我国配电网自动化的现状及发展方向

我国配电网自动化的现状及发展方向摘要：我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果,长期以来配电网的建设未得到应有的重视,建设资金短缺,设备技术性能落后,事故频繁发生,严重影响了人民生活和经济建设的发展,随着电力的发展和电力市场的建立,配电网的薄弱环节显得越来越突出,形成电力需求与电网设施不协调的局面。关键字：配电网自动化现状发展方向1概述我国配电网网自动化的发发展是电力市市场和经济建建设的必然结结果,长期以来配配电网的建设设未得到应有有的重视,建设资金短短缺,设备技术性性能落后,事故频繁发发生,严重影响了了人民生活和和经济建设的的发展,随着电力的的发展和电力力市场的建立立,配电网的薄薄弱环节显得得越来越突出出,形成电力需需求与电网设设施不协调的的局面。国家颁布设设施的电力法法的贯彻后,电力作为一一种商品进入入市场,接受用户的的监督和选择择,甚至于对电电力供应中的的停电影响追追究电力经营营者的责任。另另一方面,高精密的技技术和装备对对电能质量要要求,配电网供电电可靠性已是是电力经营者者必须考虑的的主要问题。随着市场观观念的转变和和电力发展的的需求,配电网的自自动化已经作作为供电企业业十分紧迫的的任务。城市市电网,从八十年代代就意识到配配电网的潜在在危险,并竭力呼吁吁致力于城市市电网的改造造工程,并组织全国国性的大会对对配电网改造造提出了具体体实施计划,各种渠道凑凑集资金,提出更改计计划利用高技技术、好性能能的设备从事事电网的改造造。例：1990年5月召开了全全国城网工作作会议,提出了城市市配电网在电电力系统的重重要位置,要求采取性性能优良的电电力装备,以提高供电电能力、保证证供电质量。根根据电网供电电的要求,供电部门提提出了配电系系统对用户供供电的可靠性性要求,供电可靠性性指标达到99.6%%,对机场、银银行及计算机机网络和服务务监控中心是是电力质量要要求高的场所所,没有可靠的的配电网是无无法保障的。配电网综合合实施的改造造是实现配电电网自动化的的基本前期,没有好的电电网和电网结结构、好的设设备是不可能能实现配电网网自动化,由于早期的的配电网已经经基本形成,只能在原有有配电网的基基础上进行改改造,难度大,要力争达到到高自动化的的目的,做好统筹规规划,从装备上符符合现代城市市的发展要求求,因此,城市配电网网电力装备的的基本要求是是技术上先进进、运行安全全可靠、操作作维护简单、经经济合理、节节约能源及符符合环境保护护要求。配电网的应应用是经济建建设所决定的的,因此,无论是大城城市配电网还还是小型城市市、县级城市市甚至农村配配网,在配电网改改造及配电网网自动化应立立足于以下几几方面：1.1立立足于国情∶城市配电网网的实际要求求是结合配电电网的实际问问题,以符合供电电可靠性及用用户供电的要要求，不搞形形式、不追潮潮流、不盲目目,结合技术和和经济比较将将有限的资金金投入到较为为实际有效的的电网改造中中去,解决较为突突出的技术问问题。1.2以以保证供电可可靠性为前提提,确保电力用用户用电的时时效性,满足电力用用户的供电需需求。无论电电力能源紧缺缺,还是电力富富裕从用户用用电的实际要要求为出发点点,做好用户用用电的服务工工作避免其它它事故所造成成供电的影响响,体现用户是是电力经营部部门的需要。(1)从从用户用电的的实际要求出出发,保证用电的的需求。(2)提提高网络的输输送能力,做好网络结结构的调整;(3)提提高技术装备备的可靠性及及运行部门的的免维护要求求;(4)完完善设备的自自动化程度及及故障的判断断能力。1.3满满足和确保供供电的质量,符合高新技技术用装备和和居民家用电电器的要求,避免高峰低低谷,电压幅值,频率以及谐谐波对用户都都将产生不良良的影响外,采用调蜂、调调压来保证电电能质量。1.4降降低电网的损损耗,电能损耗是是运行不可避避免的,但损耗决定定于电网结构构和输送电负负荷的条件来来决定,城市电网之之一是增大导导线截面,降低线路的的电阻率,采用新的输输送电金具,减少线路电电能损失。采采取无功就地地补偿,提高功率因因素合理调度度和负荷分配配,优化网络潮潮流,经济运行。1.5提提高网络的供供电能力,减少用户的的停电机率,网络的互供供能力主要反反应在网络接接线、负荷的的合理调整。1.6采采用自动化装装备,提高设备的的故障判断能能力和自动隔隔离故障,恢复非故障障线路的供电电条件,选择自动化化程度较高的的自动化设备备。1.7解解决配电网用用设备的技术术性能,提高设备的的自身可靠性性运行能力,尤其是配电电网开关设备备的操动机构构及内部结构构适应于户外外(户内)运行条件,做到不检修修周期长,设备运行可可靠。大大地地减轻运行人人员的劳动强强度和维护费费用。1.8便便于系统的监监控,方便配电网网的经济调度度,实时的网络络经济分析,历史数据的的记录和查备备,事件记录的的查询规划。当前我国配配电网处于高高速发展的时时期,国家从政策策上给予很大大支持,具有相应的的资金条件,但我国配电电网仍处于方方案的探索时时期,特别是我国国配电网的规规模及覆盖面面,市场之大是任任何一个经济济发达或发展展中国家无法法比拟的,而我国配电电网的发展也也是随经济发发展同步进行行,为了探索我我国配电网自自动化方集,先后对国外外配电网的模模式进行考察察并在国内进进行实际试点点。但应该注注意我国是一一个大国,我国的配电电网与国外配配电网有多方方面的区别,不可能完全全照搬和应用用,在吸收国外外先进技术和和设备的基础础上,开展中国配配电网改造和和自动化的研研究是值得注注意的问题。(l)电电压等级及运运行方式的区区别我国35kkV及以下配电电网中性点为为不接地系统统,规程规定允允许2小时的带故故障运行,以延续几十十年,电网结构及及系统规模都都有了很大变变化,城市电网繁繁华区以电缆缆型供电为主主,电容电流大,单相接地故故障,电弧不易熄熄灭而引起过过电压,采取消弧设设施,中性点加电电抗器,自动补偿,又出现投资资及维护问题题。(2)电电网的结构的的差异,国外中性点点接地,大量采用了了单相重合器器,单相故障不不影响其它二二相正常供电电。在我国配配电线路中,仍然以三相相供电为主。(3)设设备的技术性性能和可靠性性是由产品的的结构来确定定的,国内产品可可靠性有相当当大的差距,要发挥优势,立足于国产产设备。对于于关键技术和和核心装置可可以引用并消消化吸收,但要注意优优势互补,优点集中的的方针,这样可大大大节约资金,又能达到相相应的效果。(4)配配电网自动化化方案根据其其特点进行实实施,不同的运行行环境下,对供电方式式及可靠性会会有较大的差差异,经济条件所所决定的方案案也有所不同同,应从本电网网的实际使用用条件和状况况出发,符合当地条条件的配网。2当前我我国配电网存存在的问题配电网的发发展是随城市市建设规模及及用电负荷迅迅速增长和供供电可靠性要要求而提出的的,由于城市规规划与电力的的条块分割,形成了不相相适应配电网网结构,使配电网规规划及发展不不适应城市的的需求,突出反映在在如下几点：：2.1配配电网络电源源点落后于城城市建设的发发展,由于城市规规模和商业的的建立,电源点容量量及电能输出出受到限制,尤其是配电电电线的传输输通道。2.2改改革开放以来来,城市建设速速度迅速,负荷增长率率高,但电力配套套建设不及时时,输电线半径径小,线路长,瓶颈效应比比较突出,出现卡脖子子现象严重,电能输不出出去,往往因此而而引起停电事事故。2.3出出线通道影响响与城市规划划不相适应,有的地方改改用地下电缆缆,施工及投资资不允许,采用架空导导线环境,条件受限,有的采用绝绝缘导线,网络复杂较较为普遍。2.4早早期建设的线线路导线细、年年久失修,高能耗设备备多,线损率高,由于导线半半径小及无功功缺额较大,合线损损耗耗大,个别地区配配电网损耗达达到30%,一般地区在l5%～20%,造成能源大大量浪费和环环境污染。2.5供供电不可靠因因素增大,由于配电网网投资不足,设备老化和和技术性能低低劣,供电事故频频繁,往往是一点点故障引发全全线甚至大面面积停电事故故。城市繁华华地段,重要场所的的用户停电,影响社会治治安及经济市市场。.2.6电电网结构复杂杂,环网联络接接点较多。2.7城城市电网改造造涉及面广,要求较高,停电难度大大。因此,城城市配电网实实现自动化是是一项综合性性的工程,最基本的条条件是应具有有较为完善的的多路电源的的配电网点,具有较好的的城市规划及及电源路径的的分布,有较为可靠靠的一次、二二次设备,城市建设的的规模和经济济的发展对配配电网提出了了较高的要求求,各级部门都都给以了充分分的重视,方案确定要要可行,在资金上投投入到位,形了一种较较好的外部环环境。3配电网网系统的接线线方案由于配电网网的复杂性,不是单一方方案就可以实实现配网自动动化要求,对于不同的的供电模式,应具有不同同供电方案,以力求达到到较完美的条条件。3.1环环网电缆方案案以电缆作为为配电主干线线的配电网自自动化方案,主要在城市市商业繁华、人人口密集地方方,以环网开关关柜为体,负荷开关柜柜据所在地域域和用户的数数量的要求设设定出线回路路数的多少,一般为二进进四出,当进出线回回路较多,规模更大时时可转变为开开闭所,开闭所中设设计量柜、联联络柜等。环网柜一般般以负荷开关关与熔断器相相配合,当一路电源源发生故障后后,会有另一路路电源快速切切换到母线,恢复正常的的供电。对开开闭所监控系系统的通讯方方式,在放设电缆缆时一并设置置,主要以光纤纤和市话线为为主,以减少干扰扰。环网柜的的主要特点是是运行环境较较好、外界影影响因素较少少,也是城市主主干道的较好好的方案。3.2市市内架空配网网方式市内架空配配网方式一般般在城市道路路规模环境较较好，两侧路路较为宽敞的的条件下，以以裸线架空导导线和架空绝绝缘导线为主主，一般情况况下是双回路路架设，在输输电路线上根根据用户要求求设配电变压压器或设双电电源，架空线线路通常是双双电源环网供供电方式。这种配电方方式结构简单单,布置形式灵灵活,设备都集中中在户外式安安装,受环境条件件的影响较深深,正常条件下R0为开路运行,Bl、B2分别供电。当当异常情况下下向另一端自自动供电,架空线路方方集可以再划划分为三种类类型：分段器器型、断路器器型、重合器器型。分段器型：：主干线上采采用具有重合合功能的分段段器进行串并并联配合,分段器作为为故障判别元元件,不作为故障障执行元件,所有线略故故障由变电所所开关动作。断断路器型：主主干线具有遥遥控功能的断断路器或负荷荷开关以各点点的电流信号号直接送中央央控制室,比较后再发发出指令,所有故障由由变电所开关关执行。主要要特点为通讯讯、计算机、系系统一次投入入运行,投资较高,在少量的设设备可以,当控制对象象较多,运行速度会会受到影响。采用柱上重重合器或自动动开关来实现现。分支线采采用分段器与与主干线的配配电开关相配配合。用来隔隔离支线上的的永久性故障障。这种方案案根据我国城城市电网的实实际情况,l0kkV配电网的供供电半径一般般在l0KM以内,对中型城市市的主干线在在5-6kmm,不同于国外外配电线路长长的条件,因此中国城城市的配电网网采用三开关关四段(三台重合器器开关,其中Rl、R2、为常闭运运行,R0为常开运行),将两线路R0连接,形成相互备备用电源,以四段较为为合理,无论从线路路的合理性以以及负载的分分配、线路查查寻的时间及及保护定值的的配合,在一次和二二次设备配合合上,完成自动隔隔离故障功能能。3.3辅辅射型配电网网辐射性配电电网是在市郊郊和农村配电电网络以单电电源供电,控制设备由由变电所主开开关作保护,配电线路可可根据需要设设多级重合器器和分段器保保护,达到自动隔隔离和恢复供供电的条件。在在我国现有的的经济能力条条件和配电网网的实际情况况下,针对不同的的配网方案,在分支线上上大量采用断断路器(重合器)作为配电网网线路分支线线自动开关,尚不具备充充足的资金条条件,尤其是引进进设备价格高高,功能一般,对于城市郊郊区、农村配配电网线路在在主干线上以以重合器、分分段器更为合合适。3.4配配电网自动化化的系统结构构的数据库功功能是全面反反应配电网的的信息,用户的档案案资料、杆型型的结构,电变压器的的型号记录,历史检修记记录、设备技技术参数、备备品备件、保保护定值记录录、线路路径径及杆号记录录,实时记录有有关参量和对对设备进行监监控。是配网网自动化的核核心,高级应用软软件、良好的的人机界面,实时量的信信息库是配网网自动化的基基本要求。3.5无无功自动补偿偿功能,能准确反映映配电系统无无功需求状况况,对高低压无无功补偿装置置能自动控制制和合理调节节,对经济运行行调度提供依依据。配电网网的无功补偿偿,除在变电所l0kV母线进行集集中自动补偿偿外,还要在路上上进行动态无无功补偿,实现遥控和和自动投切。3.6负负荷控制不是是简单理解为为对用户的用用电量进行控控制。对负荷荷控制并了解解负荷的动态态平衡状况,调整负荷运运行环境,合理地投入入无功补偿,使之能经济济运行。负荷荷控制是为了了更好地指导导用户的合理理、经济，增增强电力对负负荷的技术管管理。3.7远远方读表是电电力部门对用用电管理的主主要手段,定时限地对对电网负荷进进行平衡优化化电网运行的的方式，同时时可大大地减减轻抄表人员员的劳动强度度。3.8设设备的基本条条件根据我国城城市电网及配配网工作特点点,对设备的要要求是要做到到安全可靠性性高、技术参参数高、效率率高、寿命长长、结构简单单、体积小、便便于安装、维维护工作量小小、污染小、噪噪音小、价格格合理,并针对城市市特点,要朝着无油油化、绝缘化化、组合化、机机电一体化方方向发展。4配电网网设备基本条条件配电网自动动化是近几年年来电力应用用技术的新型型技术,主要涉及中中低压电网,作用对象是是电力经营用用电企业。目目前世界各国国对此都表示示十分关注，由由于该技术尚尚没有明确定定论，但至少少可以说明配配电网自动化化不仅仅简单单是配电线路路及其所相应应的设备，还还有同通讯、计计算机综合应应用、电力（负负荷）监控、节节能、电网规规约等，可归归纳为如下几几个方面：1.可靠安安全的供电网网络，包括电电源点应保证证电力输送线线路的经济运运行，开关变变压器等设施施的可靠性：：2.对故障障的自动判断断和隔离，在在人工或自动动条件下恢复复非故障线路路的供电，对对故障点进行行自我隔离和和诊断：3.判断系系统的运行状状况进行实时时监控，采用用分布式的SCADA（远动），对对配电网所需需的信息进行行处理，对各各种信息的上上发下传，及及时反应运行行状况和事故故的处理分析析能力。4.用电管管理包括用户户对电能的管管理要求，用用户对电能的的管理意见及及要求能够反反应到配电中中心，由配电电管理中心对对此作出反应应和处理。对对电能进行调调整，对用电电负荷的控制制和经济调度度。对用电管理理系统可对用用户直接或间间接地进行控控制，这种控控制方式一般般由人为进行行设定，可由由远动操作也也由现场就地地操作，与通通常的事故处处理有不同的的管理方式。5配电网网自动化通讯讯配电网自动动化程度的重重要标志是通通讯是否符合合自动化的要要求，它担负负着设备及用用户与自动化化的联络，起起着纽带作用用。担负着信信息的处理、命命令的发送和和返回。所有有数据的传递递，没有可靠靠有效的通讯讯，配电网无无法与自动化化相联系。关关于自动化通通讯，通常概概念有两种：：一是外围通通讯，主要是是数据以及语语言的通道。采采用的方法为为有线和无线线二大类。有有线分光纤通通信、音频电电缆通讯、电电力载波通讯讯；无线通讯讯分微波通讯讯、扩频通讯讯以及无线电电通讯。对于于城市配电网网应结合城区区的特殊情况况，以及实际际应用效果来来决定采取那那一种通讯方方式。另一种种通讯通常是是指计算机上上的软件通讯讯，由统一规规约。各种计计算机软件以以及数据库、远远动装置都是是由计算机软软件进行数据据交换，在实实际计算机运运行过程中的的某一种规定定的方式进行行。通讯规约约一般是由设设备自身来设设定的，同一一生产单位的的产品规约是是一致的，当当有不同的生生产厂家时，通通讯规约则发发生不一致，数数据传递很难难实现。光纤通信是是城市配电网网通讯的主要要方式，特点点是可靠性高高，干扰小，不不受环境条件件的影响，可可作为语言、数数据和图象的的传输，是当当前较好的通通讯。音频有有线是城市规规划电网较为为经济和实用用的方法，通通讯的布设及及各通讯端的的连接无特殊殊要求，造价价较低，容易易实现，但容容易受环境的的影响，尤其其是与高压配配电线路同杆杆架设，高压压的强电场和和强磁场对通通讯线的干扰扰影响。电力载波是是电力系统常常用的通讯方方法，在对于于无断点的线线路，例如变变电所与变电电所之间，已已经有成熟的的经验，使用用效果好。但但对于配电网网线路，由于于线路多台配配电变压器以以及线路，由由于柱上开关关的断点，使使载波通讯在在配电线路中中使用受到了了较大的影响响，如何将载载波投断线路路的应用技术术尚待进一步步研究和试点点。微波通讯对对于配电网多多点通讯点是是很难采用的的，考虑到微微波通讯的接接受装置以及及工程投资，对对于城市配电电网的应用不不完全满足。而而扩频通讯广广泛地被应用用到各行各业业的通讯，对对于电网变电电所与调度中中心，长距离离的通讯能体体现出扩频技技术的诸多优优点，抗干扰扰能力强，保保真性高，误误码率低，可可实现码分多多址复用，功功谱密度低，发发射功率小。但但对于高楼林林立的城市规规划配电网，柱柱上开关及配配电变压器的的位置很难确确定最好的通通讯环境时，其其放射信号的的接受回受到到波传输的影影响（绕射功功能差），往往往出现在城城市应用效果果不佳的现象象。无线通讯主主要是音频，通通常作为我国国负荷控制的的应用领域，在在城市应用效效果得到充分分证实，主要要问题是无线线通讯装置的的使用效果。无无线通讯装置置是产品质量量影响了通讯讯效果。计算机通讯讯主要是指计计算机内部连连接的通讯规规约问题,对于我国电电力系统,采用了电力力系统内部标标准的通讯规规约,是国家和行行业远动、通通讯标准来决决定,通常的规约约为CDT、POLLIIG等。近几年来,,通讯接口以485型式出线,增强了通讯讯的传输能量量。因此无论论配电网采用用何种通讯方方式,对远动(RTUU)与主站系统统的通讯必须须符合某一规规定的要求。6配电网网自动化软件件应用及信息息处理配电网自动动化系统应用用软件应建立立在较为通用用的、符合计计算机时代要要求的软件平平台上,具有相应的的开放式支持持环境,有通用的按按标准程序编编写的应用软软件和数据库库的接口,具有友好的的人机界面和和屏幕操作,具有应用化化的多层次的的地理信息系系统,符合运行的的实际状况。对于配电网网系统,计算机的应应用平台必须须在通用、开开放式、多用用户支持下的的操作系统、数数据库、用户户界面和通信信接口上遵循循公认的。7配电网网自动化应注注意的问题配电网自动动化的发展是是电力发展到到一定阶段的的必然产物,随着电力市市场及用电水水平的提高,配电网面临临着一场新的的改革和发展展,配网自动化化将进一步得得到完善。但但是配电网自自动化在中国国仍然是一种种因发展而新新出的事物,必须采取科科学的态度,实事求是的的原则,加强我国配配电网自动化化的研究,因地制宜地地进行配电网网的改造。7.1分分析地区配电电网的实际应应用情况,找出本地区区配电网存在在的技术方案案间题,本着实事求求是立足国情情和网情。7.2配配电网自动化化是一项综合合性工程,涉及的专业业多,规划性强的的系统,应根据电网网、城市配网网的规化进行行,避免盲目。7.3配配网自动化方方案是自动化化的核心,在引进国外外技术的同时时结合国内配配电网的实际际情况进行分分析，国外配配电网与国内内在很大程度度上不尽相同同,应有所区别,吸取精华,适合国情、地地情、网情。7.4配配电设备的使使用面广、量量大、运行环环境