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配电自动化工程终端设备改造技术分析

摘要：随着我国经济的发展，我国电力用户对配电网供电的质量提出了更高的要求，因此，近些年来配电网自动化系统的建设成为了我国电力行业的一项重要工作。鉴于此，本文对配电自动化工程终端设备改造技术进行分析，希望能为我国配电网络自动化的建设提供一些参考。
关键词：配电自动化；蓄电池；电流互感器

0引言
随着我国经济的发展，我国电力用户对配电网络的供电质量提出了更高的要求，因此推动我国现代配电网络的建设已经成为我国目前电力行业的一项重要内容。现阶段，高效有序地开展配电自动化系统的建设，是实现配电网络现代化的关键，我国多地已经开展配电工程建设，但在配电自动化系统建设过程中，依然存在着一些技术问题。因此本文对配电自动化工程终端设备改造技术进行分析，希望能为我国配电自动化工程的建设提供一些参考。
1配电自动化的应用功能
配电自动化应实现以下功能：一是可以对故障进行快速定位和处理；二是对配电网络运行进行优化；三是遵循企业服务总线（ESB），实现系统集成。在处理线路故障时其处理流程如下：当主站和子站的DTU设备采集到配网线路的故障电流后，首先应根据提前制定的网络拓扑情况来确定故障范围；其次系统根据优先级别对故障区域进行切除并恢复其他区域的供电，整个电力系统在几分钟之内就可以完成电力恢复。
案例1：图1中变电站A与变电站B通过配网线路进行连接，在线路中有6个分段开关。在正常供电时根据负荷分布情况选择开关4为开环点。假如开关2和开关3之间电缆出现故障，其故障处理流程为：首先出线开关跳闸，开关2和开关3分闸，然后在控制出现开关和开环点开关4合闸，对故障点进行切除，最后恢复其他线路的正常供电。如果配电环路存在多个变电站的情况，其控制原理相似，只是控制步骤更为复杂。

图1配网线路故障案例1
案例2：图2中开闭所A处母线发生短路，其故障处理流程为：首先开关1跳闸，由于故障区域发生在开关2和开关3之间，开关2和开关3同时分闸，实现对故障线路的切除，然后控制开环点开关4合闸，最后恢复正常区域的供电。

图2配网线路故障案例2
案例3：图3中开闭所A的开关5出线部分发生短路，其故障处理流程为：首先开关1跳闸，然后故障区域的开关5分闸，实现故障线路的切除，然后开关1合闸，最后恢复正常区域的供电。

图3配网线路故障案例3
2配电自动化工程终端设备改造技术
2.1监控终端（DTU）
DTU的主要功能是对配网线路运行时的状态量、模拟量、数字量等数据信息进行采集和分析，进而检测出具体的故障区域。同时DTU还具备通信、远程控制、运行参数调整以及自检和自恢复功能。
2.2中压开关站和配电室自动化改造
其具体改造措施如下：一是在环网柜中增加三相和零序CT，其级别应为额定值的3倍以上；二是环网柜采用DC48V电源，其后备电源可以选择免维护的铅酸电池，其容量为20AH。综控屏相关设备的供电可以从48V母线中引出；三是环网柜需要拥有远程操作功能，实现对开关和出口压板的控制。通信中开关、接地刀闸以及远近控可以采用双位置、合位辅助接点以及远程位置辅助接点；四是综控屏采用混合组屏模式，其中包含电源、DTU以及通信等设备。输入电源可以采用站变柜为其供电，如果有两路输入电源，应采用两路不同的交流电源，且电源之间可以自由的进行切换；五是应保证站变柜的输出电压为AC220/100V，其中绕组的容量不能低于3KV，这可以减少配电线路的线损。此外，根据配电自动化终端计量模块的实际需求，要求开关电流互感器的精度应在0.55以内，电压互感器的精度应在0.5以内，每次精度的计量时间要超过0.5S，为了降低配电系统的线损，自动化装置应具备双向有功和无功的计算功能，这可以准确的计算出线损，为系统管理人员提供准确的线路损耗数据。
2.3电流互感器变比选用
为了提高配电自动化系统的故障定位准确性，就需要对系统的定位判断依据进行规范，当自动化系统出现线路故障时，通过线路中电流的变化判断出发生故障的区域，本文对设定原则和设定值进行规范，具体内容有以下几点：一是当发生反应相间故障时，会产生相过电流，因此其设置原则为当线路中出现最大负荷电流时，则判定出现此类故障，并通过电流互感器完成电流数据的收集。由于配网线路的供电范围有限，所产生的短路电流较大，但正常运行的电流都小于600A，因此将600A设置为设定值，当电流互感器检测到超过600A的电流时，则可以判定某条线路出现了该类故障；二是中性点的10KV接地电阻为10Ω，而20KV的接地电阻为20Ω，当出现反应单相接地故障时，其电流互感器采用独立的零序电流互感器，为了可以准确地测量出零序回路的运行情况，就需要将80A设置为设定值，当电流互感器检测在零序回路中检测达到80A时，则可以对发生故障的支路进行准确定位。
2.4铅酸蓄电池待机时间计算
免维护的铅酸电池在使用时，要求其额定电压为48V，且单节电池的电流应大于7Ah，实际使用寿命最少为3年，铅酸电池在使用时必须保证可以维持配网开关等终端设备和通信模块运行4个小时。
（1）功耗分析
表1 装置功耗明细
装置名称
实际功耗
数量
总功耗
主控电源
10W
2
20W
通讯设备
8W

8W
谣信回路
2.88W
3/5
1.728W
操作开关
开关每操作一次都会使电压下降0.1V，连续性的负载会对电池待机时间造成较大影响，但短时间的分闸和合闸对蓄电池的影响较小。
通过表1可以看出，能准确计算的装置功耗为29.728W，由于操作开关的功耗无法准确计算，但是也会消耗一定的功耗因此将其总功耗定为30W。
（2）恒电流计算：蓄电池的初始电压为55V，开始放电后其电流强度为0.55A，电池在关断之前的电压为42V，此时的电流为0.71A。由于电池所负载的功率是恒定的，持续的放电蓄电池的电压会持续降低，因此放电的电流会逐渐增加，在0.55~0.71A之间，由此可以计算出待机时间为20h。
（3）恒功率计算：蓄电池的恒定负载为30W，并平均分配到4节蓄电池中，由此可以计算出每节蓄电池的实际负载为7.5W。通过恒功率放电表可以计算出蓄电池的待机时间为20h。
3结语
随着我国经济的发展，人们的生活水平不断提高，对配电系统提出了更高的要求，因此我国近些年来格外重视配电网络的自动化建设。本文对配电自动化改造采用了一体化的建设方案，将一次开关设备、通信设备、二次相关设备安装在同一个箱体内，这种建设方式可以实现对遥信号的规范化管理，并使用储蓄电池作为后备电源，最后选用高可靠性、高实时性且符合技术要求的智能配电设备。
参考文献
[1]王仓儒. 配电自动化技术应用与配电网安全运行管理分析[J]. 电力设备管理, 2020, No.49(10):132-133+140.
[2]吕颖利. 配电自动化试点工程技术特点及应用成效分析[J]. 湖南农机, 2020, 047(002):140-141,143.
[3]黄燊豪、陈晓湖、刘同斌. 配网自动化终端设备异常分析[J]. 机电信息, 2020, No.642(36):62-63.

-全文完-