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摘要：电力是现代社会不可或缺的能源之一，供电可靠性直接影响人们的日常生活和正常的社会秩序,配网自动化技术能够实现配电网络故障后快速恢复非故障断线路，能够极大的提高供电可靠性。本文针对电力系统配网自动化要求,提出了配电网的合理规划要求,对开关( 断路器) 的选型和控制中心与各开关( 断路器) 之间的数据通信方式进行了分析,对分布智能模式和集中智能模式的应用场合进行了比较,并对两种模式的优缺点进行了分析。
关键词：电力系统 供电可靠性 配网自动化 智能模式
一、配电网的合理规划
配网自动化的基本原理是将环网结构开环运行的配电网线路通过分段开关把供电线路分割成各个供电区域。当某区域发生故障时，及时将分割该区域的开关跳开，隔离故障区域，随后将因线路发生故障而失电的非故障区域迅速恢复供电，从而避免因线路出现故障而导致整条线路连续失电，大大减少了停电范围，提高了供电可靠性。因此，配电自动化对配电网规划提出了以下几点基本要求：
（1） 供电线路要连接成环网，且至少具备双电源，对供电密集区更要考虑构成多电源供电系统。
（2） 线路干线须进行分段
线路干线分段的目的是避免线路某处出现故障导致整条线路都连续失电，即通过分段开关的倒闸，将非故障区域负荷转移。分段的原则是：根据具体情况或按负荷相等，或按线长相等，或按用户数量均等原则。而且应考虑投资效益，一般线长在3km以内的宜分3 段，线路更长时分段不宜超过5 段。
（3） 若分段开关使用负荷开关而不使用断路器，可节省部分一次设备的投资。当线路发生故障后，分段开关的作用是隔离故障区域，而不是切除故障电流。当故障发生后，变电站内10kV出线断路器分开迅速切除故障电流。此后，划分故障区域的分段开关才跳开隔离故障，此时故障电流已经切除。
（4） 分段开关可使用断路器。目前国内开关生产厂家已经生产出分合负荷电流、过载电流及短路电流的10kV 户外真空断路器。这种设备与计算机的遥控技术和数据传输终端设备连接后能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能。
二、开关设备的选型
开关设备作为配网自动化的关键设备，目前生产厂家众多, 但能够生产出与计算机遥控技术和数据传输终端设备连接, 能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能的开关设备的生产厂家并不多。在目前我国部分地区实现的配网自动化实际应用中，开关设备大都不具备这个功能。所以，要做到利用计算机网络和通信技术，实现对配网正常运行的控制、检测和故障时的快速处理(故障检测、故障定位、隔离和非故障区的恢复供电)以及配网的生产管理、设备管理的自动化，正确选择开关设备的选型是关键。为实现控制中心和各分段开关进行数据通信, 要求控制开关、断路器不仅具备远方的遥控操作和数据信息通讯等基本功能, 同时还要具备独立、完善的操作电源系统。为获取负荷电流、过载电流及短路电流量，达到遥信、遥测、遥脉等功能，要求开关内置CT 和PT 等电气设备来作为判断过负荷、各种故障电流的电气元件。目前, 具备上述功能且应用较为广泛的断路器代表型号为ZW8- 12 型户外真空断路器。
三、控制中心与各开关( 断路器) 之间的数据通信网络
配网自动化对通信系统的可靠性和通信速率要求很高，这也是配网自动化建设的主要瓶颈。目前我国部分地区完成的配网自动化通信方式大都选择采用载波通信、无线通信和光纤通信等几种形式。从部分供电局配网自动化建设和运行的经验来看，在这几种形式中，无线通信和载波通信的缺点是受到很多因素的制约，稳定性较差，其优点是投资较少，适合小区域的城镇配网自动化。对大、中以上的城市来说，这两种通信方式不能满足要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，要想实现大中城市的配网自动化，应该选用投资较大的光纤通信方式，这种通信方式支持接口(RS232/485)和以太网等多种通信模式，具有通信速率快、可靠性高等优点，是配网自动化通信方式的首选。
操作电源的设计，一般选用交流220V 作为操作电源，由逆变电源屏、电池屏、充电屏和交流配电屏组成电源系统。为了满足设计需要，需要在整个配电网络中设置多套电源系统，具体的数量要根据电压降和电源线路的实际情况决定。
四、配网自动化实用化模式
根据故障处理的具体形式, 配网自动化可以分为分布智能模式和集中智能模式两种。
（1）分布智能模式
分布智能模式是指现场的开关( 断路器) 具备自动故障判断隔离及网络重构的能力, 不需要通信与主站系统参与。主要有电压时间型(根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域)和电流计数型(根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域)两种。其主要设备是FTU结合断路器或负荷开关构成的具有重合功能的分段开关。此类方法的显著优点是成本低, 不需要主站参与。但受原理的局限, 不可避免地具有一些缺点:
① 故障处理及供电恢复速度慢, 对系统及用户冲击大；
② 需改变变电站速断保护定值及重合闸次数；
③ 同一线路上、下级重合器动作缺乏选择性。
此外，网络重构后需改变重合器的整定参数, 多电源多分支的复杂网络，其参数配合困难，并且故障点后面的分段开关的重合闭锁要依靠检测故障时的异常电压来作为闭锁条件, 而故障情况不同, 异常电压特征也变化较大, 因此闭锁条件较复杂。
综上所述, 这种方法仅适合于网架结构比较简单, 主要是双电源供电的“手拉手”线路, 以及不具备通信手段或通信条件不完善、可靠性较低的场合。
（2）集中智能模式
集中智能模式是指现场开关( 断路器) 将检测的故障信息上传给主站, 由主站根据配电网的实时拓扑结构, 按照一定的算法进行故障定位, 下达命令给相关FTU、开关( 断路器) 跳闸隔离故障。此后主站通过计算, 考虑网损、过负荷等情况确定最佳恢复方案并控制开关( 断路器) 完成负荷转供，这种模式的特点是适用于任意结构的配电网, 并且可以处理一些特殊情况(如多重故障)。
由于主站的故障处理算法是在配电网的实时拓扑结构基础上完成的, 因此, 即使是多电源复杂的网络同样适用, 并且时间上几乎相同。
这种模式能适用于架空线路、电缆线路(包括环网柜方式、开闭所方式)。它具有以下特点:
① 作为电网调度自动化的一个子系统, 能满足电网调度自动化的总体设计要求, 其配置、功能包括设备的布置都能满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的要求。
② 能够将开关( 断路器) 的开关量和电流、电压等实时数据上传到调度主站或控制中心, 并且能够对其进行遥控操作,具有很好的上行和下行通信功能。
③ 与继电保护的整定、重合闸、备自投等配合, 系统本身具有自动判断故障点和自动切除故障点的功能, 能够将故障范围缩小到最小程度。
④ 系统的正常运行方式和故障时的运行方式能够实现自动最优化,调度灵活,也可以根据调度员或者操作员的指令(检修状态下的运行方式)选择预定的运行方式。
⑤ 能与配变计量监测终端及电压无功补偿装置相兼容,实现配网的VQC 电压无功自动控制功能。由此可见，集中智能模式是配网自动化较先进、高级的模式。
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论文作者:雷进杰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/22
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