农村配电网自动化技术的应用与展望 农村配电网自动化技术的应用与展望 陈志强 河北省电力公司农电工作部 (050021) 【摘要】　本文提出配电网自动化由配电网设备自动化系统、配电网调度自动化系统和配电网管理自动化系统等三部分组成的新概念，并就河北农村电网今后配电网自动化技术的应用原则进行了论述，同时也提出以后配电网自动化技术的发展方向，提出研制"过流闭锁式电压-时间型分段器"的设想。 【关键词】　配电网自动化　过流闭锁式电压-时间型分段器 1　配电网的接线方式 配电网建设是实现配电网自动化的基础，其接线方式直接影响着配电网的运行方式，目前农村配电网的接线主要有放射式、普通环式、拉手环式和双线放射式等几种方式。采用何种接线方式必须根据负荷发展情况、供电区地理位置、用电负荷性质及用户对供电可靠性要求来确定，也必须要与电力企业的投资承受能力相适应，必须坚持统筹规划、分步实施的原则。放射式接线方式是以变电所为中心供电线路向四周延伸而线路上不与其它变电所出线相连。其具有结构简单、投资小、维护方便，但供电可靠性低等特点，在我省县城、乡镇和农村配电网中得到了广泛应用。 普通环式接线方式是在同一个变电所中同一母线或不同母线上的两回10kV线路在末端或中间用断路器连接起来构成环式供电网络。该接线方式具有当一回出线开关或一段母线检查时，不影响用户的正常用电，供电可靠性比放射式接线方式要高得多，但投资也比放射式接线方式高近一倍，一般重要用户采用此供电方式。 拉手环式接线与普通环式的主要不同点是两回10kV出线来自于不同的变电所，也相当于两个变电所的两回放射线路末端用断路器设备连接在一起。其优点是任何一座变电所停电检查而不影响用户的正常供电，供电可靠性比普通环式接线方式要高。缺点是两座变电所主变的备用容量要适当增加，一般要考虑留有正常负荷的30%裕度。 双线放射式接线方式是采取两回放射式线路同杆架设的组合方式，这样使每个用户都能实现两路供电，提高其供电可靠性。如果两回放射式线路由不同的变电所供电，供电可靠性更高。由于同杆架设要求其线路的安全水平较高，一般采用电缆，因此工程造价较高，此外在检修及故障处理时要特别注意人身安全。这种接线方式在县城和乡镇电网中应用也较多。 2　配电网自动化 配电网自动化是电力系统信息化建设的重要内容之一，农电系统信息化包括调度自动化(SCADA)、计算机管理信息系统(MIS)、配电网自动化(DNA)和办公自动化(OA)等四个组成部分。配电网自动化是基于配电网地理信息系统(GIS)平台，由三个层次结构组成，第一层是配电网设备自动化系统，该系统由配电自动化(或智能)开关设备组成的配电网一次系统，通过自动化(或智能)开关设备能够及时检测故障，并按一定的程序自动操作迅速隔离故障区段，确保非故障区段的正常供电，这是配电网自动化的基础。第二层是配电网调度自动化系统，该系统是由通讯网络设备及FTU组成，调度中心通过通讯设备和FTU，实现与配电网的自动化(或智能)开关设备接口，对配电网运行状态、电气参数进行实时监视，并可以实现远方操作配电开关设备，及时改变配电网的运行方式，提高配电网的安全经济运行水平。第三层是配电网管理自动化系统，配电网络是与地理位置十分相关的，通过地理信息系统可实现准确定位故障区段，以便及时、方便地安排故障现场的处理工作，同时利用该系统实现远程自动抄表、理论线损以及对配电网设备进行科学管理等功能，提高配电网的管理效率。 3　配电网断路器设备选择 (1)　变电所10kV出线断路器的重合闸功能对提高配电网供电可靠性和实现配电网自动化均具有十分重要的意义。在运行管理中，配电网发生故障的次数与频度都较输电网多得多，其原因主要是配电线路和设备分布点多面广、建设安全标准低，抗外力破坏和自然环境影响能力差，另外配电网又直接与用户设备相联，用户设备安全技术性能差异较大，其运行维护管理水平参差不齐，直接威胁着配电网的安全可靠运行。虽然配电网运行中发生故障较多，但在实际运行中有70%以上的故障是瞬时故障，其依靠变电所出线开关的自动重合闸功能完全可以排除掉，因此，变电所出线开关具有重合闸功能对提高配电网运行可靠性是十分重要的。我省在220kV、110kV变电所建设上，10kV出线开关都要求具有自动重合闸功能，在35kV变电所建设时，要求10kV出线断路器选择重合器，为下一步实现配电网自动化奠定基础。 (2)　配电网断路器设备的选用要综合考虑其接线方式、供电负荷的大小、用户的重要性、供电可靠性要求以及经济能力等因素，目前国内生产和应用的配电开关设备主要是重合器、分段器、负荷开关、熔断器等。一般县城配电网主干线采用环网接线、开环运行结构，主干线分段装设重合器或分段器，分支线装设分段器或负荷开关，配变高压侧装设熔断器。 4　开发新型配电自动化断路器设备的探索 目前，国内外配电网接线方式及配电自动化设备选择的观点和认识，其出发点都是基于缩小故障停电范围，快速隔离故障区域，确保非故障区域正常供电，采用的措施也主要是从其主干线路上进行的，而对用电端的配电网自动化技术和设备涉及不多，研究不够。配电网运行管理的实践表明，配电网发生故障因主干线造成的故障不到20%，大部分配电网故障是因分支线或用户端故障而引起的。因此，要提高配电网的自动化水平，提高供电可靠性，除在配电网主干线路上安装重合器、分段器等配电自动化设备外，更应该着眼于分支线路和用户端配电自动化设备应用的研究。 在主干线安装重合器或分段器因受故障电流检测和动作配合上的限制，分段是有限的，被隔离的故障区域仍较大。如果在分支线路或用户端采取技术措施切除故障，对其它非故障用户进行正常供电，其对提高配电网的供电可靠性的意义将是深远的。目前在农村配电网中95%以上的用户配变和大部分分支线路使用跌落式熔断器，作为其操作开关和保护设备。在实际工作中，因对熔断器的使用管理不当，熔丝选用上还难符合实际需要，甚至部分地方用铜丝、铝线等代替熔丝，加之熔断器本身固有特性，熔断器不能正常与前级开关设备进行保护配合，经常发生因用户端故障而造成扩大事故停电范围的事故。采用熔断器作为分支线路及配变的断路器保护设备，还容易造成缺相运行，严重影响用户安全用电。此外，线路发生故障时，排查故障工作也十分困难，不利于配电网的运行管理，供电可靠性的提高。对用电量大和负荷重要的用户可以选用重合器来替代熔断器，来提高供电的安全可靠性，而大部分用户因重合器价格昂贵难以接受此方案，因此需要研究新型配变开关保护设备。 目前市场上分段器的价格相对比较低，如对其进行改进就可实现替代跌落式熔断器，提高配电网的自动化水平和供电可靠性。根据电压－时间型分段器的结构和性能，增加故障电流检侧和闭锁功能，并具有自动或手动操作方式，开发研制新型"过流闭锁式电压－时间型分段器"。使用该新型分段器替代熔断器后，当用户端设备检修时，可以采用手动或摇控方式拉开分段器，并使其处于闭锁状态。该新型分段器处于正常运行状态时，检测到电源侧有电后，自动控制完成合闸动作，若检测无电仍保持分闸状态。当电源侧失电时，其自动控制完成分闸动作。当用户端发生故障时，检测电路检测到故障电流后，将启动分段器闭锁装置，前级配电自动开关设备动作使用电源侧失电后，分段器立即分闸，当前级配电自动开关设备重合送电后，因分段器处于闭锁状态而不能完成合闸操作，即隔离用户端的故障，而确保其它非故障用户正常用电。这种分段器除用于用户端外，还可以作为分支线路的断路器，也可以将两个这种新型分段器并列用于双电源供电的用户端作为自动开关设备。用户端使用这种新型分段器后，相应可以简化主干线配置，减少使用重合器或分段器等自动化开关设备，减少主干线一次系统建设的投资。 这种过流闭锁式电压-时间型分段器目前国内市场上还没有成型产品，有关设备生产厂家开始进行研究，从国内现有技术条件和生产工艺水平上看，应该能够满足这种新型分段器的研究和生产需要，其市场前景和经济效益将是十分可观的。更重要的是在县城电网改造时安装使用这种新型设备后，将会使县城配电网的安全水平和供电可靠性跨上一个台阶。 ----------------------------------------------

有潜力. ----------------------------------------------