2019.6 EPEM 37电网运维Grid Operation1 基本内容1.1 配电网自动化概念配电网自动化技术主要用于对城乡配电网改造和优化建设。
配电网自动化系统是电力系统的一套复杂的管控一体化系统，它涵盖了配电自动化、用户自动化以及配电管理自动化等方面。
根据我国目前电网管理体系的实际情况，10kV 主干馈电自动化以及400V 低压配电网自动化是实施配网自动化的主要内容。
1.2 配电网自动化系统内容配电网自动化系统作为电力系统的集成化综合系统，主要包括三部分：配电管理自动化。
主要表现为配电系统决策和运行管理的自动化和信息化，又包括设备运行管理(aM)功能、高级分析决策功能、地理信息系统(GIS)等，从信息自动化的角度看，更侧重于对信息的自动化处理和决策；用户自动化。
主要包括用户电力技术、远程自动读表、实时电价信息、负荷管理等；配电自动化。
更多侧重于控制能力的自动化，包括馈电自动化、配电网安全监控和数据采集(SCaDa)。
1.3 配电网自动化系统的实现配电自动化的技术实现主要包含主站、子站、馈线自动化和通信。
主站。
是配电网自动化系统的核心，功能包括电网运行分析、SCaDa 实时监控、GIS 在线管理，可实现变电站的集中监控以及开闭所、环网柜、10kV 馈电线路、大用户等实时监控、开关和配变。
在主站系统中，必须重视管理系统的高级应用功能的应用，实现配电网络重构、电压无功优化控制，10KV配电网自动化系统研究与技术实现广州供电局有限公司 杨斌杰摘要：本文通过对10KV配电网自动化系统的内容阐述并对其线损管理、合环运行、规划建设等方面作出研究，分析其问题并提出优化解决方案，以希望促进我国电力事业的良性发展。
关键词：10KV配电网自动化系统；线损管理；合环运行；规划建设尤其要考虑实时电价的网络重构，将起到均衡负荷,在保证供电的前提下防止线路过载，改善曲线的作用，从而进一步发挥配电网自动化系统的经济效益。
子站。
是在配电网自动化系统中对开闭所、环网柜、配变监测终端(FTV)及其他智能设备进行综合通信及处理装置。
子站系统可根据本子站管辖内FTV 的拓扑关系对本环网内的故障实现快速故障定位、故障隔离、非故障的恢复供电，也可将故障信息上报给区域主站，并根据配调主站发来的遥控命令，实现跨环网的故障定位、故障段隔离、非故障段的恢复供电。
馈线自动化。
FIV 终端（柱上开关控制终端）能对柱上开关的当前位置、通信是否正常、贮能完成情况等状态量进行采集。
采集线路电压、开关经历的负荷电流和有功功率、无功功率等模拟量，能接受远方命令控制柱上开关合闸和跳闸，以及启动贮能过程，能对开关的动作次数和动作时间及累积切断电流的水平进行监视,能接受主站系统的对时命令，以便和系统时钟保持一致，以记录状态量发生变化的时刻和先后顺序和事故，具有自检、自动恢复远程通信功能。
FTV 实时还转发TTV 负荷终端的数据。
通信。
TTV 终端（配电监测终端）是集配电变压器电器参数采集、记录、通信和RTV（三遥）功能于一体的多功能综合监测终端。
近年来出现的以数字信号处理DSP 解码技术为核心的窄带多频芯片级载波技术成为配电网通信的重要实现手段。
1.4 当前配电网的现状问题配电网建设不合理，瓶颈效应突出。
随着城市进程加快，用电负荷持续增高，但配网建设滞后，电源点布置不规范，输出线半径小，线路长。
因电源点容量及电能输出受到限制，供需矛盾加剧。
如10kV电网因建设中电源点选择布置不合理造成电源点距离过大，电压不稳，供电压力剧增。
电网运行安全程度低，出线通道与城市规划问题突出。
主要表现为绝缘导线网络情况复杂，地下电缆施工及投资条件不足，架空导线环境条件受限；线路维护低，高能耗设备多，导线细线损率高。
由于导线半径小及无功缺额较大，综合线损损耗大，通常损失率15%~20%，严重的达到30%以上，造成能源大量浪费和环境污染。
配电网自动化程度低，供电可靠性差。
因设备老化和技术性能低劣，局部故障引发全线及大面积停电事故时有发生。
例如内蒙古供电线路只有20%的供电线路低于标准负荷，超负荷运转时常故障频出；电网结构复杂，环网联络接点较多，规划布局亟待提高。
电网安全保障低，接地、防雷措施不足。
因雷电造成的线路网络故障影响大、维修时间长且成本较高，据统计全国因雷电自然灾害造成的电网故障及较大损失占全年故障总和35%以上。
2 10kV配电网自动化系统的具体研究2.1 10kV配电网线损管理研究及技术措施2.1.1 线损管理通常利用线损管理平台提供相应准确的信息数据、智能分析、查询统计、快速计算等多种功能实现损耗监管。
现阶段我国10kV配电网的线损管理主要是针对其有效供电区域，分层、分线、分区的方式来逐一计算其电能损耗，并利用信息管理系统加以统计、分析，再对比历史数据，为在线管理人员提供参数支持，最后组织协同编制具体的补偿方案，同时利用线损管理系统，对方案中的内容进行模拟、计算，以此校验补偿效果，验证补偿方案的可行性、完善性。
2.1.2 10kV配电网节能降损技术措施优化网络结构。
基于供电线路的长短与线损大小成正比的原理。
布局中以满足城乡用电户的实际需求为基准，并结合城乡建设整体规划来计算供电线路距离。
可利用有载调压变压器，根据城市配电网的实际负荷状况来相应调节运行电压，使线损与电压之间保持较为规律的变化关系。
面向用户采用高电压供电的方式，提高输配电能力、扩大供电半径，有效降低线损率。
合理调整运行电压。
当高电压配电网的输送容量不变，电压与电流不成正比。
采取合理调整运行电压、提高力率的方式，能够有效实现降损的目的。
变压器铜损。
是高电压配电网中最大的电能损耗，占据着整个电网电能耗损8%及以上，且变压器铜损与运行电压不成正比。
即变压器运行电压越高，铜损程度越小，电能的损耗也越小。
而10kV低电压配电网的情况在一定情况下正好与之相反，变压器铜损在整个电网中的电能耗损并不稳定，占比4~8%，且其与运行电压是成正比。
变压器在夜晚时运行负荷最低，而运行电压最高。
合理选用导线截面。
导线截面面积与线损成正比，选取适当的导线是减低线损的首要。
若导线截面面积过大则需要采用降低电阻的方法。
再则合理的电器设备对降低线损也有较大作用。
加强无功补偿。
无功补偿可提高电网功率，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高电网质量。
为实现10kV配电网无功补偿的远距离传输，应加强优化做到无功就地补偿，有效改善不合理的无功潮流流动，降低配电网的有功损耗和电压波动，提高配电线路和配变的输送能力，达到降低线损的目的。
2.2 10kV配电网合环运行研究及技术措施2.2.1 环形接线模式配电网合环运行模式如图1，变电站的一条出线环接多个环网站或开闭所后再回到本站的另一条出线，形成一个自环，环间再通过不同变电站进行开环联络。
其网络接线实质为同一变电站内单联络，不同变电站间适度联络，站内联络部分合环运行，站间联络部分开环运行。
根据合环运行馈线供电电源的来源不同，基于环形接线模式配电网合环运行的网架结构可细分为两种形式。
图1(a)为合环运行的两条馈线由变电站同一段母线供电，两环网间通过不同变电站开环联络；图1(b)为合环运行的两条馈线由同一变电站的不同母图1 基于环形接线模式配电网合环运行的网架结构38 EPEM 2019.62019.6 EPEM 39电网运维Grid Operation线供电，构成环网的两条母线并列运行，两环网间同样通过不同变电站开环联络。
图1(a)采用同一变电站内同一母线自环，接线相对简单，合环电流相对较小；图1(b)采用同一变电站内不同母线自环，变电站内单一母线故障时可通过另一母线供电，无需环间转供，供电可靠性比图1(a)高，但其短路容量比图1(a)大得多，且受系统条件影响较大。
2.2.2 多端口换流系统配电网合环运行模式如图2四端口装置为例，其由四个端口和公共直流母线构成。
Ａ变Ｉ段、II 段母线和Ｂ变Ｉ段、II 段母线通过四端口柔性直流接口装置进行互联，实现合环运行。
该环网具有灵活的拓扑结构，可根据现场负荷实际需求构成任意两线路、三线路、四线路联络式结构，从而可有效调节各母线间的潮流分配，实现潮流优化。
多端口换流系统配电网合环控制技术正常运行时以经济优质为目标，通过调节各母线间的潮流分配实现潮流优化，有效均衡负荷。
故障和紧急状态下，馈供线路的保护配置方式与基于环形接线模式合环运行相似，仍基于多端故障信息和差动保护原理，通过故障点两侧断路器实现故障可靠隔离；多端口换流装置的控制保护策略以安全可靠为目标，对潮流大小和方向进行柔性控制。
为降低合环瞬间对配电网的冲击，在含多端口换流系统的配电网中，合环运行控制策略如图3所示。
故障切除后，多端口换流装置转为V/F 工作模式，合环操作时需要通过调节换流装置直流侧电压使合环冲击最小，一旦满足合环条件，就发合环信号；同时换流装置由V/F 工作模式切换到P/Q 工作模式。
2.3 10kV 配电网自动化系统的建设规划研究及优化措施加强10kv配电网基础建设。
负荷预测的长远性图2 四端口换流系统配电网合环运行模式图3 合环运行控制策略与可靠性是10kV 配电网建设的基础，在实际配网建设中必须遵循这一原则科学布局。
同时必须结合实际情况，采用灵活的应用外推法、负荷密度法等负荷预测方法从不同角度进行分析与预测，对其预期的用电总量和总负荷量进行科学预测，以保证方案可靠性。
执行负荷预测工程的过程中应对该电网中各供电区域的具体位置、功能及用电性质等多方面的因素进行全面、客观分析，让10kV 配电网与未来发展有效结合。
加强技术措施的优化。
首先，为确保供电网络的可靠运行，在实际建设中不仅要合理构建和不断优化配电网络的基础架构，同时还要对配网实时运行进行有效监控，及时处理问题规避损失。
例如变压器设计时，其设计和优化应充分考虑多种可能性，确保低压配电网的供电半径范围与变压器的要求相符。
主要采用分区供电方式，即设置2台设备同时运行，在其低压母线之间设置合理的联络开关，以提高检测异常事件发生的性能，同时明确其低压线路的范围，规避跨区供电现象的出现；其次，不断加强10kV 配电网中环网单元的建设，采用10kV 配电网规划与建设的过程中应设计规模较小的电缆环网单元，从而达到电网建设能根据实际情况进行灵活调整的目的。
另外还有加强10kV 配电网中的配电地理信息系统与开闭站建设。
2.4 10kV 配电网自动化系统通信技术研究及运用通信技术是配电网自动化系统中重要的组成部分，是保证各层面之间和层面内部多功能实现的关键，它担负着信息的处理、命令的发送和反馈。
通信系统不仅要快速、安全、可靠等特点，而且还应不受停电的影响，即需要在任何时间和任何地点都可以实时访问数据并进行控制，做到远程快速分析与处理、设备的远程维护，从而提高供电质量，改善用电指标，提高供电企业的工作效率并降低整体成本。
