我国配电网设备发展分析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。
国家颁布设施的电力法的贯彻后,电力作为一种商品进入市场,接受用户的监督和选择,甚至于对电力供应中的停电影响追究电力经营者的责任。
另一方面,高精密的技术和装备对电能质量要求,配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。
随着市场观念的转变和电力发展的需求,配电网的自动化已经作为供电企业十分紧迫的任务。
城市电网,从八十年代就意识到配电网的潜在危险,并竭力呼吁致力于城市电网的改造工程,并组织全国性的大会对配电网改造提出了具体实施计划,各种渠道凑集资金,提出更改计划利用高技术、好性能的设备从事电网的改造。
例：1990年5月召开了全国城网工作会议,提出了城市配电网在电力系统的重要位置,要求采取性能优良的电力装备,以提高供电能力、保证供电质量。
根据电网供电的要求,供电部门提出了配电系统对用户供电的可靠性要求,供电可靠性指标达到99.6%,对机场、银行及计算机网络和服务监控中心是电力质量要求高的场所,没有可靠的配电网是无法保障的。
配电网综合实施的改造是实现配电网自动化的基本前期,没有好的电网和电网结构、好的设备是不可能实现配电网自动化,由于早期的配电网已经基本形成,只能在原有配电网的基础上进行改造,难度大,要力争达到高自动化的目的,做好统筹规划,从装备上符合现代城市的发展要求,因此,城市配电网电力装备的基本要求是技术上先进、运行安全可靠、操作维护简单、经济合理、节约能源及符合环境保护要求。
配电网的应用是经济建设所决定的,因此,无论是大城市配电网还是小型城市、县级城市甚至农村配网,在配电网改造及配电网自动化应立足于以下几方面：1.1立足于国情∶城市配电网的实际要求是结合配电网的实际问题,以符合供电可靠性及用户供电的要求，不搞形式、不追潮流、不盲目,结合技术和经济比较将有限的资金投入到较为实际有效的电网改造中去,解决较为突出的技术问题。
1.2以保证供电可靠性为前提,确保电力用户用电的时效性,满足电力用户的供电需求。
无论电力能源紧缺,还是电力富裕从用户用电的实际要求为出发点,做好用户用电的服务工作避免其它事故所造成供电的影响,体现用户是电力经营部门的需要。
(1)从用户用电的实际要求出发,保证用电的需求。
(2)提高网络的输送能力,做好网络结构的调整;(3)提高技术装备的可靠性及运行部门的免维护要求;(4)完善设备的自动化程度及故障的判断能力。
1.3满足和确保供电的质量,符合高新技术用装备和居民家用电器的要求,避免高峰低谷,电压幅值,频率以及谐波对用户都将产生不良的影响外,采用调蜂、调压来保证电能质量。
1.4降低电网的损耗,电能损耗是运行不可避免的,但损耗决定于电网结构和输送电负荷的条件来决定,城市电网之一是增大导线截面,降低线路的电阻率,采用新的输送电金具,减少线路电能损失。
采取无功就地补偿,提高功率因素合理调度和负荷分配,优化网络潮流,经济运行。
1.5提高网络的供电能力,减少用户的停电机率,网络的互供能力主要反应在网络接线、负荷的合理调整。
1.6采用自动化装备,提高设备的故障判断能力和自动隔离故障,恢复非故障线路的供电条件,选择自动化程度较高的自动化设备。
1.7解决配电网用设备的技术性能,提高设备的自身可靠性运行能力,尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于户外(户内)运行条件,做到不检修周期长,设备运行可靠。
大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用。
1.8便于系统的监控,方便配电网的经济调度,实时的网络经济分析,历史数据的记录和查备,事件记录的查询规划。
当前我国配电网处于高速发展的时期,国家从政策上给予很大支持,具有相应的资金条件,但我国配电网仍处于方案的探索时期,特别是我国配电网的规模及覆盖面,市场之大是任何一个经济发达或发展中国家无法比拟的,而我国配电网的发展也是随经济发展同步进行,为了探索我国配电网自动化方集,先后对国外配电网的模式进行考察并在国内进行实际试点。
但应该注意我国是一个大国,我国的配电网与国外配电网有多方面的区别,不可能完全照搬和应用,在吸收国外先进技术和设备的基础上,开展中国配电网改造和自动化的研究是值得注意的问题。
(l)电压等级及运行方式的区别我国35kV及以下配电网中性点为不接地系统,规程规定允许2小时的带故障运行,以延续几十年,电网结构及系统规模都有了很大变化,城市电网繁华区以电缆型供电为主,电容电流大,单相接地故障,电弧不易熄灭而引起过电压,采取消弧设施,中性点加电抗器,自动补偿,又出现投资及维护问题。
(2)电网的结构的差异,国外中性点接地,大量采用了单相重合器,单相故障不影响其它二相正常供电。
在我国配电线路中,仍然以三相供电为主。
(3)设备的技术性能和可靠性是由产品的结构来确定的,国内产品可靠性有相当大的差距,要发挥优势,立足于国产设备。
对于关键技术和核心装置可以引用并消化吸收,但要注意优势互补,优点集中的方针,这样可大大节约资金,又能达到相应的效果。
(4)配电网自动化方案根据其特点进行实施,不同的运行环境下,对供电方式及可靠性会有较大的差异,经济条件所决定的方案也有所不同,应从本电网的实际使用条件和状况出发,符合当地条件的配网。
2当前我国配电网存在的问题配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的,由于城市规划与电力的条块分割,形成了不相适应配电网结构,使配电网规划及发展不适应城市的需求,突出反映在如下几点：2.1配电网络电源点落后于城市建设的发展,由于城市规模和商业的建立,电源点容量及电能输出受到限制,尤其是配电电线的传输通道。
2.2改革开放以来,城市建设速度迅速,负荷增长率高,但电力配套建设不及时,输电线半径小,线路长,瓶颈效应比较突出,出现卡脖子现象严重,电能输不出去,往往因此而引起停电事故。
2.3出线通道影响与城市规划不相适应,有的地方改用地下电缆,施工及投资不允许,采用架空导线环境,条件受限,有的采用绝缘导线,网络复杂较为普遍。
2.4早期建设的线路导线细、年久失修,高能耗设备多,线损率高,由于导线半径小及无功缺额较大,合线损损耗大,个别地区配电网损耗达到30%,一般地区在l5%～20%,造成能源大量浪费和环境污染。
2.5供电不可靠因素增大,由于配电网投资不足,设备老化和技术性能低劣,供电事故频繁,往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。
城市繁华地段,重要场所的用户停电,影响社会治安及经济市场。
.2.6电网结构复杂,环网联络接点较多。
2.7城市电网改造涉及面广,要求较高,停电难度大。
因此,城市配电网实现自动化是一项综合性的工程,最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点,具有较好的城市规划及电源路径的分布,有较为可靠的一次、二次设备,城市建设的规模和经济的发展对配电网提出了较高的要求,各级部门都给以了充分的重视,方案确定要可行,在资金上投入到位,形了一种较好的外部环境。
3配电网系统的接线方案由于配电网的复杂性,不是单一方案就可以实现配网自动化要求,对于不同的供电模式,应具有不同供电方案,以力求达到较完美的条件。
3.1环网电缆方案以电缆作为配电主干线的配电网自动化方案,主要在城市商业繁华、人口密集地方,以环网开关柜为体,负荷开关柜据所在地域和用户的数量的要求设定出线回路数的多少,一般为二进四出,当进出线回路较多,规模更大时可转变为开闭所,开闭所中设计量柜、联络柜等。
环网柜一般以负荷开关与熔断器相配合,当一路电源发生故障后,会有另一路电源快速切换到母线,恢复正常的供电。
对开闭所监控系统的通讯方式,在放设电缆时一并设置,主要以光纤和市话线为主,以减少干扰。
环网柜的主要特点是运行环境较好、外界影响因素较少,也是城市主干道的较好的方案。
3.2市内架空配网方式市内架空配网方式一般在城市道路规模环境较好，两侧路较为宽敞的条件下，以裸线架空导线和架空绝缘导线为主，一般情况下是双回路架设，在输电路线上根据用户要求设配电变压器或设双电源，架空线路通常是双电源环网供电方式。
这种配电方式结构简单,布置形式灵活,设备都集中在户外式安装,受环境条件的影响较深,正常条件下R0为开路运行,Bl、B2分别供电。
当异常情况下向另一端自动供电,架空线路方集可以再划分为三种类型：分段器型、断路器型、重合器型。
分段器型：主干线上采用具有重合功能的分段器进行串并联配合,分段器作为故障判别元件,不作为故障执行元件,所有线略故障由变电所开关动作。
断路器型：主干线具有遥控功能的断路器或负荷开关以各点的电流信号直接送中央控制室,比较后再发出指令,所有故障由变电所开关执行。
主要特点为通讯、计算机、系统一次投入运行,投资较高,在少量的设备可以,当控制对象较多,运行速度会受到影响。
采用柱上重合器或自动开关来实现。
分支线采用分段器与主干线的配电开关相配合。
用来隔离支线上的永久性故障。
这种方案根据我国城市电网的实际情况,l0kV配电网的供电半径一般在l0KM以内,对中型城市的主干线在5-6km,不同于国外配电线路长的条件,因此中国城市的配电网采用三开关四段(三台重合器开关,其中Rl、R2、为常闭运行,R0为常开运行),将两线路R0连接,形成相互备用电源,以四段较为合理,无论从线路的合理性以及负载的分配、线路查寻的时间及保护定值的配合,在一次和二次设备配合上,完成自动隔离故障功能。
3.3辅射型配电网辐射性配电网是在市郊和农村配电网络以单电源供电,控制设备由变电所主开关作保护,配电线路可根据需要设多级重合器和分段器保护,达到自动隔离和恢复供电的条件。
在我国现有的经济能力条件和配电网的实际情况下,针对不同的配网方案,在分支线上大量采用断路器(重合器)作为配电网线路分支线自动开关,尚不具备充足的资金条件,尤其是引进设备价格高,功能一般,对于城市郊区、农村配电网线路在主干线上以重合器、分段器更为合适。
3.4配电网自动化的系统结构的数据库功能是全面反应配电网的信息,用户的档案资料、杆型的结构,电变压器的型号记录,历史检修记录、设备技术参数、备品备件、保护定值记录、线路路径及杆号记录,实时记录有关参量和对设备进行监控。
是配网自动化的核心,高级应用软件、良好的人机界面,实时量的信息库是配网自动化的基本要求。
3.5无功自动补偿功能,能准确反映配电系统无功需求状况,对高低压无功补偿装置能自动控制和合理调节,对经济运行调度提供依据。
配电网的无功补偿,除在变电所l0kV母线进行集中自动补偿外,还要在路上进行动态无功补偿,实现遥控和自动投切。