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        淺析農(nóng)村電網(wǎng)配電自動化建設方向及預期成效

        2019-09-10 12:43:19史鳳齊
        E動時尚·科學工程技術 2019年5期
        關鍵詞:農(nóng)村電網(wǎng)配電自動化建設

        史鳳齊

        摘 要:近年來,國家加快了電網(wǎng)建設的步伐,電網(wǎng)智能化的發(fā)展是在配網(wǎng)自動化的基礎上實現(xiàn)的,特別是對于農(nóng)村電網(wǎng),由于其具有自身的特點,所以其與城市配電網(wǎng)建設還存在著較大的差異。經(jīng)過這些年的農(nóng)網(wǎng)改造,我國農(nóng)村電網(wǎng)取得了快速發(fā)展,基礎設施水平大幅提升,有效推進了農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動化實施進程,確保了農(nóng)村電力安全生產(chǎn),實現(xiàn)了人性化的電力服務以及高效益的運行狀態(tài),在促進農(nóng)網(wǎng)改造升級方面有著十分關鍵的意義。

        關鍵詞:農(nóng)村電網(wǎng);配電自動化;建設

        配電自動化是保證供電可靠性、提高電網(wǎng)供電能力的有效途徑。目前對配電自動化的研究主要側(cè)重在城市配電網(wǎng),而對農(nóng)村配電自動化的研究相對較弱。隨著農(nóng)村用電負荷增長迅速,對農(nóng)網(wǎng)的建設標準需要提出更高的、新的要求,按照新的建設標準和要求實施升級改造,提高電網(wǎng)供電能力和電能質(zhì)量。

        一、農(nóng)村配電網(wǎng)自動化建設背景

        中國農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平與城市相比還有相當大的差距,農(nóng)網(wǎng)有以下特點:地域分布廣、范圍大、負荷分散的特點。農(nóng)村電網(wǎng)點多面廣,農(nóng)網(wǎng)末端地形、地貌相對復雜,電網(wǎng)運行環(huán)境相對惡劣。通信和信息自動化水平低。通信手段多以電力載波或微波為主,只局部用光纖,抗干擾能力弱,可靠性差;同時,安全、營銷、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)沒有實現(xiàn)一體化,使得信息流的價值和工作效率偏低。電力專業(yè)人員素質(zhì)整體偏低。

        二、系統(tǒng)構架模式

        1.總體構架模式。目前在配電網(wǎng)自動化建設過程中,其總體結(jié)構模式通以三層結(jié)構為主,分別為主站、子站和終端。這其中子站在饋線較少的情況是可以不進行設置的。根據(jù)目前農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設的特點,自然村逐漸在消失,而中心村開始逐漸形成,這樣在城鎮(zhèn)化建設過程中電力負荷則會越來越向集中化發(fā)展,所以為了有效的提高數(shù)據(jù)采集可靠性和實時性,則需要采用三層建設來確保配電網(wǎng)自動化的水平。

        2.配電主站系統(tǒng)。在配電網(wǎng)系統(tǒng)建設過程中,其最為核心的部分即是配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng),其基本功能為數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和配電網(wǎng)拓撲分析應用、信息交互等功能,而且還可以在配電網(wǎng)進行調(diào)度指揮和生產(chǎn)管理提供相關的技術支撐。在配電自動化主動系統(tǒng)的建設過程中,從管理上可將建設模式分為調(diào)配—體主站系統(tǒng)模式和獨立配電主站系統(tǒng)模式,在中小型配電網(wǎng)中多采用調(diào)配一體主站系統(tǒng)模式,其不僅具有共享的支撐軟件平臺,而且系統(tǒng)的軟件和硬件還可以實現(xiàn)資源的有效共享,有效的減少了運行維護的費用。目前在農(nóng)村配電網(wǎng)主站系統(tǒng)建設和規(guī)劃過程中通常有三種一體化的方式可以選擇,即調(diào)度、配電、集控和GIS一體化、調(diào)度、配電和集控一體化,還有調(diào)度和配電—體化模式。

        3.配電子站與配電終端。(1)配電子站。配電子站是配電自動化系統(tǒng)的中間層,一般配置在變電站或重要的開閉所內(nèi)。它在配電自動化系統(tǒng)中起區(qū)域性數(shù)據(jù)匯集節(jié)點的作用。配電子站上與配電主站,下與配電終端,相互通信交換信息,完成對配電終端的數(shù)據(jù)采集與控制功能,向主站進行轉(zhuǎn)發(fā);同時,接收主站的各種命令,完成各種操作任務。配電子站,根據(jù)不同的應用環(huán)境以及用戶對子站功能的不同需求,可以有兩種模式:監(jiān)控功能型子站和通信匯集型子站。通信控制型配電子站,子站功能比較簡單、可靠、免維護,適用于無人值班的變電站或開閉所內(nèi)。FA故障自動處理集中在配電主站進行處理。考慮到農(nóng)村電網(wǎng)人員素質(zhì)低,采集數(shù)據(jù)多,建議采用通信控制型配電子站。(2)配電終端。配電終端設備是配電自動化系統(tǒng)的幕礎,用于配電開關、配電變壓器、等配電設備的監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)控對象不同,配電自動化遠方終端設各可分為:饋線遠方終端包括訂PTU(安裝在配電網(wǎng)饋線回路的柱上、開關規(guī)等處)和DTU(安裝在開閉所、配電所等處)、配變遠方終端TTu(安裝于配電變壓器處)。配電終端應根據(jù)一次系統(tǒng)具體設備、用戶功能要求以及終端設備性價比進行選擇,但要尤其注意選擇配電終端時,應該選用擴展性好的,支持多種故障算法的配電終端,這樣才能做到隨著電網(wǎng)結(jié)構的變化,饋線自動化模式隨著變化,而不必對原配電終端進行更換或改造從而造成重復投資。

        4.饋線自動化系統(tǒng)。農(nóng)村配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要有以下三種控制模式:就地控制有重合器模式、重合器和分段器模式、點對點通信模式。這三種模式存在一個共同的問題:沒有主站,系統(tǒng)孤立,無法對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,不能從全局出發(fā)提供最優(yōu)的網(wǎng)絡重構方案。但無需架設通信通道,投資少維護方便。在用電質(zhì)量要求不是很高的地區(qū),可考慮采用此方案。遠方集中控制模式由變電站出線斷路器、各柱上負荷開關、饋線監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡、配電主站組成。每個開關或環(huán)網(wǎng)柜的饋線監(jiān)控終端要與配電主站通信,故障隔離操作由配電主站以遙控方式集中控制。該模式可避免饋線出線開關多次重合,能快速準確定位和隔離故障,并能實現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟供電。但系統(tǒng)投資較大,F(xiàn)A功能完全依賴于配網(wǎng)通信系統(tǒng),對通信系統(tǒng)可靠性要求較高。遠方與就地控制相結(jié)合的FA方案。農(nóng)村配網(wǎng)接線復雜,應根據(jù)配網(wǎng)接線方式因地制宜選用FA控制模式,即對于電力環(huán)路網(wǎng)絡結(jié)構,采用遠方控制模式;對于放射形網(wǎng)絡,選用就地控制模式。即以遠方控制模式為主,就地控制模式為備用。這種組合型控制模式的關鍵是FTu的功能必須滿足組合型FA控制模式的需求。

        三、農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動化工程實現(xiàn)方案

        1.建設目標。根據(jù)“配電自動化建設與改造”的總體要求,下面分別從配網(wǎng)設備、主站、通信各方面對建設目標進行了細化:(1)配網(wǎng)設備自動化改造目標包括將10 kV線路絕緣化率提高到100%;將10 kV電壓合格率提高到99.95%;將10 kV線損降至3.0%;將供電可靠率提高到99.99%;將線路N-1率提高到100%;實現(xiàn)10 kV配網(wǎng)線路全范圍自動化;(2)主站建設目標包括遵循IEC 61968/IEC 61970國際標準,能完成配電SCADA、饋線自動化等基礎功能,其軟件平臺能接納和處理大于50萬點實時數(shù)據(jù)量,符合農(nóng)村配電網(wǎng)未來8~10年的發(fā)展需要。(3)通信系統(tǒng)建設目標包括基于光纖及無線網(wǎng)絡緊耦合組網(wǎng)方式,做到配電自動化終端及主站之間進行實時可靠的信息傳輸,做到各類配電自動化通信業(yè)務的承接,做到各類通信方式統(tǒng)一接口、規(guī)范以及網(wǎng)管;建設配電通信網(wǎng)一體化管理平臺,通過將其納入到主網(wǎng)通信監(jiān)控系統(tǒng)中,將各種通信設備和網(wǎng)內(nèi)資源都歸入統(tǒng)一的管理,方便操作且節(jié)省成本。

        2.配電自動化主站改造。(1)整體要求:硬件通過使用開放式、分布式架構,遵循可擴容升級、方便維護的要求,使系統(tǒng)可接納和處理的信息容量符合配電網(wǎng)自動化發(fā)展的需求,且擴容升級無需再進行大規(guī)模改造。應用軟件適應硬件升級,無需另外修改,同時軟件升級也不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性并兼容原有硬件設備。(2)通信要求:所有系統(tǒng)內(nèi)通信都遵循國際標準和工業(yè)標準,符合國網(wǎng)二次安防要求。(3)硬件要求:充分考慮農(nóng)村電網(wǎng)現(xiàn)在及未來配電自動化系統(tǒng)建設對硬件的需求。(4)配置方案:主站系統(tǒng)采用雙網(wǎng)冗余配置,系統(tǒng)要求完全跨平臺實現(xiàn),構成包括服務器(前置采集/SCADA服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、應用服務器、Web服務器等)、工作站(調(diào)度員工作站、維護工作站、報表工作站等)以及物理隔離裝置、防火墻、局域網(wǎng)絡設備、對時裝置及相關外設等。

        通過農(nóng)村配電網(wǎng)自動化建設,可以縮短農(nóng)村供電線路故障后的停電時間,加快恢復供電,可以大大提高供電可靠性,從而達到為建設社會主義新農(nóng)村提供穩(wěn)固電力保證的目標。

        參考文獻

        [1]郭軍.配電網(wǎng)自動化技術[M].機械工業(yè)出版社,2016.

        [2]劉濤.中小型配電自動化系統(tǒng)構架模式的設計與實現(xiàn)[D].南京理工大學.2016

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