農網(wǎng)配電技術論文(2)

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農網(wǎng)配電技術論文

　　農網(wǎng)配電技術論文篇二

　　農網(wǎng)配電自動化技術發(fā)展探討

　　摘要：配電自動化是提高供電可靠性和供電質量、擴大供電能力、實現(xiàn)配電網(wǎng)高效經濟運行的重要手段。針對農網(wǎng)一次配電網(wǎng)網(wǎng)絡的特點和農網(wǎng)配電自動化技術的現(xiàn)狀, 提出了農村配電自動化典型建設模式,探討農村智能配電自動化未來技術發(fā)展方向。

　　關鍵詞：農網(wǎng)配電網(wǎng);配電自動化;典型建設模式;故障處理模式;智能配電網(wǎng)

　　中圖分類號： TM72 文獻標識碼： A 文章編號：

　　0引言

　　配電自動化是指利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術與電力設備相結合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經濟性最好，企業(yè)管理更為有效。

　　本文針對農網(wǎng)一次配電網(wǎng)網(wǎng)絡的特點和農網(wǎng)配電自動化技術的現(xiàn)狀, 提出了農村配電自動化典型建設模式和故障處理模式，并根據(jù)國家電網(wǎng)堅強智能電網(wǎng)賦予的新的內涵，探討農村智能配電自動化未來技術發(fā)展方向。

　　1農網(wǎng)配電自動化典型建設模式

　　農網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)建設模式的需要考慮以下幾方面因素：農村網(wǎng)架結構、故障處理模式、通信基礎設施、一次設備自動化水平等以及配電自動化項目實施的目標和功能需求。現(xiàn)階段農網(wǎng)配電自動化建設主要采用以下兩種模式。即調配一體化模式和調配分離模式。

　　1.1調配一體化模式

　　調配一體化模式是在一體化支撐平臺上，靈活擴展和集成調度自動化、配網(wǎng)饋線自動化、集控站監(jiān)控、電網(wǎng)分析軟件、配變監(jiān)測、電能量信息采集、調度管理、配網(wǎng)管理、地理信息系統(tǒng)等應用功能，實現(xiàn)配電自動化和調度自動化各應用功能、數(shù)據(jù)、信息共享。如圖1所示。

　　農網(wǎng)調配一體化綜合自動化系統(tǒng)，高效整合農網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)、變電站集控系統(tǒng)、城區(qū)配電自動化系統(tǒng)、農網(wǎng)自動化系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)和配電地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享，減少設備冗余、保證了數(shù)據(jù)一致性，具有較高的性價比。此模式適用于新建的農村配電自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了配網(wǎng)調度和配網(wǎng)監(jiān)控的一體化管理，極大提高了配網(wǎng)運行和管理效率。

　　1.2配調分離結構

　　調配分離模式即配電自動化與調度自動化功能相對分立。具體表現(xiàn)在配電自動化系統(tǒng)集成配網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、配網(wǎng)饋線自動化功能、配電管理功能，并通過高速網(wǎng)絡與調度自動化系統(tǒng)進行信息交互。如圖2所示調配分離結構模式。此模式適用于：已經建立了農網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)，并且在功能上已經滿足地方經濟3～5年發(fā)展需要，卻又不具備配電自動化系統(tǒng)功能的農網(wǎng)供電企業(yè)，兩個獨立系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

　　配電自動化主站系統(tǒng)可以根據(jù)所選擇的故障處理模式來靈活的選擇，對于選擇分布式就地控制型饋線自動化模式，可以考慮不用建設主站系統(tǒng)。

　　2農網(wǎng)配電自動化故障處理模式

　　目前農網(wǎng)配電自動化故障處理模式主要分為：電流集中控制模式、配網(wǎng)故障指示監(jiān)測模式、分布式就地控制模式三大類型。對于電流控制模式，需要建設功能相對強大的配電自動化主站系統(tǒng)，故障隔離和恢復通過配電自動化遠程控制來實現(xiàn)。

　　2.1電流集中控制型模式

　　電流集中控制方式是利用配電自動化系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能，實現(xiàn)對線路故障的隔離與網(wǎng)絡重構。故障發(fā)生后，配電主站和子站根據(jù)FTU送上來的信息進行故障定位，自動或手動隔離故障點，恢復非故障區(qū)段的供電。電流集中方式處理故障必須要建立一個快速可靠的通信通道和上級配電子站或主站。

　　以一個如圖3所示的簡單架空環(huán)網(wǎng)線路為例，F(xiàn)TU 通過通信網(wǎng)向控制主站傳送采集到的運行及故障數(shù)據(jù)并接受主站的遠方遙控命令。

　　若線路F 點發(fā)生永久故障。在變電所內斷路器F1重合到故障上跳開后，現(xiàn)場各FTU和RTU將故障電流檢測結果送到控制主站，主站啟動故障分析及處理軟件。由于變電站出口斷路器F1處的RTU及負荷開關11處FTU 檢測到故障電流，而負荷開關12處FTU 則沒有檢測到故障電流，主站判斷出故障在11與12之間的線路區(qū)段上，自動地或由調度人員手動遙控拉開11、12，隔離故障區(qū)段，然后合上F1，再合上環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡開關，恢復健康線路區(qū)段的正常供電。采用自動方式，整個過程可在一到二分鐘的時間內完成。

　　圖3：簡單架空線路饋線自動化說明

　　本模式需要上級主(子)站、通信系統(tǒng)、測控終端的相互配合完成;其優(yōu)點：可以分層處理故障，故障處理準確快速可靠;可以實現(xiàn)優(yōu)化重構方案;開關動作次數(shù)少;適用各種一次網(wǎng)架結構;可識別相間故障、瞬時/永久故障等多種故障類型;具有常規(guī)SCADA功能。缺點：要求配置饋線自動化監(jiān)控終端;必需配置大容量蓄電池;投資較大。

　　2.2配網(wǎng)故障指示監(jiān)測模式

　　配網(wǎng)故障指示監(jiān)測模式通過安裝帶通信的故障指示器或者故障采集終端等裝置，系統(tǒng)不具備控制功能，只監(jiān)測一次開關的電流、電壓及開關狀態(tài)，并實時傳遞到信息主站。主站可以實時監(jiān)測線路運行情況和故障信息，快速進行遠程故障定位，需要安排人工到現(xiàn)場進行故障隔離和恢復供電。

　　基本故障處理模式如圖4所示，QF1是變電站出線側的斷路器開關，S1-S6表示柱上開關。柱上開關下方為帶通信的故障指示器或者故障采集終端等裝置。

　　圖4故障指示模式

　　當開關S5和S6之間的區(qū)域發(fā)生故障時，開關S1、S2、S5處的故障指示器監(jiān)測到故障信息，并將信息上報主站，從而判斷故障發(fā)生在S5與S6之間區(qū)域。調度人員通過主站提示安排檢修人員現(xiàn)場進行故障處理。對于帶通信的故障指示器，本模式需要建立可靠通信系統(tǒng);需要建立配電主站，優(yōu)點是成本低、簡單可靠，對通信的依賴要求降低，缺點是需要人工進行故障處理，故障處理和恢復供電時間較長。

　　2.3

　　分布式就地控制模式

　　分布式就地控制方式不依賴通信通道，又稱無遠方信道方式。利用變電所出線斷路器或重合器與線路上的自動分段器相互配合，實現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復供電功能。

　　就地控制模式主要有以下三種類型：電壓時間型、重合器型、過流脈沖計數(shù)的自動分段器型。

　　電壓時間型就地控制模式

　　采用電壓-時間型開關作為饋線分段器，通過實時監(jiān)測分段器兩側饋線是否失壓、并通過時序配合和線路首端開關重合器動作，共同完成故障定位、故障隔離和恢復供電。電壓型開關是一種具有兩側失壓時自動分閘、電源側來電時延時合閘功能的單穩(wěn)態(tài)開關。

　　如圖5所示，QF1是變電站出線側的重合器開關， S1-S6表示電壓型開關，整定合閘時延為X時限;故障檢測時間為Y時限。當P點發(fā)生故障的情況下，動作流程如圖6所示。

　?、僭谡顟B(tài)下，CB1、CB2和除PVS“L”以外的所有開關均關合;②當故障發(fā)生在P點，因短路引起斷路器CB1跳閘，“S1”“S2”“S3”因失壓而同時斷開，這時“L”的控制器因感受到一側掉電而開始計數(shù);③斷路器CB1經過延時后重合閘，開關順序延時關合至“S1”;④當關至“S2”時，因再次關合短路點引起線路再次跳閘。這時“S2”和“S3”因感受到其區(qū)間故障而進行殘壓閉鎖;⑤CB通過再次重合閘，順序延時將正常區(qū)間恢復供電;⑥環(huán)網(wǎng)點開關“L”在計時過程中始終未感到一方的供電，因此，在經過一定的延時后，關合“L”，由CB2給位于故障區(qū)間后端的正常區(qū)段。

　　圖5電壓型饋線自動化故障點模擬

　　圖6電壓型饋線自動化動作流程

　　電壓時間型就地控制模式的優(yōu)點是：電壓型開關采用交流操作電源，不需要蓄電池，開關操作可靠;缺點是：開關多次重合，停電次數(shù)增加，對系統(tǒng)有沖擊;殘壓閉鎖有死區(qū)，造成故障范圍擴大;對于多電源的電力環(huán)路，難以實現(xiàn)就地網(wǎng)絡重構;故障處理時間長，且分段越多時間越長。

　　重合器型就地控制模式

　　采用具有開斷與關合短路電流能力的重合器，通過重合器的時序配合來實現(xiàn)就地的故障隔離與恢復。

　　如圖7所示，QF1為變電站出線開關，S1-S6為重合器型分段開關，需要整定保護定值和重合器動作次數(shù)，整定S1-S6開關動作次數(shù)為(7-n)(n為開關序號)。

　　當饋線發(fā)生在S5和S6之間區(qū)域發(fā)生永久故障時，由于S5開關重合次數(shù)整定為7-5=2次，在重合2次后，S5分閘閉鎖，從而隔離了故障區(qū)段，恢復健全區(qū)供電。

　　圖7 就地控制模式

　　重合器型就地控制模式的優(yōu)點是當饋線發(fā)生瞬間故障時，不需要變電站出線開關一次重合閘動作，避免引起全線路短時停電，而是由線路上離故障點最近的重合器一次重合閘動作，瞬間故障時縮小停電范圍;缺點是：重合器本身帶有保護，通過時限來保證重合器保護動作的選擇性，因此饋線分段越多，保護之間的級差就越難配合;重合器投資較大。

　　過流脈沖計數(shù)型分段器就地控制模式

　　采用負荷開關和智能控制器組成自動分段器，饋線首端開關采用重合器。通過整定分段器記錄故障電流次數(shù)進行動作，來實現(xiàn)就地故障隔離與恢復。

　　圖7所示，QF1為變電站出線開關，采用重合器，整定故障電流最大次數(shù)與重合器動作次數(shù)相匹配;S1-S6為分段器，是帶智能控制的負荷開關，其動作按照記錄故障電流次數(shù)整定。

　　在饋線線路發(fā)生故障時，分段器動作按照記錄故障電流次數(shù)來整定，故障電流最大次數(shù)與首端開關重合器的重合次數(shù)相匹配;

　　自動分段器的動作條件：(1)故障電流不小于整定值;(2)記錄故障電流次數(shù)達到整定的次數(shù);(3)饋線失壓。當同時滿足這3個條件時，自動分段器分閘閉鎖，實現(xiàn)故障隔離。

　　首端開關一般最多3次重合閘，要求自動分段器最多分為3級。自動分段器的級數(shù)受首端開關重合閘次數(shù)的約束，因此，這種模式大多應用于輻射型的配電網(wǎng)絡或重要支線。

　　3農網(wǎng)配電自動化的智能化發(fā)展方向

　　傳統(tǒng)的配電網(wǎng)僅實現(xiàn)單向功能，將電力配送給終端用戶。未來隨著分布式電源接入，配電網(wǎng)將實現(xiàn)電網(wǎng)和用戶之間的電力和信息的雙向交互，高級配電自動化技術正成為國內外配電自動化的重要發(fā)展方向。高級配電自動化有別于傳統(tǒng)的配電自動化。傳統(tǒng)的配電自動化主要關注配電電路開關的自動控制功能，高級配電自動化是傳統(tǒng)配電自動化功能的進一步提升和發(fā)展，它適應更大規(guī)模的配電網(wǎng)架結構和分布式能源的接入。高級配電自動化可實現(xiàn)所有可控設備和功能的完全自動控制，以實現(xiàn)電力和信息的雙向互動，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行更可靠、更經濟。

　　高級配電自動化是對傳統(tǒng)配電自動化的繼承與發(fā)展，與傳統(tǒng)配電自動化相比，其主要特點如下：支持分布式電源的大量接入并將其與配電網(wǎng)進行有機地集成;實現(xiàn)柔性交流配電設備的協(xié)調控制;滿足有源配電網(wǎng)的監(jiān)控需要，例如故障定位方法要適應分布式電源提供故障電流的情況;提供實時仿真分析與輔助決策工具，更有效地支持各種高級應用軟件(如潮流計算、網(wǎng)絡重構、電壓無功優(yōu)化等)的應用;支持分布式智能控制技術;系統(tǒng)具有良好的開放性與可擴展性，采用標準的信息交換模型與通信規(guī)約，支持監(jiān)控設備與應用軟件的“即插即用”;各種自動化系統(tǒng)之間實現(xiàn)“無縫”集成，信息高度共享，功能深度融合。

　　高級配電自動化包含高級配電運行自動化和高級配電管理自動化兩方面的技術內容。高級配電運行自動化包括配電SCADA,變電所自動化，配網(wǎng)(饋線)自動化，支持配電地理信息系統(tǒng)、虛擬發(fā)電廠，見圖8。

　　圖8 高級配電自動化示意圖

　　4結束語

　　本文闡述了現(xiàn)階段農網(wǎng)配電自動化的典型建設模式和故障處理模式，并且針對分布式電源、柔性配電設備接入后的農村復雜配電網(wǎng)的自動化技術發(fā)展方向進行了探討和展望。

　　隨著國家新農村建設力度的不斷加大，農村需要更加安全、可靠、高效、優(yōu)質的供電，農網(wǎng)配電自動化應用的空間將越來越廣泛，并且逐步向信息化、自動化和互動化方向發(fā)展。

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