配电网自动化的主要内容「配电网自动化技术」

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壹 配电网概述

从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地或逐级直接与用户相连并向用户分配电能的电力网络称为配电系统。根据供电地域特点的不同，可分为城市配电网和农村配电网；根据配电线路的不同，可分为架空配电网、电缆配电网以及架空电缆混合配电网。

配电系统是电力系统中，由变电站、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护设备组成。配电线路又分为架空线路和地下电缆，一般大城市（特别是市中心区）、旅游区、居民小区等多采用地下电缆。

一次配电网络是从配电变电站引出线到配电变压器之间的网络，电压通常为6～10千伏，又称高压配电网络。一次配电网络的接线方式有放射式与环式两种；二次配电网络是由配电变压器次级引出线到用户入户线之间的线路、元件所组成的系统，又称低压配电网络。

高低压配电资产产权情况复杂，资产所有权与运行维护可能存在不一致。配电资产数量较大，一定数量的设备资产由用户直接投资，资产关系不属于供电企业，其中部分用户将电力设备资产产权过户给供电企业；部分用户委托供电企业代为运行维护其电力设备资产，支付代维费用，部分用户由于各种因素不支付代维费用。在实际资产统计中不应统计用户支付代维费用的资产设备。

配电工作，突发性事故抢修工作较多，低压线路、电缆、变压器由于其数量巨大，运行成本较高，主要工作是出现事故后的抢修。

01 、配电网结构

1.1 架空线与电网

农村、山区中压架空配电线路由于负荷密度较小、分散，供电线路较长，导线截面积较小，一般采用树枝状放射式供电。

城市及近郊区中压架空配电线路一般采用放射式环网架设，当变电所设备及线路检修或故障时可将非检修或非故障线路转由其他电源线路供电，提高供电可靠性及运行灵活性。

1.2 电缆配电网

依据城市规划，高负荷密度地区、繁华地区、供电可靠性要求较高的地区、住宅小区、市容环境有特殊要求的地区、街道狭窄架空线路走廊难以解决的地区宜采用电缆线路。

02、配电网无功补偿

变压器和电动机等电气设备运行时需从系统中吸收大量的无功率。系统无功电源严重不足或配置不当会引起电压降低，设备损耗增加，利用率低等问题。在配电网上进行无功补偿可以改善配电网的无功分布，提高电网的功率因数，改善电压质量，避免了长距离输送无功功率，降低了配电网线损，增大了配电网供电能力。其补偿方式一般采用并联补偿。

电力客户的功率因数应达到0.85或0.90及以上，农业用电功率因数应达到0.80以上。100kVA及以上10kV供电的电力用户，其功率因数宜达到0.95以上；其他电力用户，其功率因数值达到0.90以上。

无功补偿的方式一般按就地平衡的原则，采用分散补偿和集中补偿两种形式。

03、配电网线损

3.1 线损的基本概念

在一个供电地区内，电能通过电力网的输电、变电和配电的各个环节供给客户。在电能的输送和分配过程中，电力网的各个元件都要产生一定数量的电能损耗，这个损耗简称为线损（或技术线损）。在给定时间段（日、月、季、年）内配电网的所有元件中产生的电能损耗电量称为配电网的线损电量，线损电量占供电量的百分数称为线损率。线损率是配电网的综合经济技术指标。

3.2 线损分类

线损率分为统计线损率和理论线损率。统计线损率是通过供、售电量表计实测得出的线损电量而计算出的线损率。理论线损率是根据电力网络的负荷情况和供电设备的参数而计算出的线损率。统计线损包括技术线损和管理线损两部分。

技术线损是在变配电过程中不可避免的，包括变压器绕组和配电线路导体的损耗，变压器铁损、电容器和电缆绝缘的介质损耗。

管理线损是由于管理原因所造成的电能损耗，包括电能表的综合误差，抄表不同时、漏抄及错抄，无表用电和窃电，带电设备绝缘不良或污秽等引起的漏电，配电网短路事故等造成的损失电量。

04、配电网供电可靠性

4.1 供电可靠率

配电网的供电可靠率是电力系统可靠性管理的重要组成部分，一般是以客户有效供电时间总小时数与统计时段内小时数的比值来衡量。

在统计期间内，对客户有效供电时间总小数与统计期间小数的比值，为

4.2 影响供电可靠性因素

引起配电网供电可靠率降低的因素主要有：配电网结构薄弱；检修及新增用户一般需停电进行，因而造成频繁停电；配电管理系统不健全，一旦发生故障时，判断、隔离和恢复供电不够迅速；系统调峰能力不足或供电容量不足，非正常运行方式下有可能人为限电。

05、配电网规划

配电网规划是对配电网在未来较长时期发展和改造的总体计划，其目的在于用恰当的投资增加配电网的供电能力，适应负荷增长的需要和改善电网的供电质量。配电网的规划，包括对原有配电网的改造和扩建，以及兴建新的配电网。配电网规划是电网规划的基础和重要的组成部分。

规划主要包括：分析配网布局与负荷分布现状，需明确以下问题。负荷预测。确定规划各期目标、电网结构原则和供电设施的标准化，包括中、低压电网改造原则。进行有功、无功电力平衡，提出对供电电源点建设的要求。分期对与网结构进行整体规划。确定变电所的地理位置、线路路径，确定分期建设的工程项目。确定调度、通信、自动化等的规模和要求。估算各规划期需要的投资，主要设备的规范和数量。绘制现状及各规划期末的配电网规划地理位置接线图。编制规划说明书。

配网规划年限应和当地国民经济发展规划的年限一致，一般规定为近期（5年）、中期（10年）、远期（20年）三个阶段。

贰 配网设备01 柱上开关

中压柱上开关的分类，通常按灭弧方式或绝缘介质可分为真空、SF6、油、产气开关等；按开断、关合的能力可分为负荷开关、断路器、隔离开关等；按能实现自动化功能可分为重合器、分段器等。由于配电网设备数量多、分布面广、现场维护不便，以及社会对供电可靠性的要求不断提高等条件，未来中压柱上开关的发展趋势是采用少维护或免维护的开关。

1.1 柱上负荷开关

负荷开关一般应具备开断和关合正常负荷电流、线路之间环流、线路或设备充电电流的能力，还应具备关合短路电流的能力。

一般利用柱上负荷开关将中压架空配电线路分成3~4段，安装分段开关，有条件情况下每段线路还应与其他电源线路进行联络，安装联络开关，使之满足在中压架空配电线路停电检修、事故查找处理时，能实现转移负荷，或尽快恢复无故障线路段的电，或缩小线路的停电范围等需要。

1.2 柱上断路器

断路器一般应具备开断和关合相间短路电流的能力，为减少部分线路段常发生的瞬时故障对整条线路的影响，或为解决变电所继电保护保护不到的线路末段，可在线路中段或分支处安装柱上断路器，增加重合闸。

断路器与负荷开关的主要区别在于断路器可用来开断短路电流。

1.3 柱上隔离开关

柱上隔离开关，又称刀开关，可用于线路设备的停电检修、故障查找、电缆试验等，拉开柱上隔离开关可使需要检修的设备与其他正在运行线路隔离，给予工作人员有可以看见的、明显的断路点，保证检修或试验工作的安全。柱上隔离开关优点是造价低、简单耐用。一般作为加空线路与用户的产权分界开关，以及作为电缆线路与架空线路的分界开关，还可安装在线路联络负荷开关一侧或两侧，以方便故障查找、电缆试验和检修更换联络负荷开关等。

02、跌落式熔断器

10kV跌落式熔断器（一般安装在柱上配电变压器高压侧，用以保护10kV架空配电线路不受配电变压器故障影响。也有农村、山区的长线路在变电所继电保护达不到的线路末段或线路分支处安装跌落式熔断器进行保护的。

03、低压熔断器

柱上配电变压器停运操作，一般顺序是先停运低压。通常超过30kVA的变压器安装有低压刀开关，熔片就安装在刀开关上，为开启式熔断器，可总称为熔断式隔离开关（见图4-20）。拉开刀开关后便有了可见的、明显的断路点。30kVA及以下的变压器轻载停运时，可直接操作高压跌落式熔断器，低压侧可不装刀开关，低压熔片就安装在瓷基座上（俗称飞保险）。

04、避雷器

避雷器是连接在电力线路和大地之间，使雷云向大地放电，而保护电气设备的器具。当雷电过电压或操作过电压来到时，使其急速向大地放电；当电压降到发电机、变压器或线路的正常电压时，则停止放电，以防止正常电流向大地流通。

金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）一般可分为无间隙和有串联间隙两类。由于无间隙氧化锌避雷器使用越来越广泛，并且取得了很好的运行避雷器的优异性能。

05、无功补偿装置

架空配电线路无功补偿通常分有中压无功补偿和低压无功补偿两类设备，现普遍采用低压无功补偿。中压无功补偿设备安装位置一般以负荷较为集中处，或约在线路长3/4处为宜，一般以固定容量接在线路上。低压无功补偿设备（见下图）安装位置一般在柱上配电变压器出口处。

06、箱变、箱式变电站、电缆分支箱

随着城市化的发展，用电负荷密度不断增增大，居民一户一表的推行使户均用电容量配置及用电量大幅度增加，原有公用的配电室、本电线路已经无法满足要求；市政建设的发展对城市主要道路的环境景观提出了改造架空线路入地的要求。由此而引发公共场合小型化箱变、箱式变电站（、电缆单环网供电技术的开发与实施。

07、配电变压器

配电变压器是一种用于电能转换的电器设备，它可以把一种电压、电流的交流电能转换成相同频率的另一种电压、电流的交流电能。

配电变压器是变换电压的设备，主要部件有器身、调压装置、油箱及冷却装置、保护装置、绝缘套管。

配电变压器不宜过负荷运行，应经济运行，最大负荷电流不宜低于额定电流的60%，季节性用电的专用变压器（农灌等）应在无负荷季节停止运行。

08、配网特有设备

8.1 水泥方杆

为避免使用拉线，在配电网络的终端杆、耐张或转角处常使用抗弯能力好的水泥方杆。

8.2 绝缘导线

随着社会发展，供电区域树竹、建筑物和腐蚀严重影响配电线路安全，为减少外物引起的短路、停电，人身触电伤亡危险，配网中越来越多的使用了外附绝缘层的绝缘导线。

8.3 绝缘耐张线夹

由于绝缘导线外附有绝缘层，往往使用专门的握力更好的绝缘耐张线夹承受导线拉力。

8.4 接地环

为能在架设绝缘导线的线路上验电接地，配网绝缘导线上在一定的地方还专门安装了接地环。

叁 配网自动化

配网自动化就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。随着社会现代化及和改革开放的深入，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的提供优质电能。配网自动化的功能包括配电网络的数据采集与控制(SCADA)，馈线自动化(FA，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复)、负荷管理、地理信息系统(AM/FM/GIS)、配电应用分析(PAS)等。

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