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柔性电缆网馈线自动化规划与实用性方案研究

时间:2015-09-24 21:46:24
0引言 随着电力工业的迅速发展,日益庞大的电网规模对配电网的运维管理提出了更高的要求。与此同时,电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。而实施配电自动化

 QQ截图20150924214448.jpgQQ截图20150924214538.jpgQQ截图20150924214605.jpgQQ截图20150924214653.jpgQQ截图20150924214720.jpgQQ截图20150924214806.jpgQQ截图20150924214832.jpgQQ截图20150924214908.jpgQQ截图20150924214935.jpg

0引言

    随着电力工业的迅速发展,日益庞大的电网

规模对配电网的运维管理提出了更高的要求。与

此同时,电力用户对电能质量和供电可靠性的要

求越来越高。而实施配电自动化在国内外已逐步

成为提高网络运行水平和管理水平、不间断提供

优质电能的重要手段,‘一3’。

    馈线自动化(feeder automation,简称为FA)

是配电自动化的重要组成部分,其主要作用是监

测配电线路的运行状况,实现配电线路的故障定

位、故障隔离和恢复非故障区域供电。目前国内

外普遍采用的馈线自动化大致可归类为2种方案3

种基本模式:一种方案是通过智能开关设备之间

相互配合来实现,即就地控制型模式;另一种方

案是通过计算机、通信网络和自动化远方终端设

备实现,按需求功能不同可分为实现运行数据实

时监测的运行监测型和实现远方遥控的集中控制

型2种模式la-AI0

    目前我国架空线发生的主要是瞬时故障,可

通过馈线出口断路器一次重合闸消除,因而架空

线馈线自动化通常采用第一种方案就地控制型模

式;而电缆线主要发生的是永久性故障,出于人身和设备安全考虑,一般不建议对电缆进行重合

闸,因此电缆线馈线自动化主要采用第二种方案

的2种模式’}-AI。架空线馈线自动化通常采用重合

器与分段器配合的配置方案,具有设备配置简

单、隔离故障成功率高的优点,但同时具有局部

故障会导致全线停电、隔离故障需要多次重合对

系统造成多次冲击等缺点’9一“’。电缆网应用较多的

运行监测型和集中控制型馈线自动化也各有缺点,

前者不具备实时故障处理功能,后者依赖于通信信

道、投资费用高、建设难度较大、网络适应性差

等。目前就地控制型馈线自动化较少应用在电缆

网,虽然有文献从工程实践方面证明在电缆网采用

与架空线一致的重合器与分段器配合的自动化模式

是可行的,‘2,,但同样无法回避上文提到的缺点。

    经过多年的实践和总结,架空线馈线自动化

已形成一种有效避免传统缺点的改进方案,并取得

较为成功的应用和推广,‘3’,但如何在电缆网开展馈

线自动化规划与建设,目前还未有一个实际可行、

易于推广、公认的好方法。目前城市配电网正在向

电缆化发展,大中城市的电缆化率不断提高,而在

负荷上升发展的现阶段,配电网还处于经常性的建

设和改造当中,网架变化较快,因此探讨一种可适

应电缆网不同阶段自动化需求、网络适应性高、具

有长远发展潜力的馈线自动化方案显得尤为必要。

    为解决上述需求,本文通过梳理馈线自动化

规划的主要内容,以提出的电缆网网架优化方案

为基础,相应的提出了以智能断路器柜为核心设

备的电缆网馈线自动化方案。

1馈线自动化规划的原则和思路

    结合国内两大电网公司(国家电网公司和中

国南方电网有限责任公司)出台的关于配电自动

化的相关导则,总结归纳馈线自动化规划的原则

和思路要点如下:

    (1)馈线自动化应根据本地区配电网现状及

发展需求分阶段、分步骤实施;

    (2)馈线自动化规划与建设宜结合配电网一

次系统规划与建设,在进行一次系统的新建及改

造时,应考虑实施馈线自动化的需要;

    (3)馈线自动化规划应结合地区配电网规模

及应用需求,综合考虑建设区域一次网架结构及

设备状况,合理选择馈线自动化实现方式,包括

建设模式和通信方式等;

    (4)馈线自动化规划应按照设备全寿命周期

管理要求充分利用已有设备资源,结合一次设备

的建设与改造逐步实施,避免对一次系统进行大

规模的提前改造。

2馈线自动化规划的主要内容和步骤

2.,网架优化是馈线自动化的前提和基础

    坚实可靠的配电网络是实施配电自动化的前

提和基础。

    在城市配电线路由架空线路向地埋电缆过渡

的初期,由于网架的构建缺乏规范性的指导,导

致现状城市电缆网结构普遍较为复杂,存在层次

不清、联络混乱等问题。复杂多变的配电网络不

仅给实际调度运行操作带来一定的难度,也不利

于馈线自动化的实施。因此,在对电缆网规划实

施馈线自动化之前,应优先做好电缆网一次网架

的优化和建设。

2.2建设模式选取

    不同的馈线自动化模式的实施作用、实现方

式、通信要求等都有所不同,3种基本建设模式

比较结果如表1所示。

表1建设模式比较

比较项目运行监测型

              及时定位故

实施作用障,监视配电网

          运行状态

就地控制型集中控制型

    实现故障快速

隔离与供电恢复等

    提高运行效率,实

现故障快速隔离与供电

恢复等

实现方式

    通过通信信

道将配电终端采

集的数据信号发

回配电主站

    通过现场配电

终端、保护装置或

自动化开关装置相

互配合实现

    由配电主站根据实

时采集的数据信号做出

判断后发出指令远程控

制开关设备投切来实现

通信要求终端发回主站

非必需

    主站与终端双向通

信,高可靠性

建设费用低

    不具备实时

故障处理功能

    结构简单,建

设费用较低

    若无通信则仅

在故障时起作用

可远程遥控

    建设费用高;依赖

通信:网络适应性差

占川占川

优缺

    由于运行监测型不具备实时故障处理功能,

集中控制型需对一次设备进行较大规模的改造建

设且对通信方式要求高,在现状光缆通道普遍匾

乏的情况下,可考虑在电缆网开展就地控制型馈

线自动化。同时鉴于3种基本模式各有优缺点,单

一模式难以适应现状复杂多变的配电网及其未来的

发展需求,可考虑采用混合模式进行规划建设。

2.3通信方式选取

    目前在配电自动化中可供使用、选择的通信

方式有光纤通信、中压电力载波、无线通信(专
网、公网)等多种方式,其中技术较为成熟、应
用相对广泛的主要是光纤通信和无线公网这两
种,它们的技术比较结果如表2所示。
表2通信方式比较
比较项目
组网模式
应用环境
光纤通信
无线公网
  有源申行模式
光缆敷设到位的地点
      基站到,卜L}
无线信号覆盖的各种环境
节点保护
快速生成树、环路冗余、
      主干冗余
无保护
施}_难易
经济性
需敷设光缆,较难
    较为昂贵
比较结论
可靠性好,保护方式多,
    适用于遥控场景
易部署,适用于不传遥控
      信号的网点
    结合建设模式和通信方式的比较结果,对不
同自动化模式采用通信方式的选取建议如表3所示。
表3通信方式选取建议
建设模式
运行监测型
就地控制型
集,卜控制型
通信方式选取建议
无线公网
无线公网
光纤通信
2.4开关自动化改造
    实施自动化,需根据要实现的自动化功能对
开关设备进行相应的自动化改造,对不具备改造
条件的结合开关运行年限进行更换,暂不符合更
换条件的可配置带通信功能的故障指示器。
    开关自动化改造应与一次网架建设相配合,
并符合自动化规划的发展方向。对于新建线路的
一次设备,应同步配置与规划相应的自动化功
能;对于原有线路的一次设备,应结合相关的改
造工程和大修技改项目,将符合改造更换条件的
开关按规划实现的自动化功能进行配置。
3规划案例
    下文以南方某地区电缆网的馈线自动化规划
方案作为案例参考。
3.,案例背景
    该地区现状电缆网同样存在结构复杂的问
题,尤其是在旧城区,有的环网线路组涉及线路多
达6, 7回。同时随着电缆化率的不断提高,电缆线
路故障率增长态势比较明显,且电缆线路超过80%
的故障发生在分支线。地区现状光纤通道I乏。
3.2电缆线路网架优化规划方案
    为了梳理好线路主干线、分支线网络拓扑关
系,地区供电局出台相关技术规范,规定了电缆
线路组网原则:电缆网网络结构原则上分两层,
第一层为干线上的配电站(或开关站、环网箱),
即“主干配”;第二层为主干配引出的配电设施。
其中与线路结构相关的规定有:
    (1}每一条主环线路上主干配的个数以5个
及以下为宜。
    (2}主干配优先考虑建设配电站(开关站),
尽量少使用电缆分支箱。箱变不应接人主环网。
    (3)主干配应根据负荷的分布情况和线路长
度综合设置,每一主干配的馈出装见容量不宜小
于2 500 kVA o
    (4)环网线路组装接容量应根据负荷性质加
以控制,其供电容量按“N-1”原则校核。
    (5)支线从主环主干配馈出,若构成支环
原则上要求在同一段母线进行自环,支环的实
供负荷不宜大于3000 kW,装见总容量不宜超
过5 000 kVA o
    图1给出了电缆网主干配结构示意图。
    按上述要求规范和简化电缆网结线,层次清
晰、结构简单,可提高供电可靠性,有利于配网
安全运行及馈线自动化实施。
3.3电缆网馈线自动化规划方案
    在电缆网主干配接线模式的基础上,提出的
馈线自动化配置方案如下:
    (1)“主干配”配电站(开关站)
    1)主干线“主干配”节点,在主干线出线柜
处配置电缆型故障指示器。
    2)分支线采用智能分界断路器柜成套设备,
暂不具备更换改造的分支线柜可配置电缆型故障
指示器。
    3)主进出线柜按断路器柜选型,初期暂不配
置控制单元,但预留相应接口和安装位置。
    4)自动化建设结合配网基建工程:对于新建
“主干配”配电站(开关站)按照以上原则进行配
置;对现有“主干配”配电站(开关站)应结合
配网改造项目,按照以上原则进行配置。
    (2)支环配电站
    支环上配电站可在出线柜配置具备通信功能
 

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