10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)

1、10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)作者：丹青【摘要】開閉所的主要功能是將配網(wǎng)10KV的母線進(jìn)行擴(kuò)展，達(dá)到將10KV母線增加為出線的目的，來保證供電。開閉所一般是應(yīng)用在電量負(fù)荷比較密集的區(qū)域，像是大型的會(huì)場(chǎng)，大型的比賽或是住宅區(qū)比較密集的地區(qū)。如果對(duì)配網(wǎng)開閉所實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，那么就可以大大的降低電力的運(yùn)用率以及提高供電的可靠性。而對(duì)10KV配網(wǎng)開閉所實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，最為需要注意的就是自動(dòng)化，而自動(dòng)化作為配網(wǎng)底層最為基礎(chǔ)的功能與區(qū)域，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都需要進(jìn)行分析和探討?！娟P(guān)鍵詞】10KV配網(wǎng)；開閉所；自動(dòng)化一、引言 配網(wǎng)主要是包括了配電變電站、配電線路、配電變壓器以及繼電保護(hù)等等相關(guān)的設(shè)施，是保證發(fā)電和輸電系統(tǒng)與

2、用戶之間聯(lián)系的一個(gè)重要的保障環(huán)節(jié)。并且根據(jù)各電壓的等級(jí)的不同，可以將其分為高壓配網(wǎng)、中壓配網(wǎng)以及低壓配網(wǎng)，而本文所選用的10KV是屬于中壓配網(wǎng)，且中壓配網(wǎng)根據(jù)地域的不同，配網(wǎng)的電壓也是不同的。能夠適用于10KV配網(wǎng)的系統(tǒng)其主要是有饋線、配網(wǎng)開閉所自動(dòng)化、廂式變系統(tǒng)。并且10KV配網(wǎng)根據(jù)其系統(tǒng)，主要是可以涉及多個(gè)方面，分別是遠(yuǎn)動(dòng)、通訊、繼電保護(hù)、負(fù)荷監(jiān)控、遠(yuǎn)程抄表、調(diào)度自動(dòng)化或是配電所等。因此下文將針對(duì)10KV配網(wǎng)、自動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、微機(jī)系統(tǒng)、工作原理、特點(diǎn)、功能等因素，而為了能夠更為直觀的對(duì)10KV配網(wǎng)進(jìn)行了解，將以案例的方式對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。二、KV配網(wǎng)簡(jiǎn)介 本文選用的是10KV配網(wǎng)，配網(wǎng)也

3、可以稱為是配電網(wǎng)，其主要的組成部分也是由很多方面組成，分別是導(dǎo)線、電桿、電纜以及檔距。首先是導(dǎo)線，10KV配網(wǎng)的導(dǎo)線主要是采用JKLYJ-240；其次是電桿的高度一般是在18米以上，不過電桿的高度是根據(jù)城市的大小來進(jìn)行劃分的。其高度不同，其所能夠覆蓋的區(qū)域也是不同的。因此電桿的高度是決定送電范圍的，在一般的大中型城市的電桿高度一般是在18米，小城市或是鄉(xiāng)鎮(zhèn)一般是在15米；再次是10KV的電纜采用的是YJV22-240或者是200的型號(hào)；第四是配網(wǎng)的檔距，檔距是兩根電桿之間的水平距離，計(jì)算好兩根電桿之間的檔距，就可以了解到電桿所涉及的區(qū)域，從而降低電桿的浪費(fèi)。檔距在城市中的距離是60m，農(nóng)村的距

4、離是在80m。并且根據(jù)供電區(qū)的功能以及電壓的不同，可以將配網(wǎng)分為城市配網(wǎng)、農(nóng)村配網(wǎng)以及工廠配網(wǎng)，而10KV配網(wǎng)一般是用在城市配網(wǎng)上1。2.10KV配網(wǎng)的自動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 配網(wǎng)自動(dòng)化可以說是一個(gè)非常龐大，復(fù)雜并且綜合性非常高的系統(tǒng)性工程，其主要的作用是對(duì)電力企業(yè)以及跟配電系統(tǒng)有所關(guān)聯(lián)的功能數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，達(dá)到用戶對(duì)于用電的需求，降低用電的運(yùn)行費(fèi)用。而根據(jù)配網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，考慮到其開放性、可擴(kuò)展性，可以將其建立成分層分布式總線結(jié)構(gòu)，也就是由調(diào)度控制中心進(jìn)行劃分，將其劃分為多個(gè)站區(qū)控制中心，并由站區(qū)控制中心再進(jìn)行劃分，劃分為配電單元群、前置單元群、開閉所單元群以及廂變單元群2。根據(jù)這多個(gè)單元群對(duì)城市居民、

5、工廠職工或者是農(nóng)村的居民進(jìn)行合理的供電。詳細(xì)情況見圖1。圖1：10KV配網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2通訊系統(tǒng) 從上圖可以看到，調(diào)度中心通過通訊線對(duì)各地區(qū)的站區(qū)控制中心進(jìn)行控制和下達(dá)指令，而配網(wǎng)的自動(dòng)化通信系統(tǒng)的通訊方式主要有以下幾種、光纖通信、電力載波、無線通訊、電話線。每一種通訊方式都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。首先是光纖通信，光纖通信可以說是最早在10KV配網(wǎng)中使用的通訊方式，利用該種通訊方式，其數(shù)據(jù)是比較穩(wěn)定、抗外界干擾能力比較強(qiáng)。因?yàn)樵诔跗诘臅r(shí)候使用該種通訊方式，投資的費(fèi)用是比較大的，但是隨著各種通信設(shè)備的樣式不斷的出現(xiàn)，導(dǎo)致光纖通信設(shè)備的價(jià)格也在不斷的下降，根據(jù)目前的趨勢(shì)，其極有可能會(huì)成為最

6、為實(shí)用的通訊方式；電力載波通信其主要是利用輸電線路進(jìn)行傳輸，其可以在最大程度上降低對(duì)于電能損失，但是該種方式必須要解決在通信期間可能出現(xiàn)的電路故障，保障電路傳輸?shù)陌踩?；無線通訊系統(tǒng)其主要是利用公共頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，該種通信通道設(shè)備主要的特點(diǎn)是投資的費(fèi)用較小，進(jìn)行維護(hù)時(shí)也比較簡(jiǎn)單。而該種方式受到的限制也是比較多的，其主要是適用于中小型城市郊區(qū)或是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，因?yàn)樵卩l(xiāng)鎮(zhèn)或是中小型城市郊區(qū)的建筑物比較少，而該種通信系統(tǒng)的傳輸距離會(huì)因?yàn)榻ㄖ锏亩嗌購(gòu)亩艿接绊憽ｋ娫捑€通訊主要是利用城市中的電話網(wǎng)絡(luò)為基本的依托，并在調(diào)制解調(diào)器與電話網(wǎng)之間建立起通訊的通道3。2.2微機(jī)系統(tǒng) 現(xiàn)階段，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化

7、主要是采用微機(jī)進(jìn)行控制的，相對(duì)的針對(duì)于不同千伏電壓配網(wǎng)的微機(jī)系統(tǒng)，其規(guī)模、監(jiān)控、配置以及調(diào)度自動(dòng)化的系統(tǒng)也是不同的4。 首先是系統(tǒng)規(guī)模，10KV的微機(jī)系統(tǒng)規(guī)模的控制數(shù)量必須要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)模，也就是通過微機(jī)對(duì)各區(qū)域的站區(qū)控制中心進(jìn)行控制?？梢哉f站區(qū)控制中心是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，而微機(jī)系統(tǒng)則是調(diào)動(dòng)控制中心。 微機(jī)系統(tǒng)要對(duì)整體區(qū)域的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，那么在選擇監(jiān)控軟件的時(shí)候就需要根據(jù)不同電壓的大小進(jìn)行監(jiān)控。而10KV配網(wǎng)監(jiān)控軟件的選擇是采用SY-2000。10KV配網(wǎng)自動(dòng)化微機(jī)系統(tǒng)的外部配置主要有PC機(jī)，系統(tǒng)選擇的是window98以及通訊控制器。三、10KV配網(wǎng)開閉所自動(dòng)化的主要

8、特點(diǎn)以及功能首先是10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化可以自動(dòng)的對(duì)電路中出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行定位以及對(duì)故障進(jìn)行隔離，并且可以在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)之后，自動(dòng)的恢復(fù)供電。10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化具有一定的獨(dú)立繼電保護(hù)性能，也就是當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件發(fā)生故障會(huì)威脅到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，就會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行保護(hù)或是跳閘，保證用戶用電的安全。10KV配網(wǎng)開閉所所使用的接口一般都是用MODEN接口，采用該種接口，可以組成一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)配網(wǎng)進(jìn)行管理和監(jiān)測(cè)，并根據(jù)收取到的數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行命令和應(yīng)答。在上文了解到10KV配網(wǎng)自動(dòng)化采用的是分層分布體系的系統(tǒng)方式，而相應(yīng)的，10KV采用的也是該種系統(tǒng)模式，采用分站微機(jī)監(jiān)控系

9、統(tǒng)可以對(duì)各地的站區(qū)控制中心進(jìn)行靈活的控制。當(dāng)10KV配網(wǎng)開發(fā)所出現(xiàn)了故障或是問題是，將會(huì)由控制中心站發(fā)出警告，并自動(dòng)將閥門關(guān)閉，等待故障解決后恢復(fù)供電。四、工作原理在上文了解到了10KV配網(wǎng)開閉所自動(dòng)化的主要特點(diǎn)和功能，從圖2中就可以看出，開閉所在整個(gè)10KV的配網(wǎng)中是處在一個(gè)關(guān)鍵的位置，任何項(xiàng)目都需要經(jīng)過開閉所。圖2：10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化系統(tǒng)圖 首先，當(dāng)圖中的故障點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以看到，變電所Q1和變電所Q2將會(huì)自動(dòng)的關(guān)閘，直到故障修復(fù)完畢則會(huì)重新的開啟閘門，恢復(fù)供電。 當(dāng)各變電所收到了故障信息時(shí)，可以根據(jù)情況判斷其是否是為永久性的故障，如果一旦是永久性的故障，各變電站中的智能單元會(huì)根

10、據(jù)情況自動(dòng)的進(jìn)行跳閘，并將發(fā)生故障的部位進(jìn)行隔離。 當(dāng)控制中心站接到了各變電所和智能單位所傳來的跳閘信息之后，就會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)變電所周圍的閘門進(jìn)行選擇性的關(guān)閘和開閘，力圖保證用戶能夠正常的用電。五、10KV配網(wǎng)開閉所自動(dòng)實(shí)現(xiàn)需要考量的因素10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化設(shè)計(jì)所需要考慮配網(wǎng)所處的地理位置、開閉所在配網(wǎng)中所占的位置以及配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化。因此根據(jù)這幾方面，對(duì)于10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化主要可以從三方面進(jìn)行考慮。對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性要求。因?yàn)殚_閉所是配網(wǎng)中一個(gè)基本而重要的部分，可以說開閉所的自動(dòng)化會(huì)影響配網(wǎng)的自動(dòng)化。因此，變電站在設(shè)計(jì)10KV配網(wǎng)開閉所自動(dòng)化時(shí)，要考慮在惡劣的自然條

11、件下，各設(shè)備都能夠正常運(yùn)行，無論是高溫還是嚴(yán)寒的天氣都不會(huì)受到影響。因此在選擇開閉所中的終端設(shè)備產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品就需要通過高溫、低溫、抗電磁、抗干擾的檢測(cè)，才能夠進(jìn)行選擇。開閉所自動(dòng)化設(shè)計(jì)在10KV配網(wǎng)中的整體位置。在上文已經(jīng)了解到，開閉所在整體的配網(wǎng)中是占有極為重要的位置，開閉所自動(dòng)化能力的大小，直接會(huì)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)生影響。因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于開閉所的自動(dòng)化要有前瞻性和全局性。在對(duì)開閉所進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要在開閉所中安裝能夠進(jìn)行終端測(cè)控和保護(hù)的機(jī)能，對(duì)于規(guī)模比較大的開閉所，就應(yīng)當(dāng)在其中加入數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，這樣才能夠保證開閉所自動(dòng)化的功能得到滿足。對(duì)應(yīng)整體對(duì)開閉所進(jìn)行改造。為了保證變電

12、站配網(wǎng)的整體和諧，因此在創(chuàng)建開閉所的時(shí)候，首先就應(yīng)當(dāng)根據(jù)配電自動(dòng)化的基本特性，現(xiàn)狀進(jìn)行了解。其中主要包括整個(gè)配網(wǎng)對(duì)于城市、人口的用電需求，從而對(duì)開閉所進(jìn)行設(shè)計(jì)。保證開閉所對(duì)于配電線路的用電量不會(huì)造成浪費(fèi)，不會(huì)隨時(shí)發(fā)生遙控操作時(shí)開關(guān)發(fā)生跳躍的現(xiàn)象。六、案例 為了更為直觀的對(duì)10KV配網(wǎng)開閉所的自動(dòng)化進(jìn)行了解，下文將結(jié)合上述理論以紹南瑞配電公司在杭州地區(qū)所配備的開閉所配備在10KV配網(wǎng)中的作用進(jìn)行分析。圖3：紹南瑞配電公司在杭州地區(qū)供電線路發(fā)生故障 圖3是紹南瑞配電公司在杭州地區(qū)所配備的開閉所設(shè)備終端在出現(xiàn)了故障時(shí)的示意圖，從上圖可以很明顯的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)開閉所內(nèi)部分支線與母線之間產(chǎn)生故障時(shí)。開閉所自動(dòng)化檢測(cè)到了該數(shù)據(jù)，將會(huì)將支線與母線所產(chǎn)生的故障電流切斷，保護(hù)斷路器。并在配電自動(dòng)化的配合下，將故障點(diǎn)隔離，從而恢復(fù)供電，將停電的面積降到最小，保證了整個(gè)區(qū)域用戶的供電。七、結(jié)語 現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)于變電站的投入越來越大，相應(yīng)的，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)也跟隨著其不斷的加快，而為了能夠適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，開閉所的自動(dòng)化發(fā)展是不可或缺的。本文主要是以10KV配網(wǎng)為例，并在此基礎(chǔ)上對(duì)開閉所的自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。為了能夠?qū)ι衔目傮w理論進(jìn)行更為詳細(xì)的理解，本文選取了紹南瑞配電公司在杭州地區(qū)開閉所設(shè)備配電終端出現(xiàn)故障時(shí)的示意圖，旨在能夠給予相關(guān)工