10kv配電網(wǎng)自動化設(shè)計淺談

1、10kv配電網(wǎng)自動化設(shè)計淺談?wù)罕疚膹奶岢鰧崿F(xiàn)配電自動化的意義出發(fā)，結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗, 提出配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的規(guī)劃，及其在設(shè)計中設(shè)備的改造要點，最后結(jié)合經(jīng) 驗筆者提出實施配電自動化應(yīng)注意的問題，為同行提供參考。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動化設(shè)計；主站系統(tǒng)中圖分類號：s611文獻標識碼：a文章編號：項目實例云南玉溪配網(wǎng)自動化三個llokv變電站（北苑變電站、紫藝變電站、泰山變電站）及廣場、太極山、北苑、文化、玉興、屮玉開閉所共6個開 閉所下轄的39條10kv配電網(wǎng)線路（其中6條電纜線路、11條架空混合線 路及22條架空線路）進行配電網(wǎng)自動化建設(shè)，對38座環(huán)網(wǎng)柜、105臺戶 外柱上開關(guān)共143個配電點進行

2、“三遙”自動化配置，將對13臺柱上分 支開關(guān)進行“二遙”自動化配置，共計156個配電點的自動化改造設(shè)計。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)作用與規(guī)劃2.1配網(wǎng)自動化系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)行的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)多采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，主要山三部分 組成：主站層、配網(wǎng)子站層、配網(wǎng)測控端設(shè)備層。主站層是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)監(jiān)控及信息管理層；配網(wǎng)子站層是區(qū)域工作站層；配電網(wǎng)測控終端設(shè)備 層是整個配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的的基礎(chǔ)，其主要完成戶外柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開 關(guān)柜、箱式變電站、配電變壓器、配網(wǎng)開閉所、配網(wǎng)小室等各種信息的采 集處理及監(jiān)控功能。配電主站主要實現(xiàn)配網(wǎng)控制中心的各種監(jiān)視、控制、管理功能。包括 配電scada功能，各種數(shù)據(jù)量的采集、數(shù)據(jù)傳

3、輸、數(shù)據(jù)加工、控制操作、 事件報告等基本功能；地理信息系統(tǒng)（gis）、各中高級應(yīng)用軟件（pas） 和需方管理功能。2. 2主站系統(tǒng)規(guī)劃配電主站是配電自動化系統(tǒng)的控制和管理中心，主要完成對整個配網(wǎng) 系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、設(shè)備信息、電量信息、用戶信息等進行匯總、人機交互、 分析管理、與其它系統(tǒng)的信息共享以及fa等功能。配電主站也可以作為 區(qū)域控制中心，作為上級主站的一個節(jié)點與上級主站聯(lián)網(wǎng)，與上級主站進 行信息交換和共享。主站系統(tǒng)建設(shè)為三層結(jié)構(gòu)，包括前置機、數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器、監(jiān)控業(yè)務(wù)臺等，數(shù)據(jù)從終端通過光纖通信上送到前置機，然后存入實 時數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控業(yè)務(wù)臺和web頁發(fā)布的信息都從數(shù)據(jù)庫中提取。為了提高數(shù)據(jù)的

4、安全性，主站系統(tǒng)主要設(shè)備、服務(wù)器采用雙機兀余配 置，采用雙前置機、雙服務(wù)器，同時裝設(shè)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，與終端服務(wù)器構(gòu)成數(shù)釆子網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器雙機容錯互為熱備用，使 用磁盤冗余陣列（raid）,支持雙控制器、熱插拔硬盤，確保系統(tǒng)具有更 強的可靠性和擴展能力。根據(jù)該項目實際情況和對配電管理的實際需求，本期配網(wǎng)自動化主站 系統(tǒng)建設(shè)，是對現(xiàn)有配電網(wǎng)主站升級改造。通過對現(xiàn)有主站升級改造，搭 建一套功能完善的主站系統(tǒng)，包括現(xiàn)冇設(shè)備共配置15臺主站服務(wù)器，2套 磁盤陣列、1套kvm集中監(jiān)控設(shè)備、13臺工作站、2臺打印機、相關(guān)的網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備以及安全防護等硬件設(shè)備，通過對現(xiàn)有配電網(wǎng)自動化軟件更新及

5、增 加功能軟件，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)的系統(tǒng)功能以及分析應(yīng)用功能。通過對現(xiàn)有配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)的改造和完善，將玉溪配網(wǎng)自動化主 站系統(tǒng)建設(shè)成為符合1ec61968/ 1ec61970國際標準配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng), 能夠滿足玉溪配電網(wǎng)未來10年的發(fā)展需耍。全面實現(xiàn)scada功能、饋線 自動化功能、web發(fā)布功能、配電網(wǎng)分析應(yīng)用功能（網(wǎng)絡(luò)拓撲、狀態(tài)估計、 潮流計算、負荷預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)）、防誤操作功能、轉(zhuǎn)供電能力分析功能、 配電運行與操作仿真功能以及基于地理背景信息的scada應(yīng)用功能；整合 有關(guān)配電網(wǎng)運行管理的各類系統(tǒng)，促進系統(tǒng)集成一體化，進行信息系統(tǒng)集 成。配網(wǎng)設(shè)備自動化的改造優(yōu)先采用免維護或少維

6、護、操作簡單，符合國際、國家或行業(yè)技術(shù)標 準的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。柱上開關(guān)應(yīng)選擇操作機構(gòu)與開關(guān)本體一體化、sf6外絕緣 類型的設(shè)備。環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜應(yīng)優(yōu)先選用鎧裝、全密封、可擴展設(shè)備。對開關(guān) 站、配電室、環(huán)網(wǎng)柜，應(yīng)配置保護與測控合一的綜合自動化裝置或遠動裝 置，負荷開關(guān)應(yīng)具備電動條件。所有設(shè)備配備滿足電流、電壓測量要求的 電流互感器、電壓互感器。柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜配電設(shè)備應(yīng)考慮增配電源系 統(tǒng)，以滿足配電終端的電源耍求。主耍是對一、二次設(shè)備進行升級改造, 使之適應(yīng)無人值班運行對設(shè)備可靠性的要求。（1）柱上開關(guān)的改造。通過柱上開關(guān)的改造實現(xiàn)自動化“二遙”或 “三遙”功能。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，具備光纖通信條件時，按“三

7、遙”點設(shè)計；不具備光纖通信條件時，采用gprs無線通信，按“二遙”點設(shè)計。 本次工程實施改造的柱上開關(guān)設(shè)備有：abb柱上負荷開關(guān)（sf6） 45臺， 國產(chǎn)負荷開關(guān)1臺，abb柱上真空斷路器13臺，or負荷刀閘23臺，老式 斷路器13臺，熔斷器3臺。新增柱上開關(guān)20臺，其中9臺為柱上負荷開 關(guān)，11臺為柱上斷路器。部分老、舊設(shè)備采取整體更換，配置pt、ct、 電動操作機構(gòu)及ftu （饋線終端）設(shè)備。（2）環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的改造。對環(huán)網(wǎng)柜的改造主要是改造配置pt、ct、 電動操作機構(gòu)及dtu （站所終端）設(shè)備及二次接線。實施配電網(wǎng)自動化監(jiān) 控點建設(shè)的環(huán)網(wǎng)柜為：17臺abb環(huán)網(wǎng)柜、9臺西門子環(huán)網(wǎng)柜、12臺

8、施耐德 壞網(wǎng)柜。所有實施配電網(wǎng)自動化的環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)控點，均按“三遙”點設(shè)計改 造。該工程升級建設(shè)立足該地區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀，堅持技術(shù)先進的同時，注重 經(jīng)濟性和實用性，以保證配電主網(wǎng)架安全穩(wěn)定運行為目標，形成配網(wǎng)主干 線“三遙”為主，分支線“二遙”的多元化的配電自動化模式。對柱上 開關(guān)加裝ftu；對開關(guān)站、配電室、環(huán)網(wǎng)柜加裝dtu。通信系統(tǒng)建設(shè)依據(jù)配電自動化系統(tǒng)功能的需要，玉溪供電局配電網(wǎng)口動化通信系統(tǒng) 采用專網(wǎng)通信和公網(wǎng)通信相結(jié)合的方式。專網(wǎng)通道通信方式采用光纖通 信，通信技術(shù)采用光纖工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)；公網(wǎng)通道通信方式采用無 線公網(wǎng)通信，通信技術(shù)采用無線通信技術(shù)，公網(wǎng)通道租用現(xiàn)有移動（移動、 聯(lián)通、

9、電信）運營商。該工程配網(wǎng)自動化專網(wǎng)通道配電終端的建設(shè)區(qū)域僅限于紅塔區(qū)的 10kv配電網(wǎng)，核心層節(jié)點為配電主站。匯聚層節(jié)點為相關(guān)的變電站和開閉 所，根據(jù)變電站的地理位置和現(xiàn)有光纜資源情況，選取太極山開閉所、文 化開閉所、玉興開閉所、高倉開閉所、廣場開閉所、泰山變電站和紫藝變 電站等7個站所為匯聚層節(jié)點；選取的143個配電監(jiān)控節(jié)點（38座環(huán)網(wǎng)柜、 105臺戶外柱上開關(guān)）作為專網(wǎng)通道接入層節(jié)點。將13個“二遙”監(jiān)控節(jié) 點作為公網(wǎng)通道接入層節(jié)點。接入層節(jié)點通信設(shè)備分為光纖通信設(shè)備和無 線通信設(shè)備，所有接入層節(jié)點的通信設(shè)備放置于配電終端機柜內(nèi)，光纖通 信設(shè)備工作電源由柜內(nèi)直流電源系統(tǒng)提供，無線通信設(shè)備選

10、用無線通信采 集模塊，此設(shè)備集成在配電終端內(nèi)。玉溪供電局配電網(wǎng)自動化體系結(jié)構(gòu)為集屮采集、集屮應(yīng)用，所有配電 終端所采集的數(shù)據(jù)需傳送至配電主站，由配電主站進行處理和保存。該工程中，將建設(shè)主站與城內(nèi)5座開閉所（廣場開閉所、文化開閉所、 中玉開閉所、玉興開閉所、北苑開閉所）之間的光纖通信電路。實現(xiàn)主站 與5座開閉所之間實時信息的傳輸。各開閉所成為各條10kv線路上環(huán)網(wǎng) 柜、柱上開關(guān)信息傳送的主匯集點；并配置143套監(jiān)控點通信設(shè)備、7套 匯聚節(jié)點通信設(shè)備、1套配電主站核心節(jié)點通信設(shè)備和1套通信網(wǎng)管，將 建設(shè)82千米24芯通信光纜；無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成在配電終端內(nèi)。配網(wǎng)自動化實施中應(yīng)注意的問題 通過結(jié)合

11、筆者工程實踐經(jīng)驗，對于配網(wǎng)自動化實施過程中需?？紤]的 問題較多，尤其是對于重點問題應(yīng)給予重視,結(jié)合經(jīng)驗筆者總結(jié)其中關(guān)鍵 要點：（1）通信可靠性與經(jīng)濟性：配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要擔(dān)負著實時監(jiān)控 配電網(wǎng)安全可靠運行的職能，電網(wǎng)的供電可靠性首先由配電網(wǎng)構(gòu)架完善和 配電設(shè)備自動化程度決定，對線路配電設(shè)備的實時監(jiān)控依靠配網(wǎng)自動化終 端；配網(wǎng)自動化終端與主站的聯(lián)系依賴可靠的通信，目前通信技術(shù)只有光 纖通信是最可靠的通信。而配電網(wǎng)的廣域地理分布性，為達到可靠的通信, 需要架設(shè)長距離的通信光纜，從而需要投入很大的費用，既要通信傳輸?shù)?可靠又要通信建設(shè)經(jīng)濟性成為配電網(wǎng)自動化實施的難點之一。（2）戶外運行：配電線路設(shè)

12、備的戶外運行環(huán)境，對開關(guān)主設(shè)備、遠 動設(shè)備、通信終端設(shè)備等提出了更高的要求，主要是保證溫度、濕度、抗 凝露、抗老化、抗風(fēng)沙等指標，在開關(guān)的外絕緣材料、電子設(shè)備的設(shè)計、 元器件篩選等方面特殊考慮。（3）電源：配電線路上的電源用于提供開關(guān)、監(jiān)控單元的工作動力, 在線路正常供電時，由電源變壓器從線路取電；線路失電時，啟動后備電 源（蓄電池）供電，本工程dtu、ftu柜內(nèi)均配置一套直流電源模塊，支持 pt取電，支持雙交流電源供電，并可自動切換，并配置2塊12v、24ah 的蓄電池作為備用電源。存在的難題是不間斷電源（蓄電池）戶外運行問 題，尤其高低溫對蓄電池工作的影響。結(jié)語通過采取配電網(wǎng)自動化實施后，帶來配網(wǎng)管理模式的重大變革。一次設(shè)備改造、配電終端建設(shè)、增加線路分段和聯(lián)絡(luò)，選用性能優(yōu)良的設(shè)備, 構(gòu)成合理環(huán)網(wǎng)，提高配電網(wǎng)的技術(shù)裝備水平；提高配電網(wǎng)設(shè)備的可靠運行 能力，降低運行人員的勞動強度和維護費用；實現(xiàn)對配電網(wǎng)