中低压配电网规划设计（精选12篇）
中低压配电网规划设计 篇1
0 引言
广东省近年随着国民经济的快速发展, 广东的经济发展正在向珠三角周边城市, 诸如清远、肇庆、梅州等城市发展, 为满足各地的电力需求, 加强电网的建设和扩大电力系统的规模势在必行。近年来, 广东电网大量投资搞电力建设, 完善电网结构, 建设智能、可靠、高效的绿色电网。为了更好地指导电力建设工作, 进行电网规划是电网建设必不可少的工作, 它直接影响我们电网的建设。本文主要介绍规划过程中清远电网存在的问题及规划细节简要分析。清远电网根据城农网划分标准, 清城区为城网范围, 清新县、佛冈县、英德市、连州市、连南县、连山县、阳山县为农网范围。
1 清远地区电网存在问题
1) 10kV配网的接线形式种类繁多, 网络结构混乱, 不利于电网网架的健康持续发展。清远市区的目标网架接线形式为两联络环网接线, 双电源接线方式, 过渡接线方式为单联络环网接线。而县区接线形式主要为单联络环网和单辐射接线;清远全市存在部分中压线路主干偏长的问题。清远市692回公用线路中合计有70回线路主干长度超出要求, 占总线路回数的10.64%;
2) 供电电压偏低。变压器容量小、台区供电半径长、导线的线径小及用户负荷迅速增长是造成供电电压偏低的主要原因。在节假日用电高峰尤为严重;
3) 变压器重过载现象严重。导致此类问题出现的原因主要农网地区过去配置的变压器容量相对于近年来不断增长的居民用电量的需求偏小, 难以满足类似的用电量突增;
4) 无功补偿量偏低。清远早期的电网建设未在低压变压器加装无功补偿装置, 造成线路用户电压低, 无功损耗增大。进行无功补偿可以减少损耗, 节约更多的电能;
5) 供电可靠性较低。部分单环网线路负载率高, 无法满足“N-1”供电安全准则, 使用户的用电得不到保障。很大部分线路为单辐射线路, 环网率不高。清远市692回公用线路中形成联络的线路有314回, 联络为45.37%, 单辐射线路合计有378回。农网地区存在单线单变的供电方式, 在线路或变压器故障时, 整条线路都受停电影响;
6) 在配电网的建设过程中, 配电网整体的自动化建设水平不高, 不能较好监控整个电力系统的运行情况。为进一步提高设备的故障判断能力和自动隔离故障能力, 恢复非故障线路的供电能力, 应选择自动化程度较高的设备。尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于室内外运行条件。实行配电网的经济调度, 实时的网络经济分析, 历史数据的记录和查备, 事件记录的查询规划。
2 规划报告中的细节分析
1) 35kV变电站建设问题。清远市对于35kV变电站的建设, 总体思路是控制发展, 避免“弃低求高”。清远市的“三连一阳”地区属于山区, 供电人口密度小, 供电范围大。在这些地区, 可以考虑35kV变电站的建设。规划中“三连一阳”地区新建或扩建35kV变电站的具体原因是部分变电站在节假日居民负荷大导致的重载。还有大部分变电站重过载是因为此地区小水电装机容量大, 在丰水季节, 在关闭一部分机组的情况下, 35kV变电站基本上都是满载。因此大多数规划新建和扩建变电站都是缓解小水电上网难的问题;
2) 变压器重过载问题, 清远地区现状存在较多的重过载配电变压器, 每个地区的重过载率达到30%~40%, 在有限的规划资金下未能一次性解决所有变压器。因此规划过程中必须严格按照先解决过载变压器再后续年份规划解决重载变压器的顺序;
3) 在描述电网规划项目的目的时, 规划的主要目的应明确。由于某些县有些重要用户没有备用电源, 需要通过新增10kV线路来解决这类问题, 此类项目定性是满足可转供电。而不是提高环网率的目的;清远大部分县区供电区为F类供电区, 在改造和建设10kV线路项目时, 此类项目都应该归并到完善中压网架, 而非更换残旧线路等其他目的;
4) 规划原则具有针对性。规划过程中, 我们每个供电局根据个自己的情况制定各自的规划原则。在规划项目时, 严格按照规划原则进行, 例如:电缆架空线路的线径的选择, 更换变压器的大小规格, 做到规范化, 为今后配电网检修提供方便;
5) 环网柜尽量入室。随着大规模的城镇化建设, 大量大型高层建筑物拔地而起, 为了提高居民供电的可靠性, 使用户可以从两个方向获得电源, 通常将供电网连接成环形。在这样的小区我们使用环网柜作为高压开关出线柜。规划中我们要求环网柜都是尽可能入室安装。
3 配电网规划工作中的思考和建议
为保证规划项目的落实情况及实施效果, 每年对规划进行考核。对实施后的效果进行跟踪, 效果不满意的分析原因。规划项目形成项目库, 为今后配网开展提供资料, 做到项目来源于规划项目库, 项目不重复, 避免网架的重复改接以减少投资成本。保障10 kV网架完善建设顺利进行, 使电网建设有条不紊的进行。
电网规划与负荷增长相适应。向市政府了解最新城市规划, 深入街道、企业, 实地调研负荷情况以及问卷调查, 根据各地区负荷报装情况, 参考经济发展情况和承接产业转移的力度, 做好长远期负荷预测, 科学布点, 使网架结构更加趋于合理。
配电网规划是一项长期的、经常性的工作。每年应根据国民经济的发展和电力市场情况, 不断地对规划进行滚动修改, 指导城网建设能够健康发展, 以求得最大的企业效益和社会效益。规划工作应有相对固定的人员和机构, 以保证城网规划工作的连续性和规划质量。及时开展电网规划的技术性指导工作, 充分调动供电局全体部门的积极性, 规范电网规划。
4 结论
本文就清远地区的电网规划存在的问题和细节进行分析, 指出今后配网工作的建议。因此, 建设智能, 可靠, 高效的绿色电网势在必行, 当然也需要一个技术先进、思路领先的团队的长期辛勤工作。
中低压配电网规划设计 篇2
第 8.6 低压配电线路的保护
8.6.1 一般规定
8.6.1.1 低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设下列保护：
（1）短路保护；
（2）过负荷保护；
（3）接地故障保护；
（4）中性线断线故障保护。
8.6.1.2 配电线路上下级保护电器的动作应具有选择性，各级间应能协调配合。当有困难时，对于非重要负荷除第一、二级之间具有选择性动作外，其他可无选择性动作。
8.6.1.3 低压配电线路的保护应与配电系统的特征和接地型式相适应。
8.6.1.4 对电动机等用电设备配电线路的保护，除符合本章要求外，还应符合本规范第10章的有关规定。
8.6.1.5 低压配电线路的过电流应由一个或多个电器保护，用以在发生过负荷或短路时能自动切断供电。
8.6.2 短路保护
8.6.2.1 配电线路应装设短路保护，短路保护电器应在短路电流使导体及其连接件产生的热效应及机械应力造成危害之前切断短路电流。
8.6.2.2 短路保护电器的分断能力应能切断安装处的最大预期短路电流。
8.6.2.3 对持续时间不超过5s的短路，绝缘导体的热稳定应以下式进行校验：
8.6.2.4 在线芯截面减小或分支处，以及因导体类型、敷设方式或环境条件改变而导致载流量减小的线路，如符合下列情况之一，且越级切断线路不引起故障线路以外的一、二级负荷中断供电，允许不装设短路保护：
（1）上一级线路的保护电器已能有效地保护的线路。
（2）电源侧装有额定电流不大于20A的保护电器所保护的线路。
（3）电源侧装有短路保护电器的架空配电线路。
（4）符合本章第8.6.6.2款和第8.6.6.3款规定的线路。
8.6.2.5 具备以下条件时，可不按分断能力选择保护电器，对于非重要负载在电源侧已装有能满足本章第8.6.2.2款要求的其他保护电器，则允许负载侧保护电器的分断能力小于预期的最大短路电流。但两个保护电器特性的配合，应使短路时通过的能量不致造成负荷侧保护电器和导线的损坏（包括机械应力和电弧造成保护电器的损坏）。
8.6.2.6 为使低压断路器可靠工作，应按公式8.6.2.6校验其灵敏度：
8.6.3 过负荷保护
8.6.3.1 配电线路应装设过负荷保护，使保护电器在过负荷电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子造成损害前切断负荷电流。
8.6.3.2 下列配电线路可不装设过负荷保护：
（1）符合本章第8.6.2.4款规定的线路，如电源侧的过负荷保护电器已能有效地保护该段线路，且越级切断线路不致引起故障线路以外的一、二级负荷供电中断。
（2）不可能增加负荷从而导致过负荷的线路。
（3）由于电源容量的限制，不可能发生过负荷的线路。
8.6.3.3 过负荷保护宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力可低于保护电器安装处的预期短路电流，但应能承受通过的短路能量。
8.6.3.4 过负荷保护电器的动作特性应同时满足以下二式要求：
8.6.3.5 对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装设切断电路的过负荷保护电器（如消防水泵的供电线路等），但应装设过负荷报警电器。
8.6.3.6 当采用同一保护电器作多根并联导体组成的线路的过负荷保护时，该线路允许的持续载流量为多根并联导体的允许持续载流量之和，此时应符合下列要求：
（1）导体的型号、截面、长度和敷设方式均相同；
（2）线路全长内无分支引出线；
（3）线路的布置使各并联导体的负荷电流基本相等。
8.6.3.7 对于多个低压断路器同时装入密闭箱体内的过负荷保护，应根据环境温度、散热条件及断路器的数量、特性等因素，考虑降容系数。
8.6.3.8 过负荷保护电器的整定电流应保证在出现正常的短时尖峰负荷电流（如用电设备起动）时，保护电器不应切断线路供电。
8.6.4 接地故障保护
8.6.4.1 为防止人身间接触电和电气火灾事故而采取的接地故障保护措施，除正确地选用和整定配电线路的保护电器，使其可靠地切断故障线路外，还应正确地协调和配合下列因素：
（1）配电系统的接地型式；
（2）电气设备防触电保护等级和使用特点；
（3）导体截面；
（4）环境影响。
8.6.4.2 除本章第8.6.4.1款规定的接地故障保护外，下列措施也可用于防止人身间接触电
（1）采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（即Ⅱ级设备）。
（2）采取电气隔离措施。
（3）采用安全超低压供电。
（4）将电气设备安装在非导电场所内。
8.6.4.3 第8.6.4条规定涉及的电气设备，按防触电保护分级均为Ⅰ级电气设备，且此类设备所在环境均指正常环境，在此环境内人身触电安全电压极限值为50V。
切断接地故障的时间极限值应根据系统接地型式和电气设备使用情况而定，分别见以下各有关条款的规定，但其最大值不宜超过5s。
8.6.4.4 为减小人体接触电压，在采取接地故障保护措施时应做总等电位联结，当仅做总等电位联结不能满足间接接触保护的条件时，还应采取辅助等电位联
结。除本规范第14章规定的等电位联结内容之外，总等电位联结还应包括建筑物的钢筋混凝土基础，辅助等电位联结还应包括钢筋混凝土楼板和平房地板。总等电位联结和辅助等电位联结做法见本规范第14章有关规定。
8.6.4.5 位于总等电位联结作用区以外的TN、TT系统的配电线路应采用漏电电流动作保护，并应符合第8.6.4.20款和第8.6.4.12款的规定。
8.6.4.6 在TN接地型式的配电线路中，其接地故障保护电器的动作特性应符合下式要求：
8.6.4.7 相线对地标称电压为220V的TN系统配电线路的接地故障保护，其切断故障线路的时间应符合下列要求：
（1）配电干线和只供给固定式用电设备的末级配电线路不应大于5s。
（2）供电给手握式和移动式用电设备的末级配电线路不应大于0.4s。
8.6.4.8 当对第8.6.4.4款所述的基础和地板难以进行总等电位联结和辅助等电位联结时，则该场所内配电线路的接地故障保护应满足下列要求：
（1）对第8.6.4.7款之（2）所述配电线路采用漏电电流动作保护；
（2）当同时具有第8.6.4.7款两种线路时，除对（2）所述线路采用漏电电流动作保护外，对（1）所述线路如同时满足下列二式有困难时，则按第8.6.4.20款
（2）要求采取保护措施。
8.6.4.9 在TN系统配电线路中，接地故障保护宜采用下列方式：
（1）当过电流保护能满足本章第8.6.4.7款要求时，宜采用过电流保护兼作接地故障保护。
（2）在三相四线制配电系统中，如过电流保护不能满足第8.6.4.7款要求，而零序电流保护能满足时，宜采用零序电流保护。此时，保护整定值应大于配电线路最大不平衡电流。
（3）当上述（1）、（2）项的保护均不能满足要求时，应采用漏电电流保护。漏电电流保护的接线应符合第8.6.4.20款的规定。
8.6.4.10 TT系统配电线路的接地故障保护应符合下式要求：
8.6.4.11 TT系统配电线路的接地故障保护宜采用漏电电流保护方式。
只有在满足第8.6.4.10款的要求时，反时限特性和瞬时动作特性的过电流保护方可采用。
8.6.4.12 TT系统配电线路采用多级漏电电流动作保护时，不宜超过三级。其电源侧漏电保护电器动作可返回时间应大于负荷侧漏电保护电器的全分断时间，但电源侧保护电器最大分断时间不宜超过1s。
8.6.4.13 TT系统配电线路内由同一接地故障保护电器保护的外露可导电部分应用PE线连接至共用的接地极上。当有多级保护时，各级宜有各自的接地极。
8.6.4.14 IT系统配电线路的接地故障保护应满足下式要求：
8.6.4.15 IT系统配电线路的相线与外露可导电部分第一次接地故障时，可不自动切断供电，但应采用绝缘监视电器进行声光报警，第一次接地故障应在切实可行的最短时间内排除。
8.6.4.16 IT系统外露可导电部分的接地可采用共同的接地极，也可采用个别的或成组的单独接地极。
如外露可导电部分为单独接地，发生第二次接地故障时，其切断时间应符合TT系统的要求。
如外露可导电部分为共同接地，发生第二次接地故障时，其切断时间应符合TN系统的要求。
8.6.4.17 当IT系统配电线路发生第二次接地故障时，应由过电流保护电器或漏电电流动作保护电器切断故障线路，并应符合下式要求：
8.6.4.18 严禁PE或PEN线穿过漏电保护电器的零序电流互感器。
电子式漏电保护器及其与之配套使用的短路保护电器，在任何情况下不应单独切断N线。
8.6.4.19 漏电保护电器所保护的线路及设备外露可导电部分应接地。
8.6.4.20 TN系统配电线路采用漏电电流动作保护时，宜采用下列接地方式之一：
（1）将被保护线路及设备的外露可导电部分与漏电保护电器电源侧的PE线相连接，并符合公式8.6.4.6的要求。
（2）漏电保护电器保护的线路和设备的接地型式如按局部TT系统处理，则将被保护线路及设备的外露可导电部分接至专用的接地极上，并符合公式8.6.4.10要求。
8.6.4.21 为保证在TN—C—S系统配电线路中装设的漏电保护与短路保护有足够的交叉范围（即无保护死区），宜采用电磁式或辅助电源可靠动作电压不大于66V（0.3Ve）的电子式漏电电流动作保护电器。
8.6.4.22 在IT系统中采用漏电保护切断第二次接地故障时，保护电器额定不动作电流I△n0应大于第一次接地故障时的相线内流过的接地故障电流。
8.6.5 中性线断线故障保护
8.6.5.1 中性线N（PEN）断线故障保护系指有中性线配出，且以单相负荷为主的居住建筑的低压配电线路，因中性线断线而导致中性点电位偏移时，为保护人身和单相用电设备安全所采取的措施。
8.6.5.2 为防止或减少中性线断线，除应同时考虑下列因素外，还宜采用中性线断线保护：
（1）N（PEN）线应满足本规范第7章对导线机械强度和本章第8.4节对载流量的要求；
（2）导线的连接点应牢固可靠，并采取防止气化腐蚀的措施。
8.6.5.3 中性线断线保护电器应能在三相四线制配电线路中的中性线断线时，自动切断负荷侧全部电源线路。
8.6.5.4 为有效抑制因中性线断线导致的电位偏移对人身或设备的危害，中性线断线保护电器应具有反时限特性（但欠电压除外）。
中性线断线故障保护应与配电系统的接地型式或等电位联结条件相适应。
8.6.5.5 当采用单相中性线断线保护电器需要工作接地时，其接地极应满足下列条件：
（1）当用于TT（局部TT）系统时，应与该系统中的PE线共用接地极，其接地电阻值不应大于30Ω。
（2）当用于TN—S系统时，应与该系统中的PE线连接。
（3）当用于TN—C（TN—C—S）系统时，应单独接地，不得与重复接地共用，并应保持保护装置的距离。
当中性线断线保护电器与漏电保护电器配合使用时，其配电系统宜采用本款（1）所述接地型式。
8.6.6 保护电器的装设位置
8.6.6.1 保护电器应装设在维护方便、不易受机械损伤、不靠近可燃物的地方，并应避免保护电器工作时意外损坏对周围人员造成伤害。
8.6.6.2 保护电器应装设在被保护线路与电源线路的连接处。但为了维护与操作方便可设置在离开连接点的地方，并应符合下列要求：
（1）线路长度不超过3m；
（2）采取措施将短路危险减至最小；
（3）不靠近可燃物。
8.6.6.3 从高处的干线向下引接分支线路，为了操作维护的方便需将分支线路的保护电器装设在距连接点的线路长度大于3m的地方时，应符合下列要求：
（1）在该分支线装设保护电器前的那一段线路发生单相（或两相）短路时，离短路点最近的上一级保护电器应能保证动作；
（2）该段分支线应敷设于不可燃的管、槽内。
8.6.6.4 短路保护电器应装设在配电线路中不接地的各相上。对于中性点不接地且无N线引出的三相三线配电系统，允许只在两相上装设保护电器。
8.6.6.5 在TT、TN系统中，如果N线截面小于相线，则N线应装设相应于该导线截面的过电流检测电器，该检测电器使保护电器断开相线，或同时断开相线和N线；但如果能同时满足下列条件时，则N线上可不装设过电流检测电器：
（1）线路的相线保护电器已能保护N线；
（2）正常（可较长时间缺相运行的线路除外）工作时，可能通过N线的最大电流明显地小于该导线的载流量。
8.6.6.6 IT系统不宜配出N线，如有N线配出时，需要在该N线上装设过电流保护电器，并用来使包括N线在内的所有带电导线断电。但具有下列条件之一者，可不遵守本规定：
（1）当个别N线的短路受到装设在供电侧保护电器的有效保护；
（2）如果个别线路是由漏电电流动作保护电器保护的，且其额定漏电电流不超过相应N线载流量的0.15倍。
中低压配电网规划设计 篇3
关键词 中低压 自动化 PLC 实现方案 PTU功能
一、实现中低压配电网自动化的必要性
1.实现中低压配电网自动化是提高人们生活质量、发展国民经济的要求。在现代社会中，供电质量的好坏，不仅反映一个国家或地区人们的生活质量、水平和投资环境的好坏，更是影响经济发展的重要因素，它决定着工业发展的方向、规模。实际上，信息时代的到来，要求不间断供电的计算机设备越来越多，给供电提出了更高的要求。停电或限电会导致减产，而忽然的停电则会危害工厂的重要设备。只有实现中低压配电网的自动化，才可能最大限度地提高供电质量，满足人们日常生活工作与生产的需要。
2.实现中低压配电网自动化是电力企业自身发展的需要。首先实现中低压配电网自动化，可提高供电的质量和可靠性，减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、快速分析、诊断、报告事故原因提供有效的依据。其次，实现中低压配电网自动化，可以提高整个电力系统的经济效益，减轻维护人员的劳动强度；减少操作人员；增强电力系统的免维护性；有利于提高设备的安全和健康水平，延长使用寿命。最后，实现中低压配电网自动化，可以提高整个电网的管理水平。主要包括：为电力系统计算机管理自动、准确、及时地提供更为详尽、丰富的数据和任何用户的计划停电、供电；可以方便、直观地监控全局内各个用户的用电、供电情况并实现总体控制。
3.中低压配电网是我国配电网自动化的薄弱环节。配电网自动化建设，在我国尽管起步较晚，但也已经进行了近20年的研究和实践，已取得初步成效。但是研究与实践成果大多数都是在高压配电网（35kV以上）层次上进行的，而在中低压配电网（配电房这一层次）的自动化问题上，既没有总体的规划，也没有一个统一的技术原则。不仅如此，目前的纵向监控一般只限于变电站的出线以前，对于从变电站馈线到终端用户等属于用电管理范畴的监控，除少数大用户的负荷控制外，尚无其他监控手段。
二、中低压配电网自动化方案
1.电力系统自动化现有方案的比较。中低压配电网（主要指开关站、开关房、开闭所）的自动化和变电站的自动化具有一定的相似性。因此，分析一下变电站自动化的实现方法，对于正确确定中低压配电网自动化方案具有重要意义。
变电站自动化系统由5个部分组成：主站、远方终端单元（remote terminal units，RTU）、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通信电缆。其中，RTU装置位于变电站现场，可以自动采集各种开关状态量（遥信）、模拟量（遥测），并经专用通道传递到监控中心的主站系统；有的RTU还可以按监控人员的意图和指令执行特定的遥控操作，并将操作结果返送监控中心主站系统。
从变电站RTU可以实现的功能来看，变电站的自动化包括3个方面的内容：遥信、遥测、遥控。除此之外，有的系统还可以根据遥测的结果实现电能量总加功能。与此相应，变电站自动化系统可以分为两类：一类只实现了遥信、遥测的功能，即传统的SCADA系统；而最新的SCADA系统则属于另外一类，它应该可以实现所有“三遥”功能。这两类系统对应着电力系统自动化的不同阶段和水平。
2.中低压配网自动化的应用特点。中低压配网自动化系统由主站、远方终端单元（RTU）、线路传感器、远方控制SF6或真空开关、通信电缆等五个部分组成。中低压配电网自动化的应用有自己不同的特点：
（1）传统的变电站RTU在功能上偏重遥信、遥测，但中低压配电网的自动化对象（开关房、开闭所和配电房）数目繁多，开关操作频繁，更注重遥信、遥控功能。
（2）中低压配电网的自动化对象遍布城市、农村等各种不同环境，被不同层次的用电管理人员（包括农村电工）所操作。更要求其具有安装灵活、易操作、免专业维护、抗恶劣环境等特点。
（3）应用于中低压配电网的RTU，在功能上应具有模块化结构，在硬件上要越简单、越可靠越好。最好是同一套简单硬件，只要简单进行一下设置，就可以满足不同场合、不同规模的要求。
3.中低压配电网自动化RTU的PLC实现。可编程序控制器（programmab lelogiccon-troller，PLC）技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，已被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现中低压配电网自动化的RTU功能，能够很好地满足RTU的特有的要求。在国内市场，有来自许多著名厂家的PLC产品。这些产品从简单到复杂，都自成系列，可以满足不同应用的特殊要求。大多数中低档次的PLC产品，都包含有离散点输入和输出（点数的多少可以依据应用情况增减）、模拟采样输入、时钟、通信等功能。利用这类PLC的现成功能，可以方便地实现中低压配电网自动化的RTU功能。使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。完成这些功能，都无需额外的硬件，只需根据开关房的实际情况，对PLC进行简单编程即可。不仅如此，利用PLC的模拟输出功能，甚至还可以实现配电网的遥调。例如调节调压变压器的变比，调节静止无功补偿设备的电压、电流相角等。
三、RTU功能的PLC实现
RTU功能的PLC实现包括硬件实现和软件实现两个方面。
1.硬件实现方面。在硬件方面，主要存在PLC的电源如何提供，PLC如何实现长距离的通信，遥控、遥信、遥测、遥调如何具体实现等问题。由于PLC都有配套的专用电源模块，因此在设计RTU时，主要应考虑电网断电后PLC的供电问题，通常以配置充电电池的方式解决。一般PLC的通信模块只具有短距离的通信能力，虽然有些公司为PLC提供配套的组网模块，但通信距离也限制在若干千米以内。而配电网的特点是点多、面广，因此，必须借助其他方式以延长PLC的通信距离。
对于遥控，当PLC收到开关指令时，输出点到内部电源的通路被接通或关断，如果直接用输出点的输出电流去操作开关设备，则功率根本不够。因此，可把PLC的输出点作为一个小功率继电器的激磁电源，以控制该继电器的常开或常闭触点的开合，再由该继电器去控制配电网的配电开关的操作电源，使配电开关动作，线路或配电设备被投切。
对于遥信，则是将被测开关的辅助触点两端引线接到PLC的输入点和地，当配电开关动作时，辅助触点相应开闭，PLC的相应输入点与地之间被断开或短接，从而在PLC内部获得一个高电平或低电平。
对于遥测，经互感器出来的信号，必须落在PLC的A/D转换模块的测量范围之内，才能接入到相应模块的输入端。此外，在选择PLC的A/D模块时，还要考虑采样周期问题。周期太长，将无法获得精确数值。PLC可以实现遥调功能，但因电网中应用很少，这里不予详述。
2.软件实现方面。在PLC软件方面，由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序，因此，为了完成所有RTU功能，PLC软件应包括：循环扫描执行的主程序；通信程序（接收和发送报文）；收到报文分析程序；上发报文产生程序；输入点电平中断扫描程序；操作执行程序（遥控、遥信、遥测等）。
在上述程序模块的编制中，应重点考虑以下问题：一是PLC的主CPU的速度是否足够快？如何编制出执行时间短的程序？二是PLC和监控中心的通信要利用一套复杂的通信规约，PLC的程序容量能否容下所有程序？如何编制出短小精悍的程序？三是PLC是通过循环扫描输入点的内存映像以获取输入点的输入状态的，在配电开关动作时，相应辅助触点往往存在短暂的抖动。抖动的机械频率虽然很高，但相对于PLC的程序扫描执行的频率却是很低的，因此，这种抖动会在PLC的内存映像中反映为多次不相干的开关动作。如何在程序上消除这种开关动作的假象？
实践证明，采用恰当的编程技巧，以上各种问题都可以得到圆满解决。
四、结论
县级中低压配电网规划研究 篇4
配电网络规划的主要任务是在可行的技术条件下,制定可行的电网发展方案,以满足负荷发展的需求。目前,县级中低压配电网的规划多是由当地供电公司根据临时增加的负荷来架设线路,此种模式缺乏科学性和前瞻性,没有考虑到供电公司的最小投资成本、配电系统的最小网损和资源的最大利用率。因此,笔者结合多年工作经验,就县级中低压配电网络规划的若干关键问题展开研究,以期为同类工程提供一些有益的参考和借鉴。
1 县级中低压配电网规划的优化模型和优化算法
1.1 县级中低压配电网规划的优化模型
县级中低压配电网规划的基本内容包括长期规划和短期规划等,在规划时,应根据实际需要采用不同的模型。县级中低压配电网规划的优化模型主要有以下几种:(1)单独的线路模型。这种模型主要用于输电线路的设计,其目的是在最少的投资和最经济的运行条件下,寻找线路的最优解决方案,来确定线路的长度、截面积、电压等级。(2)系统模型。这种模型主要用于在负荷供应点(即变电站)和负荷需求点的网架条件一定的情况下,选择配电网络连接线路方式,使得规划投资最经济。(3)两阶段模型。这种模型分为两个阶段:第一阶段考虑负荷分配情况来确定变电站的规划和建设,第二阶段根据第一阶段确定的变电站容量使用运输模型来确定线路最优潮流。(4)变压器模型。这种模型能同时确定线路的建设和变电站容量。(5)可靠性模型。可靠性模型包括分段器开关的投资、变电站和线路的投资、停电损失、维护费和网损,常用于为了提高供电可靠性而进行的配电网改造和优化。
1.2 县级中低压配电网规划的优化算法
国内外关于县级中低压配电网规划的优化算法主要分为以下3种:(1)经典数学优化方法,包括分支定界法、松弛法、割平面法、外部近似法等。正如人们所知,这类优化方法不可避免地存在“维数灾”问题。(2)启发式优化方法,它是基于人的一些直观想法建立起来通过启发式过程实现的。其在性能方面不要求最优解,只希望近似解尽可能“接近”最优解,但在时间复杂性方面要求有一个多项式时间界。总之,该方法简单、直观、计算速度快,但得到的最优解或者缺乏数学意义上的最优性或者只是局部最优解。(3)随机化优化方法,包括模拟退火算法、遗传算法、Tabu搜索和蚁群算法等。实践证明,这些随机化方法普遍具有比传统方法更好的全局优化能力。
2 县级中低压配电网规划存在的问题分析
如前文所述,目前很多县级中低压配电网规划都是由当地供电公司根据临时增加的负荷来架设线路,普遍存在着供电质量不高、结构混乱、设备老化、技术落后等问题,越来越难以满足人们日益增长的用电需求。具体说来,县级中低压配电网规划存在以下问题:(1)设备老化且技术落后。很多县级中低压配电网所使用的导线都为架空裸导线,供电路径较长且分支非常混乱。架空裸导线线径较小,在长期使用过程中经常出现烧断的现象,极大地增加了运维人员的工作量。有的供电公司在规划之初,片面认为三相负荷平衡时零线中通过的电流可以忽略不计,因此所设计的零线截面只有相线的一半,此种做法虽然可以降低成本,但是当单相负荷较多时容易导致电气设备烧毁,同时危害到用户的人身安全。(2)供电半径较大且无功补偿不足。近年来,县级经济及其规模处于高速发展之中,原有中低压配电网的规划没有考虑到发展的趋势。为了满足用户的各种用电需求,县级中低压配电网不断扩展和延伸,导线截面不断减小,配电变压器不断增大,电源点呈现出偏离负荷中心的趋势。此外,很多中低压配电网在规划之初极少考虑无功补偿,也没有采用自动投切型无功补偿装置,从而造成用电设备不能充分利用、系统电压降低等事故。(3)互送能力差且供电质量不高。很多县级中低压配电网都采用了辐射配电的方式,各条配电线路间没有形成有效的网络,多是单独送电,一旦遇到检修或电气设备故障,就会造成该供电区域的大规模和长时间停电。与此同时,县级城区公用配电变压器的容量不足,长期处于超负荷运行状态,不仅增加了线路的电压损耗和供电故障,而且使得很多用电器在用电高峰时段不能正常工作。
3 县级中低压配电网规划的改善措施
3.1 对电源点容量和位置进行合理规划
每个县城的用电需求和经济发展速度是不同的,这就要求有关部门根据县城的总体发展规划和电力负荷增长的准确预测,制定符合自身实际情况和发展需求的中低压配电网规划和改造目标,然后制定2套以上的规划和改造方案,最后根据资金和技术条件来选取最为合适的规划和改造方案。
规划县级中低压配电网时,可以根据“短半径、小容量、密布点”原则,将配电变压器布置在负荷中心,并采用并联配电变压器组式接线方式;也可以根据实际情况,将就近几台公用配电变压器构成的独立低压配电网进行互联,在小范围内进行环网配电,提高电力互送能力。在选择和布置配电变压器的过程中,尤其需要注意如下事项:(1)各台配电变压器的容量最好能保持一致,并安装隔离开关、断线故障报警等装置;(2)同一网络内的配电变压器技术标准应该符合变压器并联运行条件的全部要求;(3)网络内由各台配电变压器引出的低压线路相序排列必须一致,并且具备明显的相序标志。
3.2 做好电力负荷预测工作
作为县级中低压配电网规划的基础,电力负荷预测的准确性直接影响到县级中低压配电网规划的合理性和科学性。县级中低压配电网规划的电力负荷预测工作,需要经过如下几个步骤:(1)预测目标和计划的确定。不同地区要结合电力工业实际需求,制定具体的电力负荷预测目标和工作计划。制定工作计划时要重点考虑如下问题:进行电力负荷预测需要多少项资料,准备预测的过程中需要多少历史资料,资料的搜集方法和来源,预测所需时间和方法等。(2)资料的收集和选择。在进行电力负荷预测前,必须掌握充分且准确的历史数据和资料,包括国民经济有关部分的资料和电力企业内外部资料。为了确保所收集资料的准确性和可用性,在使用前要对资料进行分析和审查,并画出统计图形,以观察所采集资料的性质和分布情况。(3)预测模型和方法的选择。负荷预测模型和方法很多,适用范围各不相同,一般一个具体资料就需要选择一个具体的预测模型。如果预测模型选择不当,造成预测结果误差过大,那么就需要更换相应的模型和方法,必要时可以同时采用多种预测模型。(4)预测模型的修正和预测报告的编写。当预测误差超过允许范围时,需要采用适当的预测技术对所选模型和方法进行修正,然后根据分析判断所得的最终预测结果来编写相应的预测报告。
3.3 重视电压的无功控制
不同县城要根据低压网的用户负荷特性来实施无功补偿,目前县级中低压配电网无功补偿装置主要是可投切的并联电容(抗)器。无功补偿效果除取决于补偿容量以外,还与补偿位置有关,因此要合理确定补偿容量和补偿位置。通常采用的方法,就是按照离电源点最远的负荷优先配置电容的原则,依次对每个负荷点的电动机进行最大容量的补偿,但是此种方式忽略了线路属性、负荷分布和影响程度等因素,因此配置效果有待改善。
3.4 其他措施
采用绝缘架空钢芯铝绞线来替代目前县级中低压配电网所使用的架空裸导线,能够极大地提高安全性能。县级中低压配电网规划时要尽量避免采用从电源点单边方向供电的接线方式,应采用从电源点为中心向周围辐射式的接线方式来降低网损。县级中低压配电网要加快自动化建设,充分利用已有设备,尽可能将现行使用的非标准系统转化为标准系统,从而提高管理水平。
4 结语
科学合理的县级中低压配电网规划,在保证电压质量、提高输送能力和降低线损等方面都将产生显著的经济效益和社会效益。但配电网规划是一项复杂的工程,而目前关于县级中低压配电网规划的研究比较缺乏,因此县级中低压配电网规划的研究有待进一步展开。
摘要：介绍了县级中低压配电网规划的优化模型和优化算法,分析了县级中低压配电网规划存在的问题,并提出了改善措施。
关键词：县级中低压配电网,规划,优化模型,优化算法,问题,负荷预测
参考文献
[1]程浩忠,张焰.电力网络规划的方法与应用[M].上海科学技术出版社,2002
中低压配电网规划设计 篇5
答:(1)多层建筑低压配电设计应满足计量、维护管理、供电安全和可靠要求、应将照明与电力负荷分成不同的配电系统，
(2)确定多层住宅的低压配电系统及计量方式时，应与当地供电部门协商可采用以下几种方式:
a.单元总配电箱应设于首层，内设总计量表.层配电箱内设分户表由总配电箱至层配电箱宜采用树干式配电，层配电箱至各用户采用放射式配电。
b.单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式宜采用放射式配电，
c.分户计量表全部集中于首层电表问内，配电支线以放射式配电至各层用户。
(3)多层住宅照明计量应一户一表。对于公用通道、楼梯间的照明计量，当供电部门收费到户时可设公用电能表如收费到楼总表时一般不另外设表。
(4)除多层住宅外的其他多层民用建筑.对于较大的集中负荷或较重要的负荷，应从配电室以放射式配电对于各层配电间或配电箱的配电，宜采用树千式或分区树干式的方式。
(5)每个树干式回路的配电范围应以用电负荷的密度、性质、维护管理及防火分区等条件综合考虑确定。
(6)由层配电间或层配电箱至各分配电箱的配电，宜采用放射式或与树干式相结合的方式。
(7)多层住宅中的电力计量表应单独装设。其他多层民用建筑的照明和电力负荷亦应分别设表计量。
中低压配电网规划设计 篇6
摘 要：随着社会的发展和经济水平的提高，人们的生活品质也变得越来越高，因此人们对于供电设施设备的要求也越来越高。低压配电网中智能配电柜的应用，使得人们生活中的用电供电也变得越来越便利。因此本文对智能配电柜在低压配电网中的应用进行了研究，并分析了其使用的现状以及相关的技术优势，从而提出了一些意见和建议。
关键词：智能配电柜；低压配电网；工作原理；应用分析
中图分类号： TM642；TM73 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-156-2
0 引言
由于城镇化进程的不断推进，使得农民的生活水平得到了极大的提高。同时由于国家和政府对于农村发展和公共建设的支持和投入，新农村也在大规模的建设电气化等基础设施。再加上由于国家近几年开启了农村市场消费模式，大力宣传和推进家电下乡以及以旧换新的惠农优惠政策，使得农村的消费水平和等级也越来越高。因此各种各样家电设施开始大量出现在农民的日常生活中，例如空调、冰箱、洗衣机等日常生活常用的家电。由此一来，人们日常生活的用电量也会极大地增加，并且也对低压配电网区的绝缘化质量、用电安全系数、配电网的供电质量以及服务质量提出了更高的标准和要求。
1 智能配电柜在低压配电网中的应用现状
1.1 低压配电网的现状
在目前的低压配电网的应用技术中，其配电柜的组成结构大部分都是由空气开关、具有交流作用的接触器以及具有保护电路绝缘性的漏电保护设备等元件构成。如果在冬季或者是夏季等用电量比较大的时期，抑或是其他特殊原因的影响，配电柜经常会使得保护电路绝缘性的漏电保护设备发生跳闸的现象，从而给人们的正常生活供电造成诸多的不变和恶劣的影响。特别是在夏季温度非常高的一段时期，配电柜常常会因为用电负荷过重而发生跳闸等情况。智能配电柜的应用如图1所示。
1.2 配电柜的应用趋势
由于低压配电网的使用和发展的规模越来越大，同时人们对供电设备的优质性需求逐渐提高，供电企业的工作人员在日常工作中的任务和工作量也越来越大，需要时刻对低压配电网进行监测和维修；再加上由于全球的生态环境被破坏，使得恶劣天气的情况频发，这就造成了低压配电网的线路常常发生跳闸或是其他不良情况。在发生线路跳闸断电等情况以后，很多时候都要工作人员亲自到线路跳闸的现场进行维修和检测，这样才能恢复低压供电网的正常供电。但是在专业技术人员缺乏的情况下，一旦发生线路跳闸等情况，很多时候都面临着无人维修和检测状况，这势必会造成低压供电网不能够及时维修，使得供电设备无法正常运行，这会给人们的生活、工作以及企业运行和生产带来极大的影响和损失；同时也会使得用电的质量严重降低，造成供电企业或部门的供电服务的质量严重降低，并影响其在社会上的信誉和在人们心目中的良好形象。因此相关的技术人员开发除了一种新型的供电网设备，即智能配电柜，它是集信息技术、运行自动化以及供电之间的互动化于一体的新型低压配电网设备，伴随着城乡电网的改造以及技术的升级，智能配电柜有一个智能化的管理与控制的操作平台，可以对低压配电网中的漏电保护设备进行实时的监控和监测，从而能够极大的提升穷靠性和安全性。
2 智能配电柜的工作原理及应用优势
为了使低压配电柜的工作和运行效率能够得到实质性的提高，从而提供更优质的电路和电量，本文就结合目前低压配电网的运行现状以及原理基础，重点分析了智能配电柜运行的原理以及主要的功能和优势，从而论述了配电柜的通讯远程集成与控制、传送短信的功能、刀闸的接地带。这种设备涉及低压配电网的智能化操作以及自动化运行和控制的技术领域，同时又涉及供电设备中的配电设施。仔细来说就是其具有控制远距离通讯以及传送远程信息短信的功能，同时还使用了具有较高安全系数的接地刀闸。其原理和应用的优势如下：
2.1 构成及线路连接原理
智能配电柜在低压配电网中的应用，不仅将电气线路进行了缩减和简化，使得操作的过程更具有安全性，还达到了智能化、自动化的远程控制以及输送短信的目的，因此当线路跳闸时，就无需工作人员赶到现场进行维修，这大大节省了人力、物力，同时也使得工作效率得到了大大的提升。而智能配电柜中，其构成和线路的连接原理为：首先其结构由具有通讯传输的漏电保护设备以及隔离双头的闸等构成，其中漏电保护的设备的开关为积木所制。其次就是线路连接的原理，它是由积木制开关的顶部连接进线母排，其底部就透过母排与隔离双头的闸进行连接，然后隔离双头闸的开关器件与地面相连接。其构成及线路连接的原理如图2所示。
2.2 主要功能及应用优势
2.2.1 远程通讯控制
其使用的是2.5G的无线定位通讯模式，这种模式的无线是由具有工业级的较高性能的设备以及嵌入式的通讯处理设备组成，并且具有实时监控和运行的系统。因此能够使得配电网的运行速度更快，同时又能保证其稳定性和可靠性。
2.2.2 数显调节以及多级分档
其能提供多种显示功能，即跳闸、按钮等的显示功能，从而能够显示出电路中电流剩余值以及最大相和多级分档，同时还具有调解数显以及分档固定的作用。
2.2.3 远程设置标准参数
其能够通过远程控制平台来进行实时的监测以及自动化的操作，并将平台的控制信息通过短信输送的方式发送到工作人员的手机里，从而有效的节约工作人员的时间，使得工作效率得到良好的提升。
2.2.4 接地线路的操作和维修
其能够及时对线路进行检测操作和维修，从而提高供电设备的安全运行性能，极大地消除其运行中存在的隐患和安全问题；同时还能够使得作业的操作现场能够趋于简便化和快速化。
3 总结
综上所述，研究智能配电柜在低压配电网中的应用，对于提升人们日常生活中的正常安全供电具有重要的意义和作用。同时也能够使智能配电柜在同行业中展现出更大的应用优势和功能，展现其高质量的供电服务，从而促进其更长远的发展和进步，并且还能给供电企业带来更大的经济收益和社会效益。
参 考 文 献
[1] 吴洪磊，郭志鹏.智能配电柜在低压配电网中的应用[J]. 科技传播，2013，20：188+175.
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[3] 李真真.配电系统中智能开关柜的在线监控及其故障诊断[D].河北工程大学，2014.
[4] 李钟旭.配电网三相不平衡负荷调补控制系统的研究
[D].东北大学，2011.
城市中低压配电网规划研究与实现 篇7
1.1 配电网规划的主要步骤
(1) 数据收集, 规划需要大量的基础数据, 包括配电网的历史负荷数据, 城市规划信息等; (2) 现状配电网分析, 包括供电可靠性、电压合格率、线路负荷、N-1校验等, 以发现配电网的薄弱环节; (3) 负荷预测, 根据待规划区域的实际情况采用合适的方法做出负荷预测; (4) 提出配电网需求, 是指在一定的约束条件下规划结果要满足的几个目标; (5) 给出待选方案, 根据规划年限给出中低压配电网的规划结果, 或提出相应的改造方案; (6) 确定最佳方案。
1.2 本次规划的主要内容
1.2.1 规划年限
基准年为2014年, 目标年为2020年。
1.2.2 规划范围
HY县主城区、轻工业园区、农民工创业园区。
1.2.3 规划基本思路
收集HY县规划区的相关数据和城市规划信息, 对现状电网进行分析, 找出存在的问题;在此基础上把HY县规划区域分成3个供电区, 兼顾更远期目标提出最佳规划方案。
2 待规划区配电网现状
2.1 上级电源现状
截止2014年底, 共有2个变电站为待规划区供电, 为城区供电的合阳变只有两台主变, 单台容量为31.5MVA, 年最大负荷达到了58.6MW, 负载率为93.0%, 已经达到了重载的程度;南庄变2台主变, 容量为2×20MVA, 容载比为1.87, 符合相关导则的要求, 基本可以满足在规划期间内所有用户的电力供应。
2.2 中压配电网现状
2.2.1 主城区现状
目前主城区由110k V合阳变供电, 城网出线4回, 分别为城关一、城关二、城关三、平政线;截止2014年底, HY县城区配网一次网架结构基本成型, 城区主要是架空线路, 单电源辐射供电, 线路分支较多。
2.2.2 轻工业园区现状
截止2014年底, 线路参数如表1所示。
从表1可见, 这两条农网线路延伸过长, 所带农村负荷较多, 已经越来越不能满足轻工业园区的负荷增长需求, 本次规划中把轻工业园区作为城网的规划范围来考虑。
2.2.3 农民工创业园区的现状
农民工创业园区位于城西南角, 合阳变的10k V平政线一个分支为其供电。平政线的情况见表1。由于农民工创业园区为新规划区, 而且发展缓慢, 用电负荷较小且增长很慢, 因此目前为止, 没有专供线路;平政线是主要为南部新城区供电的线路, 由它的一个分支为农民工创业园区供电。
2.3 中低压配电网存在的问题
2.3.1 中压配电网存在的问题
中压配电网主要存在以下几个问题:
(1) 10k V配电网只由一个变电站供电, 可靠性差;
(2) 城网主干线及较大分支线导线截面较小, 不能满足“手拉手”;
(3) 配电线路供电半径过大, 线路损耗过大, 且存在迂回供电的情况;
(4) 部分配电线路电压合格率偏低、供电可靠率不能满足规程要求。
2.3.2 低压配电网存在的问题
低压配电网的主要问题有:
(1) 低压网络连接方式不合理, 重复建设较多, 造成投资的浪费;
(2) 部分线路使用年限较长, 老化严重, 故障率较高;
(3) 部分线径过小, 导致电压较低, 损耗较大;
(4) 部分公用配变负荷过高, 损耗大。
3 负荷预测
3.1 负荷预测方法的确定
经过研究分析, 根据这3个区域的负荷性质、用地性质、发展程度等实际情况, 决定不同区域应用不同的方法来预测:主城区历史负荷数据详细齐全, 采用时间序列分析法中的二项式曲线拟合;轻工业园区已经发展较成熟, 采用分类分区的负荷密度预测法;农民工创业园区新规划不久, 发展初期阶段, 采用目标年反推法。
3.2 各供电分区负荷预测结果
3.2.1 县城主城区的负荷预测
2008年及2009年负荷增长相对较快一些;在2009年之后, 负荷增长有所趋缓, 最近几年增长比较平稳, 增长趋势如图2所示。
以年份为自变量x, 以用电量为因变量y, 其中令2007年的自变量x=0, 通过多项式拟合得出多项式方程如下:
其拟合度R2=0.9990, 拟合度较高。根据式 (1) , 可以算出2014年的负荷为45.65MW, 与实际负荷45.72MW相比, 误差为-0.15%。
则在2020年, 把x=13代入式 (1) 得出预测负荷为60.54MW。
3.2.2 轻工业园区负荷预测
轻工业园区的企业多数以果业、水产品、大棚蔬菜的粗加工以及面粉、淀粉、乳制品、果汁生产为主的深加工为主, 这些企业的负荷相比于重工业要低得多, 通过调查分析, 确定其负荷密度为8.0MW/km2;仓储用地主要以果蔬等农产品的存储为主, 取负荷密度取1.5MW/km2;居住用地主要是楼层较低的小宿舍为主, 负荷密度取1.0MW/km2;公共设施主要是垃圾站、公共厕所、小超市等, 负荷密度取0.32MW/km2, 对外交通用地主要是路灯的照明为主, 负荷密度取0.10MW/km2。
3.2.3 农民工创业园区负荷预测
以2030年作为农民工创业园区的远期规划目标年, 通过目标年反推法来预测2020年的负荷。农民工创业园区2030年各类建设用地的面积及其负荷密度, 以及计算结果如表2所示。取负荷同时率为0.8。从表2可得, 2030年的预测负荷为18.57MW。目前, 农民工创业园区的基础设施已经大部分完成, 预测2020的开发强度系数为0.25, 所以2020年的负荷预测值取为18.57×0.25=4.62MW。
3.3 待规划区负荷预测结果
主城区由于历史负荷数据比较详实, 而且发展相对成熟, 用时间序列分析法的二项式曲线外推, 得出2020年的预测负荷为60.54MW;轻工业园区经过几年的发展已经相对成熟, 根据其很明确的用地性质, 采用分类分区的负荷密度预测法得出2020年的预测负荷为21.60MW;农民工创业园区新规划不久, 而且目前为止招商引资进展缓慢, 采用目标年反推法, 即先用分类分区负荷密度法预测远期目标2030年的负荷, 再反推到2020年, 最出的预测负荷为4.62MW。3个区域2020年的负荷预测结果如表2所示。
4 配电网规划结果
根据负荷预测结果, 规划在县城南部新建一个110k V变电站, 如图3所示。规划容量为2×31.5MVA;分成Ⅰ、Ⅱ期建设, Ⅰ期工程上一台主变, 10k V部分主接线施工完整, 即10k VⅠ、Ⅱ段母线在Ⅰ期工程中就安装到位, 且备用间隔预留至远期目标年。
根据当前现状的计算, 原本规划新站的位置应位于县城西南位置, 但为远期考虑改定在县城南部偏东的位置;随着县城西南区域负荷增长, 更远期将在县城西南再规划一座110k V变电站。
4.1 城区主干线的规划
(1) 由110k V合阳变的城关二线与110k V新建变电站的新城二线形成手拉手供电, 加装2台智能型开关, 更换5台手动型开关为智能型, 加装联络开关1台, 位于解放中路与东新路交叉口;
(2) 由110k V合阳变的城关三线与110k V新建变电站的新城三线路形成手拉手供电, 加装3台智能型开关, 更换4台智能型开关, 加装联络开关1台, 位于金水路与西新路交叉口;
(3) 由110k V合阳变的城关一线与110k V新建变电站的新城四线形成手拉手供电, 加装1台智能型开关, 更换3台智能型开关, 加装联络开关1台, 位于西大街与西环北路交叉口;
(4) 由110k V合阳变的城关二线与110k V新建变电站的新城一线形成手拉手供电, 加装3台智能型开关, 更换5台智能型开关, 加装联络开关1台, 位于东新路和凤凰南路交叉口。
4.2 轻工业园区的规划
规划由110k V合阳变新出间隔一回, 也就是最后一个间隔, 延九龙大道线路供电, 把它规划作为北部轻工业集中区的主供电源。此新出线路与原南庄变的锦泉线构成“手拉手”联网, 锦泉线截面由原来的185mm2增大为240mm2, 以满足轻工业园区因合阳变的新出线停电时的负荷;而永宁线则不再为轻工业园区供电。
4.3 农民工创业园区的规划
农民工创业园区的规划负荷不大, 而且110k V新建变电站的新出线———新城四线其规划负荷不大, 由其负责为农民工创业园区供电。如果农民工创业园区及其附近区域的负荷增长, 在更远的将来预计在其附近再规划一座110k V变电站。
4.4 低压配电网规划
低压配电网的规划主要是解决低压电网的部分电压过低问题, 采取的主要措施有:
(1) 更换容量过小的公用配电变压器, 并根据需要适当地加装随器补偿的电容器组;
(2) 对于线径过小的老旧低压线路进行更换;
(3) 适当地调整低压线路的连接方式, 增强低压供电可靠性。
5 结论
通过本次规划, 在县城南部区域新建一个110k V变电站, 由其向县城南部的负荷供电, 并且通过两个变电站10k V配电线路的手拉手联网, 提高了供电可靠性;在低压配电网, 通过公用配变增容、线径增大、无功补偿等措施进一步提高供电质量。
参考文献
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有关中低压配电网规划的若干思考 篇8
关键词：中低压配电,电网规划,技术原则
一、中低压配电网规划的必要性和方法
1、中低压电网规划的必要性
由于建设电网的周期比较长久, 所以在建成之后一般不会有大的变动。由于国家每天都在发展与建设, 而电力的负荷也就成为不确定的因素, 而中低压的电网又是人们最常用的电网, 所以中低压配电网必须与城市建设紧密配合, 并要有一定的超前意识且与城市景观相协调, 中低压电网的规划还要与其的负荷分布情况做出相应的改变或调整, 科学规范的制定低压配电网的发展与规划, 满足低压电网用户的长远用电需求。中低压配电网络具有设备量大, 用户多, 设配繁杂等情况, 为了解决供电不足或者超负荷等问题, 单单凭经验处理这些问题是远远不够的, 只有从总体上对中低压配电网的设备和网架结构进行优化配置, 最大限度地保证中低压配电网的供电质量和供电能力, 才能够发挥最大的经济效益和社会效益, 因此中低压的电网比高压电网调整的更为频繁和复杂。
2、中低压电网规划的方法
一般从理论上来说, 电压的等级、线路的结构以及负荷情况的不同, 选择的线路都不一样。还有负荷的大小随时都在变化, 因此计算一个地区的用电总需求量然后在进行中低压电网的规划。一般来说一个地区用预测电总需求有三种方法:第一个就是部门分析法, 就是以一个国家的经济行业为基础进行划分, 然后分行业进行电力需求的预测, 最后进行累计相加就得到总需求的电力。第二就是对那些用电比较多的用户进行调查核实然后统计起来再加上用电量比较小的用户总和就得到本地区全部需求。第三就是利用电力弹性系数法、平均增长率法、负荷密度法等方法进行评估一个地区的用电量。然后根据得到的数据, 做出相应的规划方案。
二、中低压配电网的技术原则
1、规划中低压配电网的一般性原则
中压配电网要求简化和规范, 主干网杆要求清晰可靠, 这样有利于低压电网的发展。在考虑负荷等情况下, 在市区十千瓦的供电半径最好不要超过三千米, 郊区的供电半径最好不超过五千米。要充分利用公路资源, 提高供电设备的利用率。在条件允许的地方应以电缆线路为主, 而电缆道的建设应该与该地区规划和建设同步实施。尽量要求中低压配电网络做到自愈、交互、兼容等要求。
低压线路配电网的线路应该有明确的供电范围, 最好不要横跨街区进行供电。低压配电网采用树枝 (状) 放射结构, 在必要时侯可以进行相邻低压电源之间装联络开关, 这样就可以提高运行灵活性。一般来说低压线路供电得半径在市中心不大于一百五十米, 在城镇地区不大于二百五十米。而居民用电应可实行一家一表计量方式。一般居民用电用单相二百二十伏供电, 在别墅可以三相供电。
2、规划中低压配电网的线路原则
中压配电线路中, 中压供电线路的元件的载流能力应相互匹配, 不能发生由于某一个元件而影响中压供电线路的负荷能力。在采用双路及其以上电源供电时, 中压电源线路最好采取不同方向或者不同路径来进行架设。尽量用可靠性高的设备, 要逐步淘汰那些技术落后设备。要逐步完善中压配电网的自动化功能, 使其在发生线路故障能够自动隔离。对于那些新建中压配电网的线路在架空时要全绝缘化。要不断开展反外力破坏和环境整治等。
规划低压配电网的线路原则:对于平房住宅区一般采用低压架空线;对于住宅楼区一般采用低压电缆线路供电。对于低压配电网的线路一般用绝缘电缆, 而绝缘电缆的截面应该按照直径在市区主干线的一百八十五平方毫米及以上。在三相四线制供电系统中, 零线与相线截面最好相同。一般来说在纯照明负荷的街区一般不用单相供电这种做法。在低压配电线路中电线的供电的半径应满足其电压的损失要求。一般在市区主干线线路的供电半径在一百五十米以内, 而支线一般要小于二百五十米。接在居民用户的线最好用地理线。在同一地区的低压居民用户线的相位要求统一的列出明显的标记。在低压线路干线和各支路的末端, 要求零线重复接地, 不少于三处。
三、中低压配电网的规划其他原则
1、配电室的设计原则
配电室应接近负荷中心, 单台容量不能超过八百千瓦, 而箱变单台的容量最好不超过六百三十千瓦, 最好用负荷开关、熔断器、变压器连用结构。一般容量在一百千瓦及以上的中低压配电变压器应该在低压一侧装上只有配电变压器容量的百分之三十的自动投切的无功自动补偿电容器。无功补偿装置最好采用具有电压综合控制和功率因数的自动装置, 最好同步安装线损率计算的装置。
2、分接箱配置的原则
对于没有开关的电缆分支箱, 最好直接在十千瓦开关站的出线开关后面。而总开关电缆分支箱一般用在中小用户过于集中地段, 也可以直接接在主干线上。一般来说电缆分支箱出线电缆最好不超过四条。
3、防雷与接地的措施
一般来说, 在对于电缆线下面也是有避雷线的保护, 这样可以避免由于雷击而引起的停电事故。当线路处于雷区或者开阔地等很容易受到雷直接威胁的地区, 应该在线路每隔五百米的地方安装一组防雷的绝缘子, 并且保持接地良好, 达到规程的要求。
结语
现在的生活主要是依赖于电力, 城市中低压配电网是城市的重要基础设施, 也是电力网的重要组成部分。做好城市中低压配电网的规划与建设和改造等工作对城市经济发展、人民生活水平的提高有重大意义。
参考文献
[1]陶时伟:《城市电网改造及优化规划的研究》, 重庆大学电气工程学院, 2002年。
[2]满广磬:《农村电网改造项目管理问题研究》, 山东农业大学经济管理学院, 2007年。
中低压配电网规划设计 篇9
1 规划目的和规划范围
1.1 规划目的
a.为贯彻落实国家进一步扩大内需、促进经济平稳较快增长的决策部署,落实南网及省公司全面加快城市电网改造建设的工作要求,保证城市配电网与社会经济发展和大电网发展相协调。
b.适应“为广州快速发展提供国际先进水平安全可靠、优质经济的电力供应”的战略定位,以及“到2011年底成为国际先进水平供电局”的战略目标奠定基础。
c.指导中、长期城市中低压配电网的建设与改造,促进城市中低压配电网的适度超前发展;明确规划目标年的10 kV配电网的骨干网架结构,制定分步实施计划。
d.深入分析广州市配电网网架及设备的现状,做好配网运行数据的积累,对广州市配电网的运行状况进行一次再认识,发现问题,找出差距。
e.研究在广州市经济建设不断发展的新形势下,广州供电局的配电网如何发展的新问题,拓宽思路,广州局亟待以更新的视角、更高的标准进行配电网的建设及改造。
1.2 规划范围
规划地理范围为广州市范围、10个市辖区、2个县级市。10个市辖区包含越秀、海珠、荔湾、天河、白云、黄埔、萝岗、番禺、南沙和花都;2个县级市为增城和从化。根据《中国南方电网公司110 kV及以下配电网规划指导原则》中关于城市级别划分要求,对广州市区域进行划分,划分结果如表1所示。
2 现状配电网分析
2.1 现状配电网概况
至2008年底,广州市共有220 kV变电站32座,主变81台;110 kV变电站174座,主变396台。其中A、B、C、D和E类供电区分别有110 kV变电站34座、49座、75座、10座和6座。
10kV线路共有3 695回,其中公用线路共有3 103回,专用线路592回;其中A、B、C、D和E类供电区分别有10kV公用线路860回、981回、1 138回、83回和41回。10kV线路总长度23 497km,其中电缆长度12447km,架空线长度11 050km。
2.2 现状配电网分析结果
对广州市现状配电网进行分析,具体分析内容、标准、结果如表2所示。
2.3 现状中压配电网总体评价
a.线路间的转供能力相对薄弱,通过转供校验的线路回数只占线路总条数的62.26%。其中A类供电区未通过校验的有193回,B类供电区未通过校验的有306回。
b.存在521回单辐射线路,其中19%和64.68%的线路分别集中在B、C类供电区,与B、C类供电区的供电要求不相符。
c.部分线路负荷较重且主要集中在A、B类供电区,A、B类供电区负荷重线路占重载线路回数的52.35%。
d.线路装接配变容量过大,这类线路主要集中在越秀、天河和海珠等中心城区。
e.部分线路主干截面偏小,共有25.37%的架空线和0.3%电缆线导线截面不满足《指导原则》的要求,主干截面合格率为89.78%。
f.现状部分电气设备老旧,缺陷较多,高耗能变压器、产气和压气式环网设备仍有一定数量。
总体看来,广州市现状中压配电网仍较为薄弱,分区差别较大。转供能力低、线路负荷重、网络结构复杂、设备缺陷等问题成为制约提高供电水平的主要因素,其中供电可靠性要求较高、负荷发展较快的A、B、C类供电区现状存在问题较多,供电压力较大。
3 中低压配电网规划建设原则
3.1 提高供电能力,满足用电增长需求。加快配电网建设改造,不断扩大配电网覆盖范围,逐步提高电能质量。
3.2 提高供电可靠性和供电安全保障能力。优化网络结构,适度提高配电网规划建设标准,完善城市重要用户的保供电措施。
3.3 提高配电网运行经济性。通过改造完善网络结构,逐步优化电压层级,加快更新残旧设备,提高运行经济性。
3.4 完善10 kV电网的典型网络结构,形成以架空网单联络、双联络和电缆网“2-1”、“3-1”为主的典型接线模式,接线简单化、规范化。
3.5 中压配电网采用环网结构开环运行,进一步加强10 kV环网建设,使10 kV网架具有足够灵活性和可靠性;环网率为100%,可转供率达到92%以上。
3.6 近期主要解决现状中压配电网存在的问题,中远期侧重于对供电能力、供电可靠性、供电质量等运行指标的提升,优化网络结构、降低线损,并注重近期电网与远期电网的平稳过渡。
3.7 至2011年底,广州市供电可靠率达到99.97%以上,达到国内领先水平,达到世界可比的发达地区或城市的先进水平;试点单位可靠率达到99.98%以上,供电可靠率达到国际先进水平,10 kV及以下理论技术线损率小于2.5%。
4 城市中低压配电网规划
4.1 中低压配电网规划建设情况
2009-2015年广州城网中低压项目预计投资163亿元,农网中低压项目预投资20亿元,总计183亿元。建成10 kV公用线路6 021回,10 kV线路总长度8 236 km,开关房2 446间,开关柜31 043面,柱上开关1 470台,配电变压器16 036台;2009-2015年期间改造线路1 908回,改造10 kV线路总长度为3 078 km,新增开关房354间、开关柜9 619面、柱上开关158台、配电变压器2 948台。各项技术指标对比情况如表3所示。
4.2 中低压配电网规划方案效果
a.可转供能力增强,可靠性大幅提升。10 kV线路可转供率由现状年的62.26%提高到2015年的96.79%,线路间转供能力明显增强。
b.供电半径优化,运行经济性增强。广州市主干线供电半径由现状年的3.42 km缩短至2.89 km,越秀、海珠、荔湾等A类区域的线路平均供电半径均小于3 km。
c.典型结线比例提高,供电能力增强。典型结线回数比例由现状年32.97%提高到82.39%,线路平均负载率由44.08%提升为48.53%,供电能力明显增强。
d.相关运行指标明显提升,现状问题得到解决。网络结构进一步优化,环网化率均达到100%。
5 规划方案评估
5.1 供电可靠性方面
到2015年,广州市供电可靠性指标将达到99.994%,可靠性提升一是能够增加企业售电数量,改造后的广州市配电网2015年将多供电23 993万kW·h;二是供电可靠性提升将对地方经济发展提供更多的支持,供电可靠性的提升将确保为广州市减少因停电造成的损失351 877万元。
5.2 线损方面
到2015年,广州市10 kV电网综合理论线损率将达到1.7%,10 kV电网理论损失电量为13.33亿kW·h。
6 规划后的思考及建议
6.1 注重广州各个区域中压配电网的特点以及差异。
规划中将从化和增城列入规划范围,因此,广州市的区域划分包含了A、B、C、D、E五类,各个区域中压配电网差异明显,主要体现在负荷密度、供电可靠性、网络结构构建和设备水平等方面。本着建设“大广州”的理念适应广州经济发展对电力建设的要求,各个区域在充分评价现状电网的基础上,应借鉴吸取成熟地区的发展建设经验,避免重复错误。
6.2 梳理网架结构,使之清晰合理。
通过对各分区现状网络结构的详细分析,现状网络接线复杂是普遍存在的问题,最终确定电缆网“2-1”、“3-1”或架空网单联络、双联络作为未来发展的主要典型接线模式是积极有效的,应在规划设计等方面统一思想并长期坚持。
6.3 尽快进行提高中压配电电压等级的专项研究。
广州市现状中压配电网的建设已经受到变电站站址及通道资源紧张的限制,为适应广州市未来10-20年的社会经济发展需求,具有较强适应性的电压等级序列配置关系到电力企业的发展战略的制定。
6.4 城市配电网规划是一项长期的、经常性的工作。
每年应根据国民经济的发展和电力市场情况,不断地对规划进行滚动修改,指导电网建设健康发展,以求得最大的企业效益和社会效益。规划工作应有相对固定的人员和机构,以保证规划工作的连续性和规划质量。
6.5 城市配电网规划应与城市总体发展规划有效地衔接。
随着广州市城市定位以及市政规划的不断调整,目前多数分区都不同程度地存在规划项目定点选址及确定走廊的困难,这需要电力规划与城市规划有机地结合。建立电力规划合理的常态机制,通过法律、制度、审批流程来保证电网规划的实施。
参考文献
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[6]广州供电局.2008年广州电网规划滚动报告[R].2008.
浅谈城市中低压配电网的规划原则 篇10
配电网直接与用户相连是电力系统的终端, 整个电力系统对用户的供电能力和供电质量都必须通过它来实现和保障。中压配电网的规划改造和建设已成为电力发展的一项十分重要的工作。它不仅牵涉到电网建设的经济性和可靠性, 而且对整个电力工业的发展具有重要意义。
我国各级配电网在电力系统中发挥的作用如表1-1所示。
1 城市配电网规划的重要性
1.1电网的网架结构建设周期较长, 建成后短期内一般不会有大的变动。城市配电网在城市的发展过程中, 由于负荷发展的不确定性, 城市配电网规划的网架结构需根据负荷发展情况进行相应的调整和改变。因此, 城市配电网规划的调整或更新周期要比高压输电网规划复杂和频繁。例如:近年来, 我市高新技术产业开发区, 西南工业区等的用电负荷迅速增长, 经常发生过载或满载现象, 配网网架结构需根据现状和负荷预测必要调整。
1.2城市配电网是城市的重要基础设施之一与城市的发展密切相关。城市配电网规划是城市发展规划的重要组成部分, 城市配电网必须与城市建设紧密配合, 同步实施, 并要有一定的超前意识且与城市景观相协调。科学地制定城市配电网的发展规划, 满足城市长远规划的用电需求, 是一项战略任务。
1.3城市配电网络的设备量大面广, 为了解决供电瓶颈问题, 只凭经验处理过负荷的线路或变压器是远远不够的, 只有从总体上对城市配电网的设备和网架结构进行优化配置, 最大限度地提高城市配电网的供电能力和供电质量, 才能够发挥最大的经济效益和社会效益。
2 配电网规划需要考虑的主要问题
城市配电网在运行和规划工作中有许多单一的局部问题虽然影响较小, 但由于城市配电网的设备量大面广, 多个局部问题的综合影响也会很大, 如线损、电压质量、无功分布等都会对配电网的经济可靠运行产生影响。因此, 对城市配电网的建设和改造工作时, 必须综合考虑, 合理规划。
2.1 分析城市配电网的现状
首先根据统计资料, 对现有变电站的容载比、供电范围、各馈线的长度、配变容量、导线截面、负载率、线损状况、电压质量和可靠性等配电网现状进行分析, 发现网络目前存在的主要问题, 指明配电网改造的主攻方向;但要对配电网进行现状分析, 还必须了解配电馈线、配电变压器、用户等的详细情况。
2.2 电力负荷预测
全社会最高负荷, 是电网规划和电网建设的主要依据。因此, 在电网规划中, 电力负荷预测结果的准确性直接关系到电网的可靠性、安全调度和经济运行。网络规划的发展要以负荷发展为依据, 负荷的发展状况将影响网络发展的每个环节。负荷预测应在经常调查分析的基础上, 根据城市建设和各行业发展的信息, 将历年的负荷进行分析, 掌握最高用电负荷时间和负荷率, 这些数据是预测未来负荷发展的基本依据。配电网的负荷预测有两种常用的预测方法:一综合用电水平法即根据单位消耗电量来推算各分类用户的用电量, 城市生活用电可按每户或每人的平均用电量来推算, 工业和非工业等分类用户的用电量可按每单位设备装接容量的平均用电量来推算, 现在和历史的综合用电水平可通过资料分析和典型调查取得, 将来各目标年的综合用电水平, 可通过城市规划部门和用户的资料信息及参照国内外同类型城市的数据进行预测。二负荷密度法是将规划区划分为若干功能区, 如居民区、商业区、工业区等对每一功能区选择一个负荷密度指标, 依据公式计算电力需求量。负荷密度的选取要从分析规划区的基本情况入手, 根据经济发展规划, 人口规模, 居民收入水平增长等, 参照国内外类似地区的用电水平, 推算出规划区各功能区的负荷密度, 分区中少数集中用电大户, 预测时可作为点负荷单独计算。
为了使负荷预测符合城市发展实际, 必须以当地政府制定的城市发展计划为依据, 广泛收集有关用户的用电需求计划, 根据情况确定规划期末城市总负荷水平。
2.3 根据外部发展模式, 合理调整配网结构
主网规划对配网规划起着导向作用, 并为配网规划提供框架和范围。高压变电站规模与所需的10KV中压出线数量之间的关系, 为远期10KV中压线路的走线方向和结线方式选择提供参考。配网站点多面广, 主要是供电范围的划分, 路径的选择, 开关站、配变的选址等。路径和配变的选取合理与否, 对供电半径起着决定作用。做好这些工作, 不仅要以经济发展规划和城市用地规划来进行负荷预测和负荷分布, 划分供电区域, 确定导线截面、开关站规模和配变容量, 同时还要与城市建设规划相配合, 确定线路走廊、开关站和配变位置。现时城网的配变常有超负荷情况, 主要是因为配变的布点少, 供电半径过长, 在楼宇建成使用后就难以再有位置增加配变。随着城市现代化发展, 架空线、柱上开关、杆上变压器必然越来越被地下电缆、开关站和箱式变压器所取代。因此要求城建部门一旦有市政土建工程就应及时通知供电部门, 拟定方案, 及早预留电缆沟道以及开关站、箱式变压器和电缆分接箱位置, 且要有足够的裕度。
2.4 配电网网络结构优化的合理建设
配网规划需改善当前城市配电网络结构的薄弱环节, 增强配电环网的转供能力, 提高配电网“手拉手”供电水平。网络结构推广采用多回线、各式环网、多分段多连接等方式, 调整负荷过大的馈线, 使每条馈线在各种运行方式下都能相互转供。馈线以断路器或负荷开关分成2~3段运行, 郊区不超过4段。分支线应加装断路器。开闭所、配电站应积极采用环网接线设计、实施开环运行。在配网规划建设和改造中, 积极地推广应用新技术、新设备、新工艺、新材料。在改造旧设备的同时, 也应充分发挥现有设备的潜力, 做到技术先进, 经济合理, 运行灵活, 安全可靠。
2.5 投资估算
根据规划区中压配电网规划网架, 对配电网建设项目进行总体安排, 并就规划电网建设与改造项目依据现行设备的市场价格和配电工程概预算定额, 估算配电网工程投资概况。
3 结束语
城市配网规划对配网改造与建设起着主导作用, 必须科学规划的中低压配电网络, 逐步形成供电可靠、经济合理的配电网络结构为供电企业乃至整个社会带来多方面的效益
参考文献
[1]范明天, 张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究.北京:中国电力出版社, 2008.5-157.
[2]城市中低压配电网改造技术导则, DL/T599-1996
中低压配电网规划设计 篇11
关键词：低压配电网；功率因数；供电企业；线损
用户功率因数作为电力系统中至关重要的组成部分，对于供电设备的运行效率与质量有着直接的影响。尤其是对后期改造的低压配电网系统来说，如果供电企业能够对其功率因数进行有效的控制，不仅能够大大缓解上一级电网产生的电压压力，还可以改善用户功率因素，将线路的损坏程度降到最低，促使电力系统的正常运行，为人们提供更优质的用电服务，有着明显的社会效益，这对于我国电力事业的蓬勃发展也是非常有利的基础条件。为此，本文就对低压配电网功率因数与供电企业线损进行了简要的浅谈，从而提出了有针对性的改善对策。
一、功率因数的主要影响因素
通常情况下，交流用电设备在正常运行过程中，不仅将会消耗掉有功功率，还需要消耗大量的无功功率，从而产生功率因数。所以，只要对用电设备的无功功率进行有效的控制，就能逐步提高功率因素。
1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
异步电动机在正常使用过程中，将会用到大量的无功功率，这是因为异步电动机的定子与转子之间产生的缝隙而导致的。一般来说，这种无功功率的耗用情况主要分为两个方面：一方面是一定负载下无功功率增加值，另一方面则是空载时的无功功率。如果想要提高异步电动机的功率因数，就必须增加电动机的负载率，尽可能避免其在空载状态下运行。虽然电动机空载运行的情况在个人用户中并不是经常发生。但是，在部分基建施工中，或是机械加工企业生产中，都需要用大量的电动机设备，其电机轻载的发生频率较高，这无论是对配电的因素，还是功率，都造成了极其不利的影响。而对于变压器来说，其主要的消耗无功成分主要是空载无功功率，是与负载率无任何关系的。因此，为了保障电力系统安全、高效的运行，变压器坚决不可以长期处于低负载的运行状态，不然很容易引发安全事故，应当引起供电部门的高度重视。
2、供電电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
在大部分的供电企业配电运行管理工作中，普遍存在一种现象，那就是当某一个台区的线路末端电压出现低频率的情况时，电力人员通常都会对变压器进行条件，以此来增强变压器的二次电压。但是，这种做法是不科学、不合理的，无论是对变压器，还是配电网系统，都会造成不同程度的损坏。很容易出现线路首端用户电压较高，而低压台区功率因素较低的现象。并且，一旦供电电压超出额定值范围，因为受到磁路饱和的影响，其无功功率将会迅速增长。反之，当供电电压低于额定值时，无功功率将会逐渐降低，致使功率因素增加，近而干扰电气设备的正常运行。因为，为了确保电力系统的供电电压的稳定运行的，供电企业必须采取相应的处理措施，尽最大限度保持功率因数的不变，适当的对台区进行改造，增加导线截面积，减少供电半径。
3、异步电机和变压器的磁化无功功率也会受电网频率波动的影响，由于电网的频率对于供电局这级配电网而言，不可能人为的对其进行控制和影响，所以关于电网频率和功率因数的关系这里就不过多的进行赘述。
二、低压网无功补偿的一般方法
1、常用方法
（1）随机补偿法。就是通过控制、保护装置与电机，把低压电容器组与电动机并接，同时投切。这种方法主要以补励磁无功为主，能较好地限制配电网无功峰荷，比较适用于补偿电动机的无功消耗。这方面作为供电企业为提高功率因数，降低线损应该作好两方面的工作，一是协调、指导、帮助、必要时可以监督督促一些老的电动机应用比较多的工矿企业，让其安装一些随机补偿器，使其功率因数提高；另一方面是监督好新投入的电动机设备的随机补偿设备的安装，特别是一些大型的房地产开发基建工地，他们的电动机设备比较多，这些设备投入时功率因数一定要控制好，这样才能保证配网中无功损耗不随着电动机设备的大批投入而增加。
（2）随器补偿法。就是指以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。变压器的空载励磁无功是配变在轻载或空载时的无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，对于供电局局供变压器这部分损耗加大了配电网的技术损耗，而对于用户自维变压器而言这部分损耗导致用户电费单价的增加，无形中增加了用户生产成本，更不利于电价的同网同价。实际上这种补偿方式对10KV以下配电网是最有效的无功补偿方式，因为配电网中大部分负荷都是由315KVA及以下配电柱上变压器供电，可是这种无功补偿方式在北方应用不是很广泛，但据有关资料显示在南方一些地区应用很广泛。其是最经济的提高功率因数的方法，是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，主要包括正确合理使用电动机、进一步提高异步电动机的检修质量，使用同步电动机或异步电动机同步运行的方法来提高功率因数等，此外还可以采用通过合理选择配变的容量来改良配变的运行。
三、供电企业线损管理对策
1.明确线损管理方向
线损率是电网经营企业的一项重要的综合性技术经济指标，线损管理是涉及并涵盖规划计划、建设改造、生产技术、调度运行、电力营销、电能计量等诸多部门和专业的综合性管理。长期以来电力企业高度重视线损管理工作，又是成立线损领导小组、又是制定降损规划，又是开线损分析例会，又是计量装置改造，做了大量工作，但总是给人以抓局部工作的感觉，缺乏整体意识，实践效果不尽如人意。本章作者将在系统梳理线损管理工作范围的基础上，理清各项工作的内在联系，明确线损管理的重点方向。
2.技术降损和管理降损与理论线损的关系
对照线损产生的原因，降损的手段可分为管理降损和技术降损。技术降损措施得当可以带动理论线损值的降低，管理降损措施得当可以促使实际线损值向理论线损值逼近，由此可见技术降损与管理降损对县级供电企业线损效益同等重要。一般而言技术降损需要大量的资金投入，以优化电压等级、改善网络结构、缩短供电半径、优化无功配置等方式来达到降压的目的而管理降损一般资金投入量较小，通过加强管理，减少供电环节人为因素造成的“跑、冒、滴、漏”电量损失来达到降损的目的。管理降损活动需要管理，技术降损活动更加需要管理，否则大量的资金投入将无法见到良好的经济效益。
四、结束语
综上所述，可以得知，供电企业只有真正意识到低压配电网功率因数与供电企业线损管理工作的重要性，对其中存在的问题进行调查分析，采取相关的解决措施，才能确保电力系统的正常运行，为广大用户提供高品质的用电质量。
参考文献：
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低压配电网微机保护装置设计 篇12
关键词：配电网,微机保护,MCU,设计
随着时代的不要断进步,电力逐渐成为当今世界使用最广泛、地位最重要的能源,因此有关电力配电网正常运行的安全性和可靠性对于人们的日常生活、企业的生产经营非常重要[1,2]。但由于电力系统的组成结构各不相同,运行情况也相当的复杂,覆盖的区域又非常广泛,因此会受到自然条件、电力设备以及人为因素的干扰,从而出现各种故障,需要采用装载保护装置来保证电力系统的正常运行。
微机保护是基于微型机、微控制器之类器件的继电保护。对于国内来说,微机保护方面的研究工作起步有点晚,但发展速度却是相当快[3,4]。在1984年,对微机距离保护样机进行了试运行,这在国内是第一次研究,并且在科技成果鉴定中也顺利通过了。在1986年,对于微机高压线路的保护装置的研制取得了成功,并且还对微机高压线路保护进行了一次试机验证,其结果显示出了微机继电保护的充分可靠性和快速性[5,6]。目前微机保护的产品主要应用在中、高压输变电系统中,随着电力系统自动化水平的提高,对低压配电网的保护和自动化研究日益重要。
1 低压配网保护元件
低压配电网在运行过程中可能发生各种故障和不正常运行状态。继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护在技术上应满足4个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。传统的继电保护装置,采用电压、电流互感器作为传感元件,根据不同的故障类型,使得相应的电磁型继电器动作,从而切除故障线路,实现继电保护功能。微机保护中借用了继电保护原理中的元件概念,利用程序来实现相应的保护功能,低压配电网的主要保护元件包括过流元件、过负荷元件、自重合元件、过压欠压元件、通讯元件等。
1.1 三相过流元件
低压配电网内发生相间短路故障时,其线电流会急剧异常增大。因此,把线路电流作为特征量,作为区分系统正常运行和故障之间的判别,如公式(1)所示。通过短路计算和设定保护定值,可以确定过流元件保护的范围。过流元件可以设定合适的动作延时,通常根据实际需要采用三段式保护中的瞬动和过流Ⅰ段、过流Ⅱ段进行搭配,以实现特别严重故障和末端短路情况下保护装置的启动。
1.2 零序过流元件
低压配电网普遍采用TN-C-S或TN-S等中性点直接接地的运行方式,设备出现相地故障并且配电电缆较长时,过流元件的设定值比较高,过流元件不一定启动,此时可以把零序电流作为接地故障的特征量,如公式(2)所示。需要注意的是,正常情况下的负载不对称,会有一定的零序电流,零序过流元件的设定值要躲过正常情况的不对称电流。
1.3 过负荷元件
低压配电网中的变压器、电动机等设备需要装过负荷保护,以防过载导致设备损坏或引起更大的事故。过长时间的过负荷运行会使设备发热,导致绝缘性能降低。过负荷元件通过告警提示或者调节负荷,非重要的负荷可以采用延时后作用于断路器跳闸,以达到保护供电安全可靠的目的。过负荷元件选取相电流作为特征量,其定值设定如公式(3)所示。过负荷元件也可和电机的热继电器相配合,实现后备保护功能。
1.4 自重合元件
低压配电网中的架空输电线路,经过短时故障情况后断路器跳闸,使故障点的绝缘材料性能得到恢复,此时在非金属性短路条件下,采用一次自动重合闸,恢复故障线路的供电,可以提高用户供电的可靠性。重合闸后如果断路器保护再次启动并发生跳闸,则说明故障点为金属性短路,闭锁断路器合闸回路。本方案中用软件实现自动重合闸功能。
1.5 过压欠压元件
低压配电网中的电压敏感器件,比如补偿电容,线路电压高于一定值时要切断电源以保护电容器,电压恢复后再投入。另外,如果电源电压过低,电动机在低电压下长期运行,会导致电机发热严重,绝缘损坏后引发次生故障,所以电压过低时应及时切断电机电源或报警。综合以上两种情况,电压异常的判定可以用公式(4)来表示。过压欠压元件根据测得的电压和整定值相比较,作用于信号或跳闸。
1.6 通讯元件
通讯接口是微机保护装置的重要组成部分,担负着和后台机通讯功能,可以依托通讯元件升级微机保护程序算法和功能,便于设备调试和易于实现电力系统自动化。低压配电网的保护装置位置分散,节点数量较多,工作所在的电磁环境复杂,所以设计时对比考虑了多种通讯方案,最后选定了隔离型RS485总线和隔离型CAN现场总线通讯进行通讯,以提供对上位机和电力系统自动化的支持。
2 微机保护装置硬件设计
微机保护是基于微型机、微控制器之类器件的继电保护。国内在1984年,对微机距离保护样机进行了试运行。在1986年,对于微机高压线路的保护装置的研制取得了成功,并且还对微机高压线路保护进行了试机验证,其结果显示出了微机继电保护的充分可靠性和快速性。经过30多年的发展取得了巨大进步,微机保护必将改变继电保护领域的传统模式,不断改进,方便与电子式互感器、光学互感器实现连接,充分利用计算机的特点,来获得更高的性能。本设计方案针对低压配电网对继电保护的要求和要实现的功能来确定整体设计方案和具体实现电路。
2.1 系统功能框图
微型机继电保护实际上是既具有一般微机系统的结构,又是采用单片机继电保护功能的系统。10kV配电网微机继电保护装置主要有数据采集模块、主控模块、外部指令及开关量输入/输出模块等主要模块组成,其每个模块的主要作用如下。
(1)数据采集模块由霍尔传感器、电压电流调理电路和A/D转换器来构成,对电压电流互感器的二次侧的输入量进行精确地采集,并且变换为数字量,使微型机能够接收,来进行计算、判断和处理。A/D转换器与单片机的接口比较简单且容易实现同时采样,抗干扰能力也较强,可以为保护装置提供较为准确的数据,以便快速实现保护功能。系统功能框图如图1所示。
(2)微型机保护主控模块是保护装置的处理核心。它包括微处理器、只读存储器或闪存内存单元、随机存取存储器、定时器,并串行接口等。根据事先编好的程序,对得到的输入量进行逻辑运算和判断,并输出对应的信号来解决问题。
(3)开关量输入/输出系统来完成各种保护的出口跳闸、人机对话及通讯功能。
2.2 传感器电路
在模拟量输入中,电压信号首先要经过传感器处理,在进行调理,而本方案设计的电压转换电路中,需要使用霍尔电压传感器来完成。设计所选择的是霍尔电压传感器CHV-50P,因为CHV-50P型电压传感器的输出端与原输入端是隔离的,它可以测量直流、交流或者脉动电压和小电流(如图2所示)。对于传感器CHV-50P,输入额定电流为10 mA,所测电压为100 V,故而可以得到R1的阻值。
输出额定电流为50 mA,在检测交流电压采样电路时,需要把输出电流转换为电压,所以在输出侧串联了电阻R2,并且采样电路的电压范围为-5 V～+5 V,故而得出R2的值。
2.3 信号调理电路
经过传感器后,电压信号和电流信号需要进行调理之后才能被A/D转换器接收。根据采集的交流电压信号,其电压调理电路如图3所示。经过传感器的电压信号首先需要由OPA2111运放构成的射极跟随器进行处理,其中电阻和电容的目的是为了抑制干扰;之后是需要经过电压偏移电路,它是由两个电阻和一个电压源组成的,经过传感器之后,交流电压信号的范围变为0～±5 V,由于中央处理模块和A/D转换器需要的范围是0～3.3 V,因此需要电压偏移电路来进行处理。接着是射极跟随器电路,最后是限幅电路,通过二极管的作用使得电压信号最后被处理为0～3.3 V,来满足后续信号的电平要求,仿真结果如图4所示。
3 保护软件设计
微机保护装置能够完成其各项保护功能,主要靠软件来实现。本方案中采用C8051F020单片机作为主控制器。C8051F020单片机属于完全集成的混合信号系统级MCU芯片,和8051系列兼容,在性能上得到了大幅度提高,其性能足以满足低压配电网微机保护装置各项功能的算法要求。经过初始化和全面的自检后,就说明了微型机的准备工作已经准备好了。此时,开放中断,就会将数据采集投入运行,然后根据采集得到的实时数据计算电压电流的有效值,依次判断各量是否越限,以判断是否发生故障。为了使流程和逻辑更清晰,图5中只画出了电流元件和时间元件的工作流程。软件系统整体流程图如图5所示。
4 结语
本次设计的低压配电网微机继电保护装置,是根据现有的继电保护技术的发展状况,利用微型机技术,为提高继电保护装置的性能进行设计。在设计的继电保护装置的硬件电路中,主要通过对各类型的单片机、AD转换器的性能比较,筛选出符合设计性能,满足要求的型号,并且通过所选元件的本身特有的性能,使得整体电路更加简单而高效。此外,为了确定电压电流调理电路中的元件参数,利用电路仿真软件对电路进行了仿真,对生产实际有一定的参考意义。
参考文献
[1]樊志中.10 kV电力变压器在供电系统中常见的故障及做好继电保护的措施[J].建材与装饰,2007(10).
[2]黄少锋,徐玉琴,张新国.提高电流保护灵敏度的方法[J].电力系统自动化,1997(7).
[3]何德智.剩余电流动作保护器分级保护方式及正确运用措施探讨[J].中国新技术新产品,2012(22).