淺談自動化系統(tǒng)在小區(qū)供配電中的應(yīng)用--以承德市XX小區(qū)為例

1、淺談自動化系統(tǒng)在小區(qū)供配電中的應(yīng)用-以承德市XX小區(qū)為例摘要：供配電系統(tǒng)作為住宅小區(qū)建設(shè)的重要組成部分，其直接關(guān)系到住宅小區(qū)居民的生活，因此必須要有足夠的安全性和可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，自動化系統(tǒng)開始逐漸應(yīng)用于住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)中，不僅提高了供配電系統(tǒng)的運行可靠性、安全性，更加快了我國智能化小區(qū)建設(shè)的步伐，促進我國住宅小區(qū)供配電技術(shù)的發(fā)展。本文以承德市XX小區(qū)為例，簡要分析小區(qū)自動化系統(tǒng)在該小區(qū)供配電中的應(yīng)用情況，以期為住宅小區(qū)供配電技術(shù)提供參考。關(guān)鍵詞：自動化系統(tǒng)；住宅小區(qū)；供配電近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化進程的加快，我國的高層住宅小區(qū)的規(guī)模不斷擴大，人們對住宅

2、小區(qū)功能的要求不斷提高，促使我國住宅小區(qū)向智能化、大型化方向發(fā)展，這也就給住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)提出了較高的要求。供配電系統(tǒng)作為住宅小區(qū)建設(shè)的重要組成部分，負責為小區(qū)居民提供生活用電，隨著人們生活水平的提高，人們對住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性要求更高，這也就促使自動化系統(tǒng)在住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。因此，科學(xué)的分析住宅小區(qū)的電荷特點，并根據(jù)小區(qū)的用電情況確定科學(xué)的供配電系統(tǒng)，對于小區(qū)供配電運行的可靠性至關(guān)重要。一、住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計要求住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)應(yīng)該滿足為居民提供高質(zhì)量、安全、可靠的電能的同時，還應(yīng)該能夠?qū)╇娔芰Α⒐╇娰|(zhì)量進行檢測，以不斷的提高供配電系統(tǒng)運行的可

3、靠性，提升供電質(zhì)量。在對住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，需要根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)備的配置、運行、以及維護三個方面進行。從小區(qū)供配電系統(tǒng)配電設(shè)備的未來維護來說，通常將配電設(shè)備分為兩種類型：其一，不可更換或者改造的部分，這部分供配電設(shè)備由于功能、環(huán)境等因素的限制，不可進行更換，如小區(qū)地下管網(wǎng)電路或電纜、固定安裝的箱式變壓器以及其他的供配電設(shè)備；其二，可更換或者改造的部分，這部分設(shè)備可根據(jù)小區(qū)用電需求的改變進行更換或者在故障時進行更換，如小區(qū)箱式變電站內(nèi)的電器開關(guān)、各種電氣儀表以及一些隔離設(shè)備。小區(qū)供配電系統(tǒng)一旦形成，就很難進行較大規(guī)模的結(jié)構(gòu)改變，這也就要求在系統(tǒng)設(shè)計的環(huán)節(jié)中，能夠充分的考慮多方面

4、的影響因素，制定科學(xué)、合理的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案。在對住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要按照統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)格進行，以保證系統(tǒng)的設(shè)計能夠滿足居民用電的需求。目前我國出臺的住宅設(shè)計規(guī)范對住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的負荷標準、電表規(guī)格等指標進行明確的規(guī)定，并提供了相應(yīng)的電荷計算方法，我國各省、市住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計均根據(jù)該規(guī)定和本地區(qū)的實際用電情況進行，且各項用電指標都有所提高。因此，在供配電系統(tǒng)設(shè)計中通常采用單位指標法進行負荷的計算，其公式為： （1）其中為單位用電標準，根據(jù)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，小區(qū)每戶居民用電的最大功率，通常以KW為單位進行表示，如5KW/戶。Kx為需要系數(shù)，是一個固定值。N則表示小區(qū)內(nèi)部

5、住宅戶數(shù)，二、住宅區(qū)居民用電負荷分析（一）小區(qū)的概況承德市XX小區(qū)總占地面積為34.572hm2，建筑面積為98.8萬m2，小區(qū)住宅主要為1122層二類高層住宅樓，總計49棟，其中地下車庫6座，其他商業(yè)用房、設(shè)備用房若干。本小區(qū)共設(shè)計10座變配電室，每座配電室內(nèi)安裝2臺箱式變壓器。該小區(qū)的電力來源主要為城市10kV配電網(wǎng)，電源采用雙電源的形式。（二）住宅小區(qū)居民用電負荷分析首先在小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要根據(jù)小區(qū)的用電狀況進行供電電源的選擇。一般情況下小區(qū)供電電源為10kV城市配電網(wǎng)絡(luò)，為了提高小區(qū)變電站的供配電能力，保證對輸電線開關(guān)的控制，電力系統(tǒng)應(yīng)該采用10kV雙電源進行供電。根據(jù)住

6、宅設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，在住宅區(qū)居民家庭用戶僅有三級或者三級左右的用電負荷時，小區(qū)的供電電源可以選取附近的城市供配電網(wǎng)絡(luò)的10kV供配電回路。如果該住宅小區(qū)附近的幾個小區(qū)的居民用電都達不到三級或者一級和二級用電負荷時，小區(qū)的供配電系統(tǒng)需要根據(jù)小區(qū)內(nèi)電源線路數(shù)量和變壓器數(shù)量確定局域變電所供電電源。此外，還需考慮小區(qū)供電方式，目前我國住宅小區(qū)常用的供電方式主要有雙射線、單環(huán)網(wǎng)兩種方式。單環(huán)網(wǎng)供電采用將采用一段干電纜將電能從城市配電網(wǎng)的10kV開閉站中引入到小區(qū)供配電是的開閉站，從而形成單環(huán)網(wǎng)絡(luò)單體線路，與雙射線供電線路相比，其節(jié)省了兩個高壓出母線，且使用電纜的數(shù)量更少，節(jié)約了一大部分資金。本小區(qū)在供電方

7、式中就是選擇單環(huán)網(wǎng)供電方式。三、小區(qū)自動化供配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)承德市XX小區(qū)自動化供配電系統(tǒng)是為了實現(xiàn)小區(qū)電能調(diào)度和電能供應(yīng)的自動化，以滿足小區(qū)供配電智能化的建設(shè)需求。自動化供配電系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電能供應(yīng)情況的監(jiān)視、運行情況信息的采集、傳遞、處理以及電能的調(diào)配，是一個設(shè)計范圍較廣的、綜合性強的自動化系統(tǒng)。其主要功能有：自動控制功能，通過自動化儀表和開關(guān)的控制，實現(xiàn)對母線分斷、抄表等的控制；供配電信息的采集和處理，通過分配在線路上的監(jiān)測設(shè)備對供電狀態(tài)進行監(jiān)測，并對監(jiān)測信息進行采集、處理，為系統(tǒng)實現(xiàn)控制和管理提供依據(jù)；負荷管理功能，通過系統(tǒng)實現(xiàn)對負荷的控制、信息的傳遞和記錄等；故障的隔離和定位，在供配電

8、系統(tǒng)發(fā)生故障時準確的將故障電路進行隔離，并回復(fù)故障上段正常部分的供電，以保證供配電系統(tǒng)的可靠性；各種信息的綜合利用，將供配電系統(tǒng)運行過程中的所有信息進行存儲、處理，以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化管理和信息的分析，為系統(tǒng)的可靠運行提供數(shù)據(jù)支持。本小區(qū)的自動化供配電系統(tǒng)是一個分為三層的用戶端配電自動化系統(tǒng)，主要有主站層、子站層和終端層三層結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)通過主站將10個配電所組成一個由上而下的網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)對配電運行的自動化控制和管理，主站系統(tǒng)位于該小區(qū)的1#配電所內(nèi)，負責對整個小區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、控制、管理。其與配電所則組成了子站系統(tǒng)，主要負載所轄范圍內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)的管理，并通過通信線路實現(xiàn)與主站和終端的數(shù)據(jù)交換。配

9、電終端系統(tǒng)主要負責對配電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的監(jiān)測和對開關(guān)設(shè)備的控制。圖1為小區(qū)自動化供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1 自動化供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖四、自動化供配電系統(tǒng)的各部分的構(gòu)成和功能（一）配電主站配電主站是小區(qū)供配電系統(tǒng)的控制中心，負責對整個系統(tǒng)信息的采集、存儲和處理。從功能上來說要實現(xiàn)對配電線路運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制，還要實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行狀態(tài)的分析，并協(xié)調(diào)與各配電子系統(tǒng)的關(guān)系，從而保證自動化供配電系統(tǒng)的供電的可靠性，使系統(tǒng)始終處于最優(yōu)的運行狀態(tài)。同時，小區(qū)的配電主站系統(tǒng)還可以城市供配電系統(tǒng)相連接，通過對本小區(qū)供配電系統(tǒng)運行信息的采集，將其傳遞到城市供配電系統(tǒng)中，并與其它自動化供配電系統(tǒng)組成城市供配電自動化系統(tǒng)，

10、提高城市供配電網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性。1、主站系統(tǒng)的硬件組成部分配電主站系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置處理劑、網(wǎng)絡(luò)交換機、電能計量及報表工作站、配調(diào)工作站、維護工作站、GIS工作站、打印設(shè)備以及時鐘系統(tǒng)等硬件部分組成。圖2為配電主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖。圖2 配電主站系統(tǒng)硬件構(gòu)成結(jié)構(gòu)圖其中數(shù)據(jù)主要負責接收和處理供配電系統(tǒng)中各個監(jiān)測終端設(shè)備實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并及時的將監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并負責用戶信息、設(shè)備信息等的管理。本系統(tǒng)中采用主備兩臺服務(wù)器進行工作，以保證一臺服務(wù)器發(fā)生故障時系統(tǒng)能夠切換到另一臺服務(wù)器進行工作，保證系統(tǒng)運行的可靠性，避免因故障造成數(shù)據(jù)的丟失。前置處理機則主要用于主站系統(tǒng)與子站信息的傳遞

11、，其通過配置在系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)交換機對子站系統(tǒng)運行狀態(tài)信息進行上傳，并向各個子站傳遞主站的各種控制指令，前置主機和網(wǎng)絡(luò)交換機都是都過連接以太網(wǎng)進行信息的傳遞。配置在系統(tǒng)中的GIS工作站則主要負責對配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行記錄、存儲和維護，并能夠維護供配電系統(tǒng)的地理信息，可以將故障的地理信息進行上傳，同時負責所轄范圍內(nèi)供配電設(shè)備各種靜態(tài)數(shù)據(jù)的維護、查看、打印、以及設(shè)備的管理。2、配電SCADA功能本小區(qū)供配電系統(tǒng)采用SCADA系統(tǒng)進行自動化管理，其不僅是配電管理系統(tǒng)（DMS）的基本應(yīng)用平臺，而且還是DMS的基本功能。通常將配電SCADA系統(tǒng)與輸電SCADA系統(tǒng)的基本功能作為SCADA系統(tǒng)的常規(guī)功能，而

12、其非常規(guī)的功能則是指在配電過程中所特有的功能，如電度量、遙測值等數(shù)據(jù)的計算和處理功能；開關(guān)信息的報警和報警信息的打印記錄功能；對系統(tǒng)中的斷路開關(guān)和其他自動化控制開關(guān)的遙控操作功能；時間的記錄和運行趨勢曲線的分析功能。3、配電高級應(yīng)用功能（DPAS）小區(qū)的供配電網(wǎng)絡(luò)相對于輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、拓撲變化較快，因而主站系統(tǒng)中的配電高級應(yīng)用功能可以及時的將系統(tǒng)中的電氣設(shè)備補入拓撲網(wǎng)絡(luò)。主站系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的評估，即潮流計算功能，從而為配電網(wǎng)絡(luò)的故障處理、狀態(tài)估計以及故障的處理進行科學(xué)的分析，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。4、配電地理信息管理功能（AM/FM/GIS）通常情況下，小區(qū)配電網(wǎng)具

13、有分布廣、設(shè)備分散、同桿架設(shè)、接線繁多等特點，因此配電網(wǎng)的地理布置圖、配電線路接線圖、桿形圖等比較繁多。在本小區(qū)供配電系統(tǒng)建設(shè)的過程中，將配電網(wǎng)設(shè)備的運行信息、地理信息與自動制圖功能有機的結(jié)合起來，從而使配電網(wǎng)系統(tǒng)的信息能夠更加直觀的表現(xiàn)出來，大大提高了對系統(tǒng)設(shè)備的管理水平，提升了供配電系統(tǒng)運行的可靠性。同時將AM/FM/GIS系統(tǒng)與配電SCADA系統(tǒng)進行結(jié)合，組成一個一體化的系統(tǒng)，該一體化系統(tǒng)中SCADA系統(tǒng)負責對基本數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，并為主站控制控制中心提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以滿足系統(tǒng)對控制需求，同時接受AM/FM/GIS系統(tǒng)的控制命令對系統(tǒng)供配電設(shè)備進行遙控操作。5、電能計量管理系統(tǒng)該系統(tǒng)

14、主要負責對小區(qū)各用戶的用電量進行計量、統(tǒng)計、管理，為電業(yè)局收取電費提供依據(jù)。該系統(tǒng)主要是將智能電表放置在變壓器的的電壓側(cè)各個用戶進線口，同時在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置總電量計量表，將各用戶用電量與總電量進行核對，以及時的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的損耗部分，并采取相應(yīng)的措施降低電能的損耗。各個用戶的電能表在前端還需要配置抄表集中器。圖3為電能計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 電能計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（二）配電子站配電子站系統(tǒng)處于自動化供配電系統(tǒng)的中間部分，本小區(qū)共有10個配電子站系統(tǒng)，每個子站系統(tǒng)均負責對該子站所轄范圍內(nèi)配電網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的監(jiān)測和供配電設(shè)備的自動化控制，能夠?qū)λ爡^(qū)域配電線路的故障進行分辨、隔離、定位及對非故障

15、區(qū)域的恢復(fù)供電功能，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將采集的系統(tǒng)運行信息進行上傳，同時接受主站系統(tǒng)的控制命令。在本小區(qū)的配電子站系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)所用的開關(guān)均為電動負荷開關(guān)，再出現(xiàn)故障時通過對負荷開關(guān)的開端實現(xiàn)對電路的投切。本小區(qū)的配電子站系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與主站和終端設(shè)備的通信，并通過以太網(wǎng)接收主站下發(fā)的控制、調(diào)節(jié)指令，從而對子站設(shè)備和終端設(shè)備的控制，同時，子站系統(tǒng)還可以系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備進行調(diào)試、診斷和維護，同時配電子站系統(tǒng)還具有定期的接收主站的時鐘信號，對系統(tǒng)各終端設(shè)備進行對時，保證系統(tǒng)運行的可靠性。（三）配電終端配電終端是自動化供配電系統(tǒng)的基本單元，也是最終執(zhí)行結(jié)構(gòu)，配電終端設(shè)備的運行精度、數(shù)據(jù)采集精度、設(shè)備自

16、身的質(zhì)量和功能等因素直接影響著整個供配電系統(tǒng)的功能和可靠性。本小區(qū)的配電終端設(shè)備主要有箱式變壓器、無功補償電容器、柱上開關(guān)、斷路器、負荷開關(guān)以及環(huán)網(wǎng)柜等，配電終端系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)對各終端設(shè)備進行監(jiān)測，為系統(tǒng)的控制和管理提供數(shù)據(jù)支持，同時接受主站的控制指令，從而實現(xiàn)對終端設(shè)備的控制。五、小結(jié)在我國住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)建設(shè)中，自動化系統(tǒng)的運用大大提高了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，通過對配電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，及時的對故障進行處理，大大提高了小區(qū)供配電網(wǎng)絡(luò)的管理水平。同時在小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計過程中需要根據(jù)小區(qū)的實際用電情況不斷的系統(tǒng)進行改進，提高系統(tǒng)運行的可靠性，滿足居民用電的需求，創(chuàng)造良好的用電環(huán)境。參考文獻：1趙青云. 智能小區(qū)配電自動化系統(tǒng)技術(shù)研究D.西安建筑科技大學(xué),2007.2寇勝雷,金雪. 電力監(jiān)控系統(tǒng)在小區(qū)供配電設(shè)計中的應(yīng)用J. 科技致富向?qū)?2012,03:421.3馮志國,賴浩. 大型住宅小區(qū)供配電設(shè)計J. 江西理工大學(xué)學(xué)報,2013,05:54-59.4黃國泳. 淺談配電自動化在配電管理系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 電子制作,2013,16:231+193.5劉桂蘭,尚德彬. 箱式變電站在居民小區(qū)供配電系統(tǒng)中的