摘要：近些年，我国高层建筑大量涌现，同时，城市基础建设越来越丰富，城市功能逐渐走向复杂化，这就对电力电缆走廊以及变电站出线间隔带来了很大的挑战，配网自动化开关站的应用在优化配电网方面是非常好的对策，因此，在城市配网规划过程中，可以根据实际需求考虑投资建设配网自动化开关站，避免变电站间隔不足的情况，另一方面，也可以增加城市配网构建的灵活性。
关键词：自动化开关站；设置原则；设计及应用
引言
目前来看，我国10kV开关站大部分采用手动或者电动的真空负荷开关或者SF6开关，但是，这两种开关都不能实现线路的自动监测、选择性断开故障以及自动分合闸功能，一旦发生故障，很难在短时间内找到故障位置，发现故障原因，花费大量的故障抢修时间，造成供电线路停运，并且整个抢修过程需要大量工作人员在场，人员安全性低，线路运行维护困难，供电可靠性低，将严重影响居民的生活和工业生产。
一、配网自动化开关站建设的必要性
配网自动化开关站作为城市电网其中一项智能化的基础设施，在配网中扮演着电能二次分配的角色，也可以视作为变电站母线的延伸，可以扩展变电站10kV母线，有效地“增加”10kV出线间隔。随着城镇化的推进，大型的商住小区和大型的工业园不断增加，区域用电负荷不断增大，按照供配电原则，商住小区需配置环网型接线方式，大型的商住小区和工业园负荷较大，需要将电能重新分配和控制，新建10kV自动化开关站可以完全满足要求，从而实现故障区域的自动切断，迅速恢复供电、数据通信、数据采集、运行维护、电力调度等功能。
二、自动化开关站设置原则
配网接线模式在“N供一备”的网架接线方式中是非常普遍的，这种配网接线的模式具有较高的可靠性，在负荷不断变化，逐渐增高的区域，当负荷处于较低水平时，可先按单环网供电，当负荷逐渐发展至较高水平，就应该逐步向两供一备及三供一备过渡。然而，在这个发展过程中，对于构建网架要注意“布点”合理，“布点”也就是配网自动化开关站设置地点，不恰当的布点，有可能给网架的过渡造成不利影响。根据对负荷的预测、用电性质以及建筑面积，自动化开关站的设置应该遵循以下原则：
（1）住宅用地建筑面积超过6万平方米的应配置主干开关站，建筑面积每增加8万平方米应增加配置1间主干开关站。
（2）住宅用地建筑面积超过40万平方米的应配置联络开关站，建筑面积每增加60万平方米应增加配置1间联络开关站。
（3）商业、办公用地建筑面积超过3万平方米的应配置主干开关站，建筑面积每增加4万平方米应增加配置1间主干开关站。
（4）商业、办公用地建筑面积超过20万平方米的应配置联络开关站，建筑面积每增加30万平方米应增加配置1间联络开关站。
三、10kV自动化开关站的设计及应用
1、自动化开关站的主接线设计
自动化开关站电气主接线有单母线接线、单母线分段接线和双母线接线三种方式。在没有重要负荷的自动化开关站，选择单母线接线方式，两路电源进线。从不同变电站不同母线接出的两路馈线，可有8～12路的出线。在负荷等级较低的自动化开关站，可以选择单母线分段接线，两路进线，每段母线都分别有一路进线，还可以选择从两段母线分别接出馈线的方式。
按照在电网中的功能，配网自动化开关站可以分为环网型和终端型。环网型自动化开关站主要应用在城市，每段母线有2路电源进线间隔，其他为出线间隔，具有电力交换和线路分段的主要功能，可以在城市配网中调整运行方式。环网型自动化开关站常以“手拉手”头尾相接的方式进行环网，位于主干线上的分线客户灵活性很好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆环网型自动化开关站又可分为单母线接线和双母线接线两种，前者是按照单环运行的自动化开关站，后者是按照双环运行的自动化开关站。在有重要负荷、负荷密度大的自动化开关站，可以选择双母线，四路进线，每条母线两路进线。这种方式不仅能够提高开关站的供电能力，还能保障重要负荷供电。配网自动化开关站实现了母线延伸，利用两个变电站10kV出线间隔形成了最多达12个出线间隔，合理利用间隔，避免造成原来“间隔占用，负荷剩余”的情况。
2、电气二次部分设计
2.1直流系统
选好电源类型，优选蓄电池，其容量要达到两小时故障放电时长，可以尝试选择采用单体长寿命免维护蓄电池，同时配上高频开关充电设备，安装直流绝缘自动监测设备，附加通讯接口。
2.2配电自动化设备
DTU和通信设备是配网自动化的核心设备，配网自动化方式为主站集中式馈线自动化，通过三遥站所终端把采集到的A相电流、C相电流、零序电流、开关位置、地刀位置、远方/就地信息等数据传送至后台配网主站，主站通过收集到的现场信息，判断配电网运行状态，精确完成短路、接地故障定位、故障隔离和非故障区域恢复供电，提高供电可靠性。
2.3测量回路
开关站环入、环出间隔一次设备需加装A、C两相电流互感器，两段母线PT容量均为1kVA。环入、环出、出线间隔增加零序电流互感器。进线相CT采用变比为600/5A，准确级为0.5S；馈线相CT采用变比为200/5A，准确级为0.5S；零序CT采用变比为75/5A，准确级为5P10。容量为5VA的电流互感器。不能提供母线电压采集的站点，可加装10\0.1kV50VAPT，以满足母线电压的采集。
3、无线通讯与遥控设计
在调度或变电所放置无线监控器，开关站和无线监控器中分别设置GSM-TU无线终端通讯装置，就可以构成开关站和无线监控器之间的无线通讯模式。无线通讯器件的核心是2套内嵌GSM-Modem的GSM-RTU无线终端通讯装置DR1/DR2，它们利用GSM网络的短信息业务，将开关站K与监控计算机CP构成一个远距离的数据传输平台。
开关站遥控通讯的可靠性在其运行中是非常关键的。为了提高保障通讯的可靠性，最关键的技术是通讯信息编码和二次确认，也就是说发出的信息含有特殊密码，当开关站收到信息后进行确认并回传，要求对方再次传输相同内容，然后进行二次确认，接着才能开始执行命令。根据实际运行效果我们可以发现：这种通讯保密措施的实施，可以在最大程度上避免其他手机误拨的错误信息，以及电力机车通过时受电弓与接触网之间电弧产生的无线电干扰。
利用网络通讯对一次开关站的遥控时间进行设置，时间长度取决网络当时的繁忙程度。根据实际情况的研究可以发现：最合适的遥控时间为20-40s，比传统的远动系统传递速度要快很多。如果命令发出之后，规定时间内没有收到回传信息，应该再次发出遥控命令，当开关站接收到遥控命令后，执行第一个遥控命令，对于后面的重复命令应该忽略，不需重复执行。如果开关站状态的上传信息因为网络繁忙延误了，可以通过远程无线监控器进行查询，要求开关站重新上传信息进行显示。
结语
自动化开关站具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点，可以在最短的时间内将故障隔离，并恢复供电，同时，通过其自动化功能的应用，还可以准确对故障位置进行定位，并分析故障原因，实现与电网的通信功能，减少运行中的人员消耗，提高运行效率。另一方面，自动化开关站的二次系统十分完善、稳定，自动化设备都具有非常好的性能，从整体上看，完全可以满足配网系统的可靠性，并且自动化开关站维护简单，值得广泛推广。
参考文献：
[1]郭国太.10kV智能开关站技术应用[J]电气技术，2016（12）.
[2]刘永华.浅谈10kV自动化开关站的设计及应用[J]山东工业技术，2016（12）.
[3]潘晨亮；童克诚.10kV开关站两种特殊接线保护配置及整定的研究[J]科技创新导报，2016（08）.
论文作者:卢迪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：母线论文; 接线论文; 负荷论文; 间隔论文; 故障论文; 建筑面积论文; 变电站论文; 《电力设备》2017年第26期论文;