浅论我国电力系统配电自动化技术的发展趋势

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅论我国电力系统配电自动化技术 的发展趋势 摘 要配电网是当前电网建设的 热点，无论是大型、中小型城市都是把 电网改造建设及自动化的实施列入工作 重点，投入大量的资金和人力，将对整 个电网建设有重大影响，本文系统阐述 了国内配电自动化的发展趋势。 中国论文网 /1/view-12797545.htm 关键词 配电自动化 发展趋势 中图分类号：TM76 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2015）30- 0318-01 配电自动化是作为市场经济的产 物诞生于市场经济发达、大多数国家电 力民营化的西方。当市场需要更高的供 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 电质量，电力公司必须在激烈的市场竞 争中利用新技术降低运行费用，配电自 动化应运而生。我国配电自动化的发展 趋势主要如下。 一、功能分层分布 配电网自动化与通信系统是密切 相关的。为了贯彻功能下放、分级分层、 提高事故响应速度的原则，配电网自动 化系统一般分三层：主站、子站、馈线。 依据配电网规模的大小，主站层还可再 分为主站和区域站两层。 目前在主站与子站之间一般采用 光纤通信，分两种：光纤以太网、光纤 环网，这两种光纤通信方式的造价相近， 光纤环网更成熟一些，但光纤以太网是 发展方向，光纤以太网目前技术实现及 相关设备已得到实践检验，正在推广应 用。 子站与馈线之间目前一般采用光 纤、双绞线、电力线载波和无线等多种 通信手段混合的方式。常见的结构为： 以光纤构建干线通信网络；通过双绞线， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 采用现场总线技术（如 Lonworks，Can，Profibus ）等方式，将 干线 TTU、支线的 FTUTTU 连接到 干线 FTU，由其通过高速光纤通道，将 信息上传到子站、主站，干线应具有这 种集中转发的能力。 电力线载波是一种很理想的通信 方式。最初的电力线载波是为传输高频 保护信号和话音信号设计的，它是基于 线路两端阻波器的点对点的通信。配电 网节点众多，这种点对点的通信方式不 能满足配电自动化的要求，因此配电载 波将不再使用阻波器。第二代的载波技 术基于扩频原理，能够在很低的信噪比 情况下工作，具有很强的通行能力。最 新一代的载波技术基于数字信号处理芯 片（DSP） ，由于 DSP 具有强大的实时 解码功能，这种载波技术具有非常理想 的通信能力。如今，基于 DSP 解码的 载波技术已经可以利用配电线路作为计 算机总线构成总线式网络，称为网络化 配电载波（NDLC） 。采用 NDLC 技术， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 在 10KV 配电网中的任一位置注入信号， 可以在同一 10KV 网络中任意位置的节 点正确接受。目前已有集成了这种载波 技术的芯片问世，其发射功率=1W， 典型的接收能力为-80dB。理论研究与 试验表明：该技术是一项完全可行的， 很有发展前途的新技术。 二、配电网系统保护 配电环节的保护集中在馈线保护 上，配电网不存在稳定问题，一般认为 馈线故障的切除并不严格要求是快速的。 但是，随着我国经济的发展，电力用户 用电的依赖性越来越强，供电可靠性和 供电电能质量成为配电网的工作重点， 而配电网馈线保护的主要作用也变为提 高供电可靠性和提高电能质量，具体包 括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。 配电自动化包括馈线自动化和配电管理 系统，其中馈线自动化实现对馈线信息 的采集和控制，同时也实现了馈线保护。 馈线自动化的核心是通信，以通信为基 础可实现配电网全局性的数据采集与控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 制，从而实现配电 SCADA、配电高级 应用（PAS） ；同时以地理信息系统 （GIS）为平台实现了配电网的设备管 理、图资管理；而 SCADA、GIS 和 PAS 的一体化则促使配电网自动化成为 提供配电保护与监控、配电网管理的全 方位自动化运行管理系统。这种基于通 信的馈线自动化方案以集中控制为核心， 综合了电流保护、RTU 遥控及重合闸的 多种方式，能够快速切除故障，在几秒 到几十秒的时间内实现故障隔离；在几 十秒到几分钟内实现恢复供电。该方案 是目前配电网自动化的主流方案，能够 将馈线保护集成与一体化的配电网监控 系统中，从故障切除、故障隔离、恢复 供电方面都有效地提高了供电可靠性； 同时，在整个配电自动化中，可以加装 电能质量监控和补偿装置，从而在全局 上实现改善电能质量的控制。 三、分布式小电流接地保护 我国的配电网大多是小电流接地 系统。现在的小电流接地选线装置的传 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 感环节仅仅是零序电流传感器 CCT，因 只有零序电流可以得到。小电流接地系 统的零序电流是全网的电容电流，一旦 这个电容电流数值较大时往往又采用消 弧线圈补偿，因此选择的特征量很小； 另一方面现有的装置的测量精度不高。 而对于配电自动化的小电流接地保护问 题，目前条件已有极大的改善。FTU 的 丰富的测量功能使得线路上开关处的三 相电流、三相电压可以方便得到，导致 电气特征量的选取不再依赖于零序电流； FTU 具有很高的测量精度，这将有利于 特征提取；配电自动化的通信系统使得 新一代小电流接地保护能够获取任意 FTU 处的特征量并进行综合比较。 现有的原理都利用配电网的零序 电流进行故障选线。由于在变电站母线 处，零序网不接地或经消弧线圈接地， 高压系统零序网折算到母线处的对地等 值阻抗远远大于各出线的零序阻抗。因 此，零序电流经故障线路在母线处被分 流到各非故障线上。如果某站全线的零 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 序阻抗较小，就可能是故障线的零序电 流大小与某条非故障线的零序电流相近， 造成识别上的困难。如果系统有消弧线 圈补偿，只能使用 5 次谐波，而 5 次谐 波数值很小，且很容易受系统内的 5 次 谐波噪声的干扰，这些都是利用零序电 流选线的不利因素。研究表明对于小电 流系统的接地故障，负序分量比零序分 量具有更大的优越性。高压侧折算到变 电站母线处的负序等值阻抗远远小于各 出线的负序阻抗。这点导致负序分量与 零序分量相比在处理故障选线上存在着 本质的不同，负序电流分量由故障点流 入系统，流经故障线于母线处入地，几 乎没有被分流到非故障线路上去。这大 大方便了选线，并且也无需计算 5 次谐 波。 利用完全分布的 FTU 很容易得 到整个配电网的电流负序分量分布情况， 为了进一步提高识别的灵敏度和可靠性， 可以采用负序电流的突变量及小波分析 技术。需要特别指出的是在得到分布与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 全网各点的负序、零序电气量后，通过 配电主站综合分析各 FTU 处的故障特 征，同时确定故障线路及故障区段，甚 至可以利用故障区段来识别故障线路。 初步的研究表明，这种基于配电自动化 的小电流接地保护方案具有良好的性能 和喜人的前景。 四、电能质量 随着基于大功率电力电子开关设 备普及应用，它所带来的各种电能质量 问题已引起各国电力工作者的高度重视， 提高电能质量的新技术已成为近年来电 力系统领域中新的研究热点。随着高速 数字信号处理器（DSP ）为基础的实时 数字信号处理技术的迅速发展，并得到 广泛的应用，采用模拟量控制的电能质 量控制装置在被数字量代替。它有如下 的优点：可以程序控制，改变控制方式 或算法而不必改变控制电路；提高了系 统稳定性、可靠性和灵活性，系统不受 温度影响；可重复性好，易调试和批量