县级城市配电自动化系统方案探讨

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摘 要 在电力系统内，城市配电网是重要的一环，在城区范围内，负荷分布密度大，负荷重要性普遍较高。对城市配电网的供电可靠性、安全性和电能质量提出越来越高的要求。而城区配电网自动化系统是保证城市配电网安全、可靠运行的重要基础和技术平台。本文
　　以一个中等县级城市为对象，对县级城市配电自动化系统的结构、功能要求和技术指标做以探讨。供各位读者和同行参考。
【关键词】 县级；配电自动化；方案
　　中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1 13-9 11-(2011)122-0143-01
　　
　　1 方案概况
　　假设对象为中部中等县级城市，有人口25万，110 kV变电站3座，35 kV变电站9座。售电量平均每年增长40%以上，用电负荷主要为工业用电、商业和居民生活用电约占总用电量的30%左右。年最大负荷
　　1 .  MW，平均线损10.12%。
　　总体包括：12条馈电线路自动化，40台柱上开关及FTU，120台配电变压器TTU，5个环网柜DTU、20台电缆分支箱故障监视及上传，配调主站系统的建设。采用光纤通信方式。
　　2 自动化系统方案
　　总体目标：城区供电可靠性达到99%，用户电压合格率达到98%的指标要求。利用现代化的技术手段，提高电网的安全经济运行管理水平。开闭所进出线开关实现综合自动化，可自动判断故障，自动隔离。为无功提供准确数据，降低线损，提高效益。充分利用现有配电网络资源，多供电，多售电。
　　馈线的分段互联原则：馈线的分段应根据目前线路的实际运行情况和负荷统计资料，充分考虑供电可靠性、负荷重要性及转带负荷能力，按负荷均等的原则，结合城市规划、地理街区、负荷发展情况综合考虑，并兼顾投资收益因素，对馈线进行分段。馈线的联络至少要实现手拉手供电，联络的两段馈线最好是不同变电站的出线，没有条件的，应该是不同母线。理想的方式是将城区配电网互联联为网格状，互代能力强，供电可靠性高，真正满足N-1准则。
　　10 kV网架的改造的要求：10 kV网架的改造要满足《县城电网建设与改造技术导则》的规定，设备的选型同时要满足配电自动化的要求。配网自动化建设在县城10 kV网架的改造的同时进行。建议选用JKLYJ-240绝缘导线，以满足发展的需要。柱上开关选用额定电流为 40 A、短路电流为1  kA的真空断路器。环网柜进行更换改造，更换具有电动操作机构的进出线开关，配套安装测量CT、PT（同时兼做电源，500 VA），安装DTU，开通光缆，实现故障检测和三遥，纳入配电自动化系统。
　　保护配合及远方控制方案：在各10 kV馈线分段开关和联络开关处分别安装FTU对其进行监控，实现故障检测和三遥。FTU和开关配合组成不同的故障隔离保护配合方案。保护配合方案的原则是变电站10 kV出线开关的保护整定（定值和时间）不变，主变的保护整定（定值和时间）不变。故障隔离为跳开故障区段两侧开关，受故障影响的健全区域有可能的营救措施时，经判断选择一种安全的最优可行方案，合上相应的联络开关恢复这部分健全区域供电。
　　故障区域判断、隔离的模型：在故障发生时，各FTU、DTU记录下故障信息，并将上述信息传至配电主站，经计算机系统分析后确定故障区段和最佳供电恢复方案，最终以遥控方式隔离故障区段、恢复健全区段供电。以安全和负荷均衡分布为原则，建立了故障隔离后受故障影响的健全区域的优化恢复策略。在此基础上形成了配电网络故障处理应用软件，故障判断结果、影响区域内的用户信息等自动显示。对于在处理一处故障过程中，同一条馈线上又发生另一处故障的情形，系统能自动判断出当前状态的故障区域，并采用人机交互的方法将故障处理进行到底。针对配电网采用的开关设备，对以上几种故障处理方法采取各种组织策略，当然，这些组织策略都是可组态的，今后也可由用户自己设置。
　　馈线自动化要求及接口：柱上开关采用户外智能高压断路器型开关，采用真空灭弧室灭弧、外绝缘结构，引出线采用密封电缆头结构，外带连接绝缘母线，要求体积小、免维护、安装方便。FTU与开关的接口主要技术指标：PT及电源：AC 220 V，500 W，两端取电，精度，测量CT：A、B、C相，5A，0.5级；保护CT：A、C相，5A，2.0级；控制回路：AC 220 V；无源开关辅助接点。开关和FTU接口，要求开关装设2个PT用以提供FTU工作电源和测量电压，2个保护CT、3个测量CT，并提供一个开关位置信息和一个储能信息，配合FTU构成智能系统，以实现三遥及监测功能。PT额定容量为500 W，操作箱上应有CT开路保护转换开关，以方便安装维护。
　　3 配电自动化通信
　　通信系统的设计应坚持先进性、开放性、安全性、可扩性和实用性的原则，采用光纤通信方式，可靠，一次到位。主站和配电子站的通信采用网络通信方式，配电子站网络接口，直接接入主站网络交换机。配电子站通信采用TCP/IP协议，IEC 810-5-104通信规约。FTU、DTU、TTU和配电子站的通信采用自愈式光纤环网，配四芯单模光缆，沿10 kV电力线同杆架设。每台终端配置一台自愈型光Modem。需要集结其他FTU、TTU的节点，配为多光方向光Modem。配电子站配置四台自愈型光Modem，可以组成2个环网。当光纤环网的任一段出现断点时，信息依然可以传至配电子站。每个终端通信节点根据需要配置2-4个RS-485/232电端口。其中一个通信口用于连接FTU/DTU/TTU，至少一个预留作为备用接口。
　　配电主站与MIS联网采用网络物理隔离器一台，主站通过网络物理隔离器与WEB服务器进行网络连接，Web服务器与MIS交换机进行连接。TCP/IP网络协议，速率10 M/100 M，网络接口：RJ45。
　　4 系统总体结构和技术指标
　　4.1 配电自动化系统设计原则
　　1）县级电力综合自动化系统是利用现代计算机技术、通信技术、软件技术，在一个系统平台上集成县级电网调度自动化/变电站集中控制、县城配网自动化、配电地理信息系统（GIS）、变电站电量采集计量系统以及高级应用、Intenet Web信息发布等功能的新一代县调系统。
　　2）综合调度自动化系统采用统一的电网拓扑模型、统一的数据采集、统一的数据处理、统一的数据库、统一的人机界面，从而真正实现了信息数据共享，避免了分散建设中设备配置重复浪费，降低了系统建设费用。
　　3）配电自动化系统要采用合适的网络拓扑模型，潮流计算要解决量测点不足的问题，要能对复杂的网格状配电网络的故障隔离和恢复供电的进行正确判断和处理，可以协助调度员安全经济的调度电网，真正满足N-1准则。
　　4.2 配电自动化系统总体结构配电自动化系统采用分层集结的策略
　　分为主站层、子站/厂站层、终端单元层三个层次。配电网主站服务器、前置机、维护工作站和配电子站放置在县调机房。
　　
　　
　　参考文献
　　[1]国家电网公司县城电网建设与改造技术导则[S].2003.
　　[2]配电系统自动化规划设计导则[S].
　　[3]10 kV配网自动化发展规划要点[S].
　　[4]福建省县城电网建设与改造工程技术实施细则[S].2003.
　　[5]吴宏琅.县城网配电自动化及其高级应用软件分析[D].东南大学,2001.
　　[ ]赵树仁,何林泰.配电网电缆化改造中的网架结构与自动化方案[J].陕西电力,2001,9:13-11.
            
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