论文部分内容阅读
引言：电力作为国民经济的动脉，它的发展应超前于国民经济的发展。但由于前几年我们忙于电源的建设，而忽视了配电网络的建设，使得配电网络设备陈旧、供电容量不足、电网结构不合理、供电可靠性差、电能质量低。这些都制约了城市开发和经济繁荣。为此国家投入大量资金对全国的配电网络进行改造。
1、电网规划
任何一个系统工程，它的规划决定了系统建设的好坏，这也就是说，电网规划对于电网改造是至关重要的。没有一个好的规划，也就没有一个好的电网为国民经济提供动力。电网规划的目的就是编制一个安全可靠，适应能力强，结构合理，能满足今后城市和农村经济、社会发展和生活用电需求的电网网架。实现这个目标的第一步就是要做好负荷预测。负荷预测的内容取决于电网规划的目标和内容，为了确定规划年的输配电系统所需要的设备容量，必须先对供电区域与规划年相应的负荷总量进行预测。为了确定变电站设备的合理分布和限制短路容量，要求对供电区内进行分块负荷预测，把配电变直接建在负荷中心可减少网上潮流流动，降低线损。由于负荷预测的重要，现在有许多专家研究了很多算法，比如神经网络、模糊理论这些数学方法都被用在了负荷预测当中。
2、电网结构
电网要进一步向简洁、完善和高可靠性发展，做到结构合理、层次分明。首先第一个问题就是电压等级的确定。我国电网普遍以220kV/110kV/10kV/0.4kV作为标准。城市外围的220kV电网是供应城市配电网的主要电源，属于送电网络。110kV作为高压配电电压等级。它从220kV电网里接受电能后直接送到负荷小区的110kV变电站。10kV作为中压配电电压等级，应逐渐由放射型供电改造成环网供电或手拉手供电。在城市配网规划结构时，把城市负荷分成各个负荷小区，这样有利于规划并且限制了短路容量。每个负荷小区取不同的电源点，采用多回线、各式环网、多分段、多联络等方式。正常时独立运行，故障时相互支援。适当延伸10kV线路，配电变压器尽可能贴近负荷中心，缩小0.4kV低压配电线路的长度。考虑到环网运行时，一条线路将带两条线路的负荷，导线应按2倍最大负荷选择截面积，同时在系统规划时应综合考虑无功优化和中性点接地方式。
3、变电站主接线
变电站主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用，变电站的地理位置、电压等级、站内变压器台数及容量、进出线等各种条件综合优化决定的。
3.1 枢纽变电站：（1）在一般条件下，3/2接线的整体可靠性最佳，占地面积最省（约为双母带旁路占地面积的1/2），但断路器和电流互感器用得多，增大了电器设备的投资。（2）双母带旁路在电网比较薄弱，线路N-1准则无法满足，且断路器性能较差，出线断路器计划在检修比较频繁的情况下采用。（3）如果断路器性能较好，线路满足N-1原则，则220kV枢纽变电站宜采用3/2接线（线路回数8～12条）或双母线双分段（线路回数12～18条）。它既可有效限制故障范围，避免发生系统解列事故，保障主干网安全运行，又充分利用了网络设计上的N-1准则，使电网中220kV变电站主接线可靠性与输电系统可靠性互相协调、互相支援，产生整体经济效益。
3.2 配电变电站：配电变电站应有利于规范化、简单化和自动化。由于配电变建在负荷中心，所以应尽量减少占地面积。接线方式根据负荷性质、变压器负荷率、上级电网强弱可采用线路变压器组、桥式接线和单母线分段。
4、设备选择
随着高压电网深入市区，多回并架、地下高压电缆建设日益增多，绝缘导线也在架空配电网中逐步应用。变电站积极使用GIS全封闭组合电器、综合自动化等装置。配电设施要求以小型、无油、少维修和成套组合化为方向，SF6、真空断路器、环网装置、箱式配电所、干式变压器等新型装置被积极推广。合理延伸10kV线路，采用大截面导线，推广使用低损耗（约为现在的1/4）非晶态合金铁芯配电变压器更换高耗能变压器，减少380kV低压线路的半径，合理地进行无功补偿，最终降低线损，保证电压质量，满足用户的要求。
5、新技术应用
由于计算机网络和自动化技术的飞速发展， 电力系统自动化正发生着质的改变。调度自动化（SCADA）系统、能量管理系统（EMS），负荷控制系统、变电站综合自动化、馈线自动化（FA）、配电管理系统（DMS）、企业管理信息系统（MIS）等系统的应用，给电网管理带来了无限生机和全新的电网生产管理模式。调度自动化系统使用了SCADA中的数据采集和监视功能，它能监视变电站中母线电压越限或线路、元件过负荷、系统运行方式、关口负荷等状况，但这只是一种稳态调度方式。安全分析、经济调度、GPS相量测量系统（它可实时跟踪系统中各个监测点的功角变化轨迹）等新技术的应用，使得调度自动化系统从稳态向着动态转变，也使得电网生产和调度更加安全、更加经济。变电站综合自动化系统采用了大量的微处理器、集成电路、计算机网络等数字智能装置。通过微机保护、自动重合闸、低周减载、故障录波、备自投、自动无功调节、小电流接地选线等达到对变电站自动控制，并通过远动设备把运行参数和状态信号准确无误地传给调度中心，由调度中心对变电站实现管理和控制。这种方式提高了运行可靠性，提高了劳动生产率，降低了变电站的综合投资，并促进了电网的科技水平和管理水平。箱式变电站是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站，特别适用于城网建设与改造，是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行。由于采用高压直供，减少了电压降压的中间环节，线损将显著降低，而可靠性将提高一个等级。配网自动化系统（DA）是基于计算机技术、机电一体化技术和用户对供电质量的高要求发展起来的。它通过重合器、分段器、配变测试仪、计算机网络等智能装置的逻辑配合，将故障线段与系统隔离，减少对用户的停电范围和停电时间，提高供电可靠率。还可通过后台配电管理系统（DMS）对配网进行综合控制。由于现代社会的高速发展对电能质量提出了更高的要求，要保证合格的供电质量，只有通过不断的在线监测，并通过调整运行方式、改变变压器分接头档位、适时投退电容器或静补装置来实现，这些都只有配网自动化才能办到。
总之
通过优化电网系统结构，通过建设调度自动化，推行变电站综合自动化和配电自动化，在中低压配电网上使用数据采集装置和自动控制系统，建设电力企业的管理信息系统和客户用电服务系统，以全面提高我们电网生产、调度和管理的现代化技术水平，为国民经济的发展提供强大的电力。
作者简介：谢亮（1985-），男，陕西西安人，学士，助理工程师，研究方向：电网系统研究。
（作者单位：西安供电局）
1、电网规划
任何一个系统工程，它的规划决定了系统建设的好坏，这也就是说，电网规划对于电网改造是至关重要的。没有一个好的规划，也就没有一个好的电网为国民经济提供动力。电网规划的目的就是编制一个安全可靠，适应能力强，结构合理，能满足今后城市和农村经济、社会发展和生活用电需求的电网网架。实现这个目标的第一步就是要做好负荷预测。负荷预测的内容取决于电网规划的目标和内容，为了确定规划年的输配电系统所需要的设备容量，必须先对供电区域与规划年相应的负荷总量进行预测。为了确定变电站设备的合理分布和限制短路容量，要求对供电区内进行分块负荷预测，把配电变直接建在负荷中心可减少网上潮流流动，降低线损。由于负荷预测的重要，现在有许多专家研究了很多算法，比如神经网络、模糊理论这些数学方法都被用在了负荷预测当中。
2、电网结构
电网要进一步向简洁、完善和高可靠性发展，做到结构合理、层次分明。首先第一个问题就是电压等级的确定。我国电网普遍以220kV/110kV/10kV/0.4kV作为标准。城市外围的220kV电网是供应城市配电网的主要电源，属于送电网络。110kV作为高压配电电压等级。它从220kV电网里接受电能后直接送到负荷小区的110kV变电站。10kV作为中压配电电压等级，应逐渐由放射型供电改造成环网供电或手拉手供电。在城市配网规划结构时，把城市负荷分成各个负荷小区，这样有利于规划并且限制了短路容量。每个负荷小区取不同的电源点，采用多回线、各式环网、多分段、多联络等方式。正常时独立运行，故障时相互支援。适当延伸10kV线路，配电变压器尽可能贴近负荷中心，缩小0.4kV低压配电线路的长度。考虑到环网运行时，一条线路将带两条线路的负荷，导线应按2倍最大负荷选择截面积，同时在系统规划时应综合考虑无功优化和中性点接地方式。
3、变电站主接线
变电站主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用，变电站的地理位置、电压等级、站内变压器台数及容量、进出线等各种条件综合优化决定的。
3.1 枢纽变电站：（1）在一般条件下，3/2接线的整体可靠性最佳，占地面积最省（约为双母带旁路占地面积的1/2），但断路器和电流互感器用得多，增大了电器设备的投资。（2）双母带旁路在电网比较薄弱，线路N-1准则无法满足，且断路器性能较差，出线断路器计划在检修比较频繁的情况下采用。（3）如果断路器性能较好，线路满足N-1原则，则220kV枢纽变电站宜采用3/2接线（线路回数8～12条）或双母线双分段（线路回数12～18条）。它既可有效限制故障范围，避免发生系统解列事故，保障主干网安全运行，又充分利用了网络设计上的N-1准则，使电网中220kV变电站主接线可靠性与输电系统可靠性互相协调、互相支援，产生整体经济效益。
3.2 配电变电站：配电变电站应有利于规范化、简单化和自动化。由于配电变建在负荷中心，所以应尽量减少占地面积。接线方式根据负荷性质、变压器负荷率、上级电网强弱可采用线路变压器组、桥式接线和单母线分段。
4、设备选择
随着高压电网深入市区，多回并架、地下高压电缆建设日益增多，绝缘导线也在架空配电网中逐步应用。变电站积极使用GIS全封闭组合电器、综合自动化等装置。配电设施要求以小型、无油、少维修和成套组合化为方向，SF6、真空断路器、环网装置、箱式配电所、干式变压器等新型装置被积极推广。合理延伸10kV线路，采用大截面导线，推广使用低损耗（约为现在的1/4）非晶态合金铁芯配电变压器更换高耗能变压器，减少380kV低压线路的半径，合理地进行无功补偿，最终降低线损，保证电压质量，满足用户的要求。
5、新技术应用
由于计算机网络和自动化技术的飞速发展， 电力系统自动化正发生着质的改变。调度自动化（SCADA）系统、能量管理系统（EMS），负荷控制系统、变电站综合自动化、馈线自动化（FA）、配电管理系统（DMS）、企业管理信息系统（MIS）等系统的应用，给电网管理带来了无限生机和全新的电网生产管理模式。调度自动化系统使用了SCADA中的数据采集和监视功能，它能监视变电站中母线电压越限或线路、元件过负荷、系统运行方式、关口负荷等状况，但这只是一种稳态调度方式。安全分析、经济调度、GPS相量测量系统（它可实时跟踪系统中各个监测点的功角变化轨迹）等新技术的应用，使得调度自动化系统从稳态向着动态转变，也使得电网生产和调度更加安全、更加经济。变电站综合自动化系统采用了大量的微处理器、集成电路、计算机网络等数字智能装置。通过微机保护、自动重合闸、低周减载、故障录波、备自投、自动无功调节、小电流接地选线等达到对变电站自动控制，并通过远动设备把运行参数和状态信号准确无误地传给调度中心，由调度中心对变电站实现管理和控制。这种方式提高了运行可靠性，提高了劳动生产率，降低了变电站的综合投资，并促进了电网的科技水平和管理水平。箱式变电站是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站，特别适用于城网建设与改造，是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行。由于采用高压直供，减少了电压降压的中间环节，线损将显著降低，而可靠性将提高一个等级。配网自动化系统（DA）是基于计算机技术、机电一体化技术和用户对供电质量的高要求发展起来的。它通过重合器、分段器、配变测试仪、计算机网络等智能装置的逻辑配合，将故障线段与系统隔离，减少对用户的停电范围和停电时间，提高供电可靠率。还可通过后台配电管理系统（DMS）对配网进行综合控制。由于现代社会的高速发展对电能质量提出了更高的要求，要保证合格的供电质量，只有通过不断的在线监测，并通过调整运行方式、改变变压器分接头档位、适时投退电容器或静补装置来实现，这些都只有配网自动化才能办到。
总之
通过优化电网系统结构，通过建设调度自动化，推行变电站综合自动化和配电自动化，在中低压配电网上使用数据采集装置和自动控制系统，建设电力企业的管理信息系统和客户用电服务系统，以全面提高我们电网生产、调度和管理的现代化技术水平，为国民经济的发展提供强大的电力。
作者简介：谢亮（1985-），男，陕西西安人，学士，助理工程师，研究方向：电网系统研究。
（作者单位：西安供电局）