一定的狀態(tài)信息時，才能確保信息傳輸、應(yīng)用、反饋時的準確性與時效性；其次，對數(shù)據(jù)包的連續(xù)確認。當上位機發(fā)出三次指令后，若控制器仍沒有做出任何響應(yīng)，就說明系統(tǒng)發(fā)生了故障，信號無法被有效地傳輸出去。若檢測結(jié)果顯示系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，就排除了系統(tǒng)故障的可能，上位機做出的指令就能夠得到及時的反饋，通信過程能夠順利展開；最后，參數(shù)回復。電容器的運行狀態(tài)是能夠被控制器實時監(jiān)控的，并且控制器能夠根據(jù)電容器的運行狀況下發(fā)相應(yīng)的操作指令，控制下位機進行投切。與此同時，下位機需要將自身的運行參數(shù)及時地反饋給上位機。通信協(xié)議的設(shè)計應(yīng)當保障通信網(wǎng)絡(luò)與配電線路的有效結(jié)合，當前在最常用的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為EPON系統(tǒng)。EPON系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

4 10kV自動配網(wǎng)的應(yīng)用分析

4.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

在配電網(wǎng)的自動化管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控是一個重要的環(huán)節(jié)。具體的工作內(nèi)容是對電網(wǎng)運行中的各種相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集，并做好整理和分析的工作。在配電網(wǎng)的運行過程中，要對其運行狀態(tài)進行全面的監(jiān)管，對各種運行的數(shù)據(jù)進行及時的記錄，從而為配電網(wǎng)今后的管理提供良好的參考。

4.2 故障診斷與斷電管理系統(tǒng)

故障診斷和斷電管理系統(tǒng)是根據(jù)用戶的通信狀況以及用戶的信息反饋，對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行全面的檢查和診斷，并對電容器的切投進行控制，確保系統(tǒng)中的故障能夠得到及時的解決，防止故障的進一步惡化，造成更加嚴重的損失。此外，故障診斷和斷電管理還能讓檢修人員在最短的時間內(nèi)了解更多故障發(fā)展的狀況，從而制定合理的應(yīng)對措施，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)進行記錄，提高日后故障檢修的效率。

4.3 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)也是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。地理信息系統(tǒng)中的信息主要是通過變電站、變壓器、用戶等將獲取的地理信息傳送到管理系統(tǒng)中，并通過配電系統(tǒng)中的設(shè)備管理機制，對獲取的信息進行整合與分析，從而為配電網(wǎng)的自動化管理提供必要的數(shù)據(jù)和信息支持。有了地理信息作為支撐后，配電網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)不僅能夠完成常規(guī)的任務(wù)，還能實現(xiàn)對營業(yè)系統(tǒng)電費的管理、電氣設(shè)備負載的管理，并能夠根據(jù)實際需求，形成科學合理的供電方案，從整體上提高配電網(wǎng)的工作質(zhì)量和效率。

4.4 故障投訴電話

許多的配電網(wǎng)中都設(shè)置了相應(yīng)的故障投訴電話。設(shè)置故障投訴電話的主要目的就是能夠為用戶提供信息反饋的渠道，從而及時的了解電網(wǎng)的運行狀況，對出現(xiàn)的故障進行及時的檢修，彌補自動控制系統(tǒng)中信息采集的缺陷，提高配電網(wǎng)的性能。將信息采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析以及監(jiān)控系統(tǒng)進行結(jié)合使用，并加入無線通信技術(shù)能夠為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)，對電網(wǎng)的調(diào)度和管理也將更高效合理。此外，故障投訴電話的設(shè)置還能提高故障定位的準確性，從而加強維修的效果。配電網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)中的模塊是采用相互獨立的設(shè)計方式，但又彼此聯(lián)系，確保了整體的功能，并能夠促進配電網(wǎng)自動化的進一步發(fā)展。

5 10kV配網(wǎng)的軟件設(shè)計及應(yīng)用

10kV配網(wǎng)的自動化控制系統(tǒng)軟件主要分為兩個部分，分別是監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控系統(tǒng)包括后臺監(jiān)控程序、人機界面、協(xié)議轉(zhuǎn)換程序等部分。監(jiān)控軟件主要使用微軟公司研發(fā)的Windows XP Professional操作系統(tǒng)下的軟件，后臺控制軟件則使用InControl軟件。InControl屬于多任務(wù)操作軟件的一種，且具有較高的實時性。與一般的PLC軟件相比，InControl具有更高的開放性和伸縮性，它能夠提供三種編程語言，并且對各國的編程語言都有較高的兼容性。自從InControl軟件在配電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用以來，系統(tǒng)的故障處理和恢復效率就得到了明顯的提高，并且能夠處理的故障類型也更加多樣化。InControl采用的是圖文結(jié)合的控制方式，其中又分為中壓配電環(huán)網(wǎng)、低壓系統(tǒng)開關(guān)、警告信號等幾個部分，能夠直觀清晰地反映出系統(tǒng)的運行狀態(tài)，顯示出電壓、電流等相關(guān)的參數(shù)。數(shù)據(jù)庫的部分則包括報表、警告信號、參數(shù)運行曲線等內(nèi)容。利用數(shù)據(jù)庫可以對任何設(shè)備在任何時間產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進行隨時的查詢，從而極大地方便了管理人員的查詢。根據(jù)歷史的數(shù)據(jù)信息還能夠生成數(shù)據(jù)曲線，對系統(tǒng)的運行趨勢進行預測和分析。

6 結(jié)語

配電網(wǎng)的自動化控制系統(tǒng)對于提高電網(wǎng)的運行質(zhì)量和效率有著顯著的促進作用。在配電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，要根據(jù)供電網(wǎng)自身的實際情況以及對供電的要求，制定最合理優(yōu)化的方案。相關(guān)部門和人員要重視對配電網(wǎng)的自動化建設(shè)，提高10kV配電網(wǎng)的安全有效運行。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）