应用配电系统范文（精选12篇）
应用配电系统 第1篇
配电自动化系统 (DAS) 是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。其内容包括:数据采集和监控、需求方管理、地理信息系统等多个部分。而配电自动化 (DA) 则要求利用计算机技术、控制技术、现代化设备等信息管理系统工具, 将相应的配电网数据和用户数据, 地理图形和电网结构等信息集成起来, 达到提高供电可靠性, 改进电能质量, 降低运行费用, 减轻劳动强度, 从而实现配电网运行和用电管理的现代化。在部分工业发达国家, 配电系统自动化已经形成了集变电站自动化、电容器组调节控制、馈线分段开关测控、用户负荷控制和计量等系统于一体的配电网管理系统 (DMS) , 下面对它常用的功能进行描述。
1 配电自动化技术的功能
1.1 系统的运行监视和控制
融入了配电自动化技术的DMS系统可以通过监视界面监视整个配电系统的运行状态和运行参数, 并且可以人工操作远程的配电设备, 灵活性非常高, 极大地节省了时间和人力, 提高了电力系统的管理效率, 降低了运行成本。
1.2 电能质量监视和分析
DMS可以对整个配电系统的电能质量和运行设备的可靠性进行监视。实时监视系统可以监视配电系统中是否存在电压差错、不和谐程度、电能因数、电压波动等电能质量问题, 并且初步地进行风险评估。通过记录设备运行时的电能波动, 作为依据, 分析电能质量问题, 降低故障风险, 缩短故障停电时间, 提升配电网络的稳定性。
1.3 电气火灾的监视
通过连续监视配电设备电能损耗的变化曲线、终端设备温度变化, 并且以此为依据, 预防电气火灾的发生。一旦有类似于火灾等电能质量问题发生预兆时, 就会发生警报, 并且记录, 自动通知和联系相应的管理人员, 使其用最短的时间解决风险, 保证配电系统安全平稳的运行, 保障用户财产的安全。
1.4 配电调度自动化管理
通过监视控制和相应自动化数据的采集, 实现电网电压管理, 根据功率因数、无功电流等参数, 自动控制补偿电容器或有载调压变压器分接头的档位来达到无功平衡、减小线损、改变运行电压等目的。此外, 也可根据远动信息、故障报告等, 实现故障诊断、故障定位、负荷转移切换等。
2 配电自动化技术在配电系统中的应用
配电自动化技术目前的应用十分广泛, 很多传统的配电系统融入了配电自动化技术之后, 都有了很大的进步。其中最核心的技术就是信息技术和PLC技术。
2.1 信息技术
信息技术是控制整个配电系统可以自动化运行的关键技术, 在设备运行的每一个环节都有着深刻的体现。如在馈线自动化 (FA) 中, 当馈线发生相间短路和或单相接地故障时, 就可以利用远方通信信道, 自动判断故障区段, 通过配网主站实现配电线路故障的自动隔离和恢复供电的功能。同时, 信息技术还负责电力运行参数的测量和传递, 实现设备状态的远方监视、馈线保护和有关定值的远方切换等。信息技术的另外一项重要应用是在电网资料分层管理的基础数据库领域, 利用配电设备管理和用电营业管理提供的基础数据, 与台区负荷预报数据相结合, 构建配电网络中设计、施工、设备运行、检修的基础平台, 有效减少勘察、运维和营业系统人员的工作量。
2.2 PLC技术
PLC技术被称为可编程逻辑控制器, 以微处理器为基础, 采用可编程的存储器, 执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令。在配电系统中, PLC技术可以将信息技术和继电器技术完美结合, 提前编辑程序来让系统自动运行, 让控制中心的电脑自动地计算和储存数据, 使整个系统始终处于高效率运转的状态。PLC是采用“顺序扫描, 不断循环”的方式进行工作的, 利用分离处理方式将庞大的系统分割成很多独立模块进行分块控制, 提升了整个配电网络的利用效率, 操作起来非常便捷, 提升了配电系统的控制精确度和可靠性。
3 结语
随着社会的发展, 配电系统越来越朝着自动化、智能化的方向发展, 显著降低了建设、运行和维护的综合成本, 为提高供电可靠性, 创造了有利的条件, 具有极大的发展前景。虽然目前配电自动化技术还有些缺陷和挑战, 但随着计算机技术和自动化技术的不断发展, 配电自动化技术会更加完善, 并促进供电企业的管理水平进步和劳动生产率的提高。
参考文献
[1]陈永春.配电自动化系统在电力建设中的应用[J].电气时代, 2013 (4) :10.
应用配电系统 第2篇
城市配电系统用户接入模式及典型应用 王惠中1，杨世亮1，卢玉飞2，房理想1（1.兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州 730050；2.天津平高智能电气有限公司，河南平顶山 467001）摘 要：为了解决电力用户接入城市配电网方案制订中存在的问题，使整个配电网的改造升级更加科学合理，建立起业扩报装工作的标准流程。首先深入分析待接入地区的配电网网架结构和用户负荷特性，确定用户接入配电网的接入点和接线模式，制定出符合地区实际情况的典型接入方案，其次对各个接入方案进行综合评价并作出优选，最后结合广西南宁凤景湾住宅项目的接入方案制订，对业扩报装工作标准流程进行实例验证。结果表明，标准的工作流程思路简单、结果准确、工作速度快，可用于指导电力部门工作人员进行新用户报装和配电网的改造升级。关键词：配电系统；用户接入；负荷特性；负荷预测；典型接入；模式 0 引言 随着经济的发展，不同性质的电力用户数量越来越多，城市配电网用户的接入对系统正常运行的影响逐渐得到电力部门的重视[1]。若配电系统现有接线模式不能满足用户的正常接入需求，将导致电力网架结构产生根本性变化，进而使整个系统的更新无序发展[2]。为了克服这一现实困难，需根据电力客户负荷特性和容量对用户接入模式进行深入分析，并对配电系统用户接入方案的制订建立起统一的指导标准[3]。为了实现上述目标，对多个地区的行政办公、工商业以及居民住宅等电力用户的历史数据信息进行总结，得出各个类型城市配电网用户接入方案的差异化指导准则和方法，使用户接入方案的制订有了统一的流程和科学的依据。1 配电网用户接入步骤 配电网用户接入方案的制订是业扩报装工作流程的重要环节，建立科学明确的制度流程和工作要点对做好用户接入管理工作具有重要的指导意义[4]。配电网用户接入工作流程如图1所示。图1 配电网用户接入工作流程
Fig.1 Connect grid user access working flowchart 配电网用户接入工作的具体步骤如下：（1）分析城市配电网现状运行情况。通过对待接入地区配电网的结构、线路负载率以及装接配变容量的分析，判断当前配电网是否具备新用户接入的各个条件。（2）分析计算待接入用户的负荷特性和负荷大小。根据用户级别和用电性质研究当前配电网是否满足规定的供电可靠性，并确定该用户供电模式的选择范围。（3）分析用户接入与当地配电系统规划的衔接。根据配电网远景年的目标网架和规划方案确定新用户的接入位置以及装接配变容量。（4）根据配电网当前运行情况和新用户的特性制定出2套实际可行的用户接入方案，以供用户接入工作人员进行选择。（5）从经济性和社会性2个角度对配电网用户接入方案及其备选方案进行综合评价。根据评价结果，给出各个配电网用户接入方案的推荐优先排序。2 配电网运行现状分析 2.1 10 kV线路运行情况分析 在配电系统运行中，由于城市发展水平、负荷分布和发展阶段各不相同，10 kV线路装接配变容量上限控制标准对系统规划建设、运营管理的实际指导作用不足[5]。一方面，一些地区10 kV线路所带装接配变容量大、需用系数小，在装接配变负荷远未达到上限规定时，配电线路负荷过大，负载率超限；另一方面，由于对接入用户的负荷特性和发展成熟度考虑不足，在10 kV线路装接配变容量小、需用系数大的情况下，随着用户负荷的发展，造成10 kV线路负载率过低。2.2 10 kV专线运行情况分析 《南方电网有限责任公司110 kV及以下配电网规划技术指导原则》规定，10 kV用户专线报装容量范围为8~40 MV·A。然而，低负载率的10 kV用户专线普遍存在，造成了上级变电站间隔资源浪费，严重影响了供电企业的整体经济效益 [6]。一方面，低负载率的用户专线对间隔资源的占用使重要项目因间隔不足而无法顺利实施；另一方面，较低的负载率使整个公用配电网的坚强稳定面临严峻挑战。合理回收低负载率10 kV用户专线间隔，提高设备利用率，是配电系统优化升级的必要措施。3 配电网用户负荷特性及负荷预测分析方法 3.1 负荷特性分析方法 通过对负荷特性的深入分析，可得出负荷发展具有条件性、时间性等内在发展规律。常用的负荷特性分析方法主要包括：指标分析法、对比分析法、曲线分析法3种。指标分析法以代表负荷性质总体水平和未来发展方向的各个指标来描述负荷的性质，可定量计算负荷的变化趋势[7]。对比分析法以各个地区不同时刻的负荷性质对比结果为依据，挖掘负荷变化的内在规律，是一种有效的经验分析法[8]。曲线分析法是以指标分析法的计算结果为基础，来绘制负荷性质的复合图形曲线的方法[9]。本次研究采用曲线分析法。3.2 负荷大小预测方法研究 配电网用户的负荷大小采用 “自下而上”的预测方法。即以用户报装容量为基础，综合考虑负荷变化等发展信息，得出负荷实际大小。其计算方法为 负荷预测值=预计报装容量×需用系数（1）需用系数的确定是 “自下而上”预测方法的关键。由于性质和结构的差异，不同用户的负荷水平也必定存在差异[10]。实践经验表明，通过对用户负荷的发展信息进行深入分析，并将其与同类负荷进行对比，以一定范围内的需用系数来估算待接入用户的实际负荷大小具有较高的准确性。4 配电网用户典型接入模式分析 以待接入用户的负荷特性和负荷大小分析结果为基础，对城市配电网一次网架的典型接入模型进行深入研究，将研究结果作为接入项目的备选方案将会使电网优化升级更加科学合理[11]。4.1 三级负荷接入模式（1）三级负荷10 kV架空线路一般采用T接方式，绝大部分T接到支线上，如有需要也可T接到主干线上。接入模式如图2所示。常见的配电网架空线路接线模式为多分段两联络和多分段三联络。根据接线位置的不同，可选择前端T接、中间T接、后端T接3种。图2接线方式的优点在于投资低、施工方便，只需新建一回架空线路；缺点在于供电可靠性不足，难以集中管控。图2 三级负荷架空线路接入示意
Fig.2 Three-level load line access schematic（2）三级负荷10 kV电缆线路常直接接入或者通过电缆分支箱接入相应的开闭所间隔。接入模式如图3所示。图3 三级负荷电缆线路接入示意
Fig.3 Three-level load cable line access schematic 常见的配电网电缆线路接线模式为 “2-1”单环网、“3-1”单环网、两供一备、三供一备等。方式的优点在于施工简单、便于集中管控，可直接接入环网柜或开关柜的环网单元；缺点在于供电可靠性不足、投资大，需新建一回电缆线路。4.2 二级负荷接入模式（1）二级负荷10 kV架空线路的双接入模式，即将用户负荷接入A线和来自不同变电站或者相同变电站不同母线的架空线路或开闭所。接入模式如图4所示。图4 二级负荷架空线路接入示意
Fig.4 Secondary load overhead line access schematic（2）二级负荷10 kV电缆线路的双接入模式即将用户负荷接入A线开闭所和来自不同变电站或者相同变电站不同母线的开闭所或电缆线路。接入模式如图5所示。图5 二级负荷电缆线路接入示意
Fig.5 Secondary load cable line access schematic 二级负荷架空线路和电缆线路双接入接线模式的优点在于供电可靠性较高；缺点在于施工复杂、投资较大，需新建双回供电线路。4.3 一级负荷接入模式（1）一级负荷对供电可靠性的要求最高。在三电源10 kV架空线路或电缆线路供电时，为了保证其中一回线路出现故障，而另外两回线路能够可靠供电，需其中2个电源来自不同变电站。接入模式如图6和图7所示。图6 一级负荷三电源架空线路接入模式示意 Fig.6 The first class load three power supply overhead line access mode schematic 图7 一级负荷三电源电缆线路接入模式示意
Fig.7 Primary load three power cable line access mode schematic（2）在一级负荷双电源10 kV架空线路或电缆线路供电时，为了保证其中一回线路出现故障，而另一回线路能够可靠供电，需要2个电源来自不同变电站[12]。接线模式如图8和图9所示。图8 一级负荷双电源架空线路接入模式示意
Fig.8 The primary load dual power supply overhead line access mode schematic 图9 一级负荷双电源电缆线路接入模式示意 Fig.9 The first class load dual power cable line access mode schematic 5 用户接入模式综合评价 根据接入方案的属性建立决策矩阵，是对用户接入模式合理性进行综合评价的有效手段。在配电网运行中，全寿命周期年费用、线路损耗、末端电压水平和供电可靠性是影响系统运行安全和企业经济效益的关键因素，将其作为用户接入方案评价矩阵Ji的评价指标具有其内在的合理性。通常情况下，待接入配电网用户的决策方案集由 2个方案组成，即 J={J1，J2}，则决策矩阵 A=（aij）2×4。利用决策矩阵对各接入方案进行优选的过程如下。（1）统一属性，将原始决策矩阵 A=（aij）2×4进行规格化处理，得到标准决策矩阵 B=（bij）2×4，计算方法为
（2）根据行业规范，确定设计方案各个评价指标的评测目标，在论域空间中，计算设计方案点到评测目标点的距离di为
式中：Qj为第j项指标的权重大小，计算方法采用德尔菲调查法进行计算。（3）分析距离di的大小，建立评价目标函数并确定各方案的优劣[13]。其评价目标函数为配电网用户接入典型应用 以广西南宁某地产公司凤景湾住宅项目的方案制订过程为例，对配电网用户接入方法标准流程的合理性进行验证。凤景湾住宅项目的地理位置如图10所示。广西南宁市凤景湾住宅地产项目的配电网接入工作流程如下。（1）对南宁市配电网运行情况进行结构分析。凤景湾项目处于110 kV云景站10 kV云翔913线和110 kV云景站10 kV云百938线附近，随着南宁市城市配电网改造升级工作的结束，云百938线能够接纳该住宅项目的负荷需求；另外，云翔913线的接线模式升级为 “2-1”单环网，也可以给该用户提供第2路电源。（2）对凤景湾项目的负荷性质和供电等级进行划分。该用户是居民用电，报装容量为8.10 MV·A，为普通三级负荷。根据2020年云翔913线和云百938线的目标网架规划，两回线路的装接配变容量控制值分别为30 MV·A和60 MV·A，接线模式为 “2-1”单环网和 “3-1”单环网，用电性质为商业、居民用电，凤景湾用户的接入符合当地配电网规划要求。图10 凤景湾项目地理位置示意
Fig.10 Fengjing bay project location map（3）凤景湾项目用户接入模式分析。根据南宁市配电网网架结构和凤景湾项目用户性质，该用户的接入模式可选择三级负荷电缆线路典型接入模式和可靠性更高的二级负荷电缆线路双接入模式。（4）制定凤景湾项目负荷接入的工作方案。根据南宁市配电网中期规划结果，该项目的接入方案1为直接接入云百938线，方案2为双接入云百938线和云翔913线。2种接入方案的示意图如图11~13所示。图11 2015年、2016年凤景湾项目接入方案示意
Fig.11 The 2015 and 2016 Fengjingwan project access plan（5）对凤景湾用户配电网接入方案进行综合评估。在2个备选方案决策矩阵的计算过程中，根据接入模式的不同，可得各个评价指标的计算结果如表1所示。配电网用户接入综合评估过程中，各个评价指标的权重计算方法采用德尔菲调查法进行计算，权重的计算结果如表2所示。图12 2017—2019年凤景湾项目接入方案示意
Fig.12 The 2017 and 2019 Fengjingwan project access plan 图13 2020年凤景湾项目接入方案示意
Fig.13 Plan of project access plan for Fengjingwan in 2020 表1 2种方案各评价指标计算结果
Table 1 The results of each evaluation were calculated方案 供电可靠率（RS-3）/%经济性/万元电压损耗/%线损/%1 99.995 1 23.85-1.75 0.66 2 99.995 8 48.49-1.63 0.63 凤景湾项目2种负荷接入方案的目标函数计算结果如表3所示。表2 各评价指标权重计算结果
智能低压配电系统在地铁中的应用 第3篇
关键词：地铁工程、运行效率、智能低压配电系统、应用
一、简析智能低压配电系统
智能低压配电系统，指的就是：一种能够给地铁工程中的所有用电设备提供源源不断的、安全可靠的低压电源的系统。从功能角度上来进行划分，可将智能低压配电系统分为两种：一种是“环控电控系统”，另一种则是“降压变电所低压系统”。前者的功能，主要是给通风以及空调系统中的各个用电设备提供电能，而后者的功能，则是给除了通风以及空调系统的其它用电设备提供电能。其次，由于地铁是一个用电需求量比较高的交通工具，且其能否实现正常运行，还与系统供电的质量有关，比如：供电不稳定，极易引起地铁运行故障；断电极易引发地铁交通瘫痪等问题。所以，为了确保地铁运行时的安全性与可靠性，智能低压配电系统就成为了地铁工程建设的核心。
二、试析智能低压配电系统在我国地铁工程建设中的应用现状
智能低压配电系统的组成结构比较复杂，包括：各类总线、智能元件以及通信控制器等。目前，在我国已经建立完成并开始正式投入运行以及正在建设的地铁工程当中，它们所应用到的智能低压配电系统也都是具有一定差异性的。因此，现对其进行简单说明。
（一）“降压变电所低压系统”的应用
国家相关文件中有提及到：“降压变电所低压系统的遥控目标主要有三个，它们分别是‘三级负荷低压总开关’、‘进线断路器’以及‘母联断路器’”。所以，我国使用到的“降压变电所低压系统”也被划分成了两种结构。
1、结构一
该结构只能够实现对“母联断路器”、遥控、备用电源、遥信、“进線断路器”以及“三级负荷总开关的遥测”进行“自投自复”实时监控的过程，它的组成部分包括：串口服务器、温控器、智能开关、数字仪表以及PLC等。
1）“进线断路器”、“三级负荷总开关的遥控”、遥信以及“母联断路器”功能均可以通过断路器来实现；2）遥测功能可通过数字仪表来实现；3）“自投自复”监控功能可通过PLC来实现。目前，采用该种智能低压配电系统结构的有：北京2号、上海7号以及广州2号线等地铁工程。
2、结构二
它是在结构一的基础之上，逐渐完善而成的。因此，它除了具有结构一的所有功能之外，还具有对馈出回路进行遥信以及遥测的功能。它的组成结构，主要包括：网关、交换机、温控器、数字仪表以及PLC等。
1）“进线断路器”、“三级负荷总开关的遥控”以及“母联断路器”功能均可以通过断路器来实现；2）遥测以及遥信功能可通过数字仪表来实现；3）馈线回路遥信及遥测功能可通过数字仪表来实现；4）“自投自复”监控功能可通过PLC来实现。目前，采用该种智能低压配电系统结构的地铁工程有：南京2号以及杭州1号线等。
（二）“环控电控系统”的应用
1、结构一
该结构只能够在装有变频器的回路中进行使用，它具有对回路进行实时监测以及保护等功能，而针对馈出回路里的电机，则可以选取断路器对其进行实时监测及保护，它的组成部分包括：变频器、接触器、BAS系统模块、热继电器以及PLC等。
该结构只能够给通风以及空调系统中的用电设备进行供电，且它还具有过载、过流以及过压保护功能。其次，该结构的控制功能只要是通过BAS来实现的。目前，应用到该类结构的地铁工程有：广州2号、上海1号以及北京1号线。
（二）结构二
该结构是在“环控电控系统”结构一的基础之上，逐渐完善而成的。它除了具有结构一的所有功能之外，还具有对馈出回路进行实时监测、保护以及控制等功能。它的组成结构较结构一相比较为复杂，主要包括：通信接口设备、BAS系统、总线、PDM、变频器、断路器以及MCU等。
1）该结构具有强大的保护功能，可对系统中的各种用电设备进行保护；2）它能够对系统中各个设备的运行数据进行快速及有效地收集；3）结构中的通信控制器可以对收集到的数据进行合理的分析、处理以及计算，并在计算完成之后，将其传送到PLC上，然后再依照PLC的通风指令，对这些数据进行科学的控制。目前，运用到该结构的地铁工程是比较多的，比如：上海7号、北京1、10号以及深圳2号线等。
三、实际应用对比分析
通过对“降压变电所低压系统”两种结构在实际运用中的效果普查，其普查结果见表1。
表1 降压变电所低压系统两种结构的普查结果
我们可以得出这样的一个结论：虽然，这两种结构运行时的安全性都比较高，但是，从功能的角度上来看，结构二要比结构一更加全面，且其也更易于后期的管理及维护。可要是从建设成本上来说的话，结构一就要比结构二更具有可行性了。
另外，通过“环控电控系统”两种结构的实际应用普查我们可以知道：在“环控电控系统”中，结构二总体上是比结构一要好的，但由于其建设成本较高，所以在应用该结构的时候，还应当站在地铁工程建设规模及其资金运行情况的角度上，去进行充分考虑，以确保地铁工程的建设能够正常开展。
四、结束语
应用配电系统 第4篇
关键词：配电管理,选型,设计
1 配电管理系统的特点
1.1 系统的集成性
从目前国内外厂家提供的产品来看, 很难有一家能独立完成DMS的全部功能。主要是与GIS相关的部分一般都需要由专门从事这一行业的专业厂家完成, 如国外的M&M, Small World。因此, GIS和实时SCADA的集成是系统集成性好坏的关键。实现FA功能的一般做法是将FA主站功能放置在其中某一个变电站内, 再由此FA主站与调度主站通信。如果不采用GIS, 或者GIS仅作为地理背景, 就没有集成性问题, 但是如果要实施一个完整的DMS, 就必须会碰到集成性问题。以ABB为例, ABB的SCADA平台在全球共推出上千套, 最近, 又与美国环境研究所ESRI签署了全球性的合作协议, 准备将ABB的SCADA平台SPIDER与ESRI的GIS平台ARCFM分4步进行集成。第1步是单方向性地将SCADA的实时数据传送到GIS平台, 但在SCADA上无法看到GIS的数据和图形, 这样, 如果一个调度员既要看SCADA的内容, 又要看GIS的内容, 就需要2台工作站;第2步是图形交换, 在同一个工作站既可以看到SCADA的内容也可以看到GIS的内容, 但数据并不保证一致。第3步是同一数据环境, 此时不仅在同一个工作站可以看到SCADA的内容和GIS的内容, 而且在统一的数据环境下完成数据工程部分工作, 对于配电网设备的定义以及网络拓朴的定义在一处维护, 以保证数据的一致性和唯一性。第4步是将SCADA和GIS用到的基础网络数据建在同一个数据库中。
1.2 功能界面的组织应面向部门
应针对不同部门的工作和管理范围, 设计不同的功能界面。DMS功能很多, 涉及的部门较多, 如果每个部门都能看到整个系统的内容, 既会影响整个系统的安全保密性, 也会由于界面上内容太多, 导致使用繁琐和不便。
1.3 关于系统开放性的问题
系统的开放性至少要满足以下几个方面的要求:互联性, 是指局域网和广域网之间计算资源的互联;互操作性, 是指用户能操作网络上各种功能的集成;可扩展性, 是指本系统规模的扩大和发展, 它包括硬件、软件和数据各个方面;可移植性, 是为了保护软件和数据库的投资不会过时;对用户已有投资的保护, 也就是要能支持用户的各种已存在的规约, 这样才能接入用户的所有变电所和各种子系统, 资源才不会浪费。一个开放的系统平台, 对于今后的系统扩展非常重要。
2 GIS在配电管理系统中的应用
配电网管理具有明显的空间分布性, 发电、输电、变电、配电和用电五大资源分布在广阔的空间区域内, 所以, 空间数据是电力企业管理电网的核心对象。配电管理系统引入GIS技术后, 利用地理信息系统对空间事物可视化管理的优势, 将系统中的各类数据抽象为点、线、面三类:点是地图中最基本的单元, 它包括所有不依比例尺的独立符号, 如配电网络中的开关、变压器和杆塔等;配电网络中的架空线及电缆等线状物体用颜色、粗细不同的线条表示;城市街区、房屋和配电系统供电区域等面状物体则用封闭的多边形来表示。地理信息系统技术的引用不仅为电力企业提供了一个基于地理信息维护和管理的平台, 更重要的是能使电力企业已有的SCADA、DMS、MIS、CIS (企业形象识别系统) 和ERP (企业资源规划) 等在此基础上统一集成。总的来看, GIS在配电系统中的应用为电力部门信息的可视化管理提供了有力的工具, 主要集中在以下的几个方面:
2.1 配电管理系统结合地理信息系统的可视化技术, 将配电网分
布图展现成电子地图形式, 通过数据库的链接实现空间信息与属性信息的统一管理, 进一步促进了配网系统的科学化管理。具体体现在以下几个方面:配电网运行管理人员能方便地了解线路设备的档案情况, 为配网巡检维护提供完整直观的信息支持;帮助配网规划设计人员掌握线路设备与用户分布情况, 结合地理背景进行的模拟查勘和初步设计, 能有效地减轻查勘人员的工作量, 提高配网规划设计的效率和科学性;提供配网建设、用户分布和设备运行的完整情况, 为管理人员提供科学管理与决策依据。
2.2 利用GIS技术可以在配电管理系统的电子地图上完成用户的
定位查询、区域查询、用户收费管理、区域统计等功能, 既方便了用户管理, 又提高了服务质量。在具体应用中表现为以下几方面:对用户可以按照用户证号、地址码进行快速定位, 查询信息;根据地图上所选择的区域, 查询数据库中的用户信息;收费清单根据实际的地理环境分区打印, 逐一对用户进行地址编码, 避免不同区域交叉混乱的局面, 提高了收费的可管理性和准确性;还可以根据全局、分区、地图指定区域统计总户数、电量、收费率等信息进行分析比较。
2.3 配电GIS系统改变了传统纸制图册、纸质表格的资料管理形
式, 数据统计结果的表现形式更加灵活, 可以随时根据用户需要更改台帐的表格结构, 还可以根据具体需要打印各条线路或各个地区的电网分布图。GIS系统将电网设备的图形信息、数据库信息和地理信息进行有机结合, 使图形信息和设备数据资料显示于地理背景之中, 把供电设施和网架结构与地理位置联系起来, 这样, 管理部门就能准确地掌握配电网的空间分布情况, 从而更好地完成设备运行和维护工作。
2.4 由于电力系统用户众多, 为保证数据的安全性, 根据各部门的
具体使用情况进行用户权限管理, 管理员可以方便地将特定的权限赋予某些用户。安检科负责定期对各个电网线路进行安全检查, 对巡线员提供其所需要的功能权限, 能够将外业采集的数据导入数据库, 分级显示采集数据的危险等级并打印出图。生计科根据安检科上报的信息, 对需要更新、维修的设备进行预算, 然后打印输出报表, 因此, 生计科的用户权限包括接收安检科的上报信息, 预算、打印和报表等功能。
3 DMS选型及设计时应注意的几个问题
无论是配电管理系统, 还是配是自动化, 都是为了向用户提供优质服务、改善电力公司企业形象, 所有这些手段都基于一个设计良好的配电网络。设计配电网除了满足有关导则和规定以外, 还必须轮廓清晰, 供区分明, 适应当前负荷和今后发展, 还应负载均匀, 联络充足, 转供可靠。功能模块DMS功能上没有一家是相同的。各个厂家在功能开发水平上的差别很大。概括起来, DMS的主要模块包括:配电网及相关地区电网监控系统 (SCADA) , 馈线自动化系统 (FA) 。地理信息系统 (GIS) , 故障投诉管理 (TCM) 。配电工作管理 (DWM) , 配电网分析软件 (PAS) , 调度员培训系统 (DTS) , 电量计费系统 (EEM) , 与配电网现有系统的接口。
结束语
总之, 由于我国的电网结构、管理方式与国外不同, 完全引进外国的技术和设备不适应我国电力系统的实际情况, 而且引进国外的技术和设备一般投资都很大, 对我国电力系统的发展不利。只有面向我国电力企业实际的发展需求, 才能开发出适合自己国情的配电网管理地理信息系统。
参考文献
[1]何国勇.配电管理系统选型及设计时应注意的几个问题.
应用配电系统 第5篇
【关键词】配电自动化;数据通信系统;神经系统;IP技术
配电网自动化系统功能的实现，需要依靠通信手段，将中心控制指令，准确的传递给远方终端，实现终端设备运行信息收集，将数据信息传递给控制中心。通信系统设计是否合理，直接影响着配电自动化功能的实现。基于此，加强此课题的研究，有着必要性。
1数据通信系统的应用原则
浅析序优化理论在配电系统中的应用 第6篇
关键词序化理论;电力系统;配电网络
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)111-0123-01
于1992年由哈佛大学何毓琦教授提出,它是求解单目标复杂优化,问题的有效工具。对于单目标复杂优化问题,通常其解空间的结构较为复杂,解集大小一般随求解问题的规模呈指数级增长,需要大量的时间进行仿真计算,并且常常得不到满意解。而序优化理论在所求问题的目标函数复杂、计算量大且解空间的结构信息复杂的情况下,能够确保以足够高的概率求得足够好的解,有效地提高计算效率,较好地满足工程实际的需要,近年来在工程界得到了广泛应用并获得了理想的结果。
1序优化理论的基本概念及步骤
序优化理论是解决单目标复杂优化问题的有效工具,它具有如下的两个基本特点。1)用序比较来代替精确值比较,只注重比较解的优劣,而不在乎解之间具体差别多少。2)通过目标软化来放松优化目标,传统优化问题都是以寻找问题的最优解为目标,而序优化理论的指导思想是当精确求解问题最优解在计算量上不可行或者相当困难时,从工程实际的角度出发,以寻找足够满意解为目标进而减少搜索量及搜索难度。具体实现步骤如下:
①从解空间中按一定的原则随机抽取m个可行解构成整个解空间的表征集合,当整个解空间的大小不大于108次,m取1000即可满足要求。对于实际工程中的规划问题,该可行解即为一个可行的规划方案。②利用特定的选择规则对该表征集合中各个可行解进行快速粗糙评估,以排序后各可行解的序号为横坐标,其对应的目标函数值为纵坐标,近似确定该优化问题所属的Ordered Performance Curve类型(flat、U-shaped、Bell、neutral、steep型)。③在确定OPC的类型后,取排序后表征集合中的前s个可行解作为选定集合S,由公式2-4确定集合S的大小s。④对S集合中的所有可行解进行精确仿真求解,根据目标函数值的大小对S集合进行排序,选取目标值最好的前k个解作为仿真得到的真实足够好解。
2序优化理论在电力系统中的应用
序优化理论在工程界如通信、控制、机械制造等领域已经得到了广泛的应用,并获得了理想的结果,但在电力系统方面的应用仍处在初步阶段。目前该算法在电力系统中的应用主要集中在电力市场竞标策略、配电网供电故障恢复、最优潮流等方面。
现阶段,经济性依然是配电网络规划所追求的首要目标,总费用最小是较为常用的目标函数。由于货币的价值随时间有所改变,各种投资费用支付的时间不同,其取得的效益也不同,因此,进行经济比较时一般采用动态经济比较法,该方法的主要依据是基于货币的经济价值是随时间而改变的,各种费用的支付时间不同,发挥的效益也不同。最常用的为按复利计算投资费用值,即如果工程初期一次性投资为K,施工年限为n,投资回收率为r,那么折算至投产年的投资费用为:
(1)
我国电力工业推荐采用的方法为“最小年费用法”,将工程方案从开始施工到基建结束年份的投资,折算到基建结束年份,然后将折算后的总投资平均分摊到方案服务年限内的每一年,进行方案比较时,年费用最小的方案,相应的经济效益就越大,其计算公式如下:
(2)
线路的费用计算由综合投资费用、维护费用及运行费用构成,其中,投资及折旧费用均采用“现值转年值”法,转化为年费用,运行费用则是将线路年电能损耗转化为相应的经济值费用。线路年投资费用计算公式为:
(3)
式中:FL为线路的年投资费用;r为投资回收率,一般取0.08;n1为设备正常使用年限,一般架空线路取30年,电缆线路取40年;n2为施工年限;RL为投资费用。
本算例采用IEEE典型算例,由50个负荷节点、两个可扩展容量的原有变电站以及两个可新建变电站构成的10kV配电网系统。现有线路和备选线路参数选取如下:投资回收率
r=0.08,施工年限n=5年,年折旧率α=0.155,电价费用Ci=0.5元/KW.h,最大负荷利用小时数Tmax=3000h,功率因数为0.9,最大电压损耗百分数为8%,变电站容载比范围为1.25~2.45,权重因子λ1、λ2取0.5。1)编码形成初始解首先需要对各馈线进行编号,确定其首端节点和末端节点,对于线路的选择,采用的编码方式为二进制表示法,即每回线路只具有两种状态,“1”表示线路被选中,“0”表示线路不被选中。2)生成可行解集合利用图论中的最小生成树法,通过改进的深度优先策略搜索出一辐射状拓扑网络结构,通过前推回代法进行配电网潮流计算,满足约束条件的即可作为可行解,并加入到可行解集合中。3)确定表征集合大小从总的决策空间中随机抽取m=1000个满足约束条件的可行解组成表征集合空间。4)估计OPC曲线利用目标函数求出各可行解所对应的总费用目标值并对其进行排序,以排序后各可行解的序号为横坐标,其对应的经济费用值为纵坐标,得到相应的OPC曲线。
3小结
本文主要研究了电压等级为10kV的城市中压电网的规划,以配电网中变电站及馈线的投资费用、网络年维护折旧费用及运行费用之和为目标,引入序优化理论进行求解。
参考文献
[1]蓝毓俊.现代城市电网规划设计与建设改造.北京:中国电力出版社,2004.
[2]张李盈,范明天.配电网综合规划模型与算法的研究.中国电机工程学报,2004,24(6):59~64.
配电网管理信息系统应用探讨 第7篇
1 系统目标
配电网地理信息系统的建设本着“统一规划, 分布实施”的原则来进行, 先建立一个静态的配电网GIS, 即电力设施的AM/FM/GIS应用, 包括系统的功能开发、基本图形数据的录入工作和设备台帐数据的录入, 实现图形及设备的查询、统计和图形输出等基本GIS功能。
再建立一个动态GIS, 在静态中引入配电网自动化所提供的动态采集数据, 可实现诸如停电管理、故障线路跟踪分析和处理等多种高级功能, 为以后的配电网GIS建设奠定良好的基础, 并积累项目实施经验。
2 系统配置
作为电力设施的AM/FM/GIS应用, 配电网GIS的开发对GIS平台的要求较高。该平台应具备以下条件:
(1) 建模能力强, 有较强内建网络拓扑结构并具备强大的网络编辑和分析能力; (2) 有较强的功能扩展能力, 同时能够提供完善的图形发布即Webgis功能; (3) 支持对海量图形数据的管理, 数据库方面支持Oracle; (4) 可以在软件升级和数据量膨胀时更好地保护用户投资。
基于以上技术要求, 我们采用了ESRI的Arcinfo平台作为配电网地理信息系统的图形平台, 使用的是Arcinfo802的workstation版 (内含1个license) 。数据库采用Oracle, 用Mapobject和VC进行开发。服务器采用两台DELL PowerEdge 6400, 分别用于数据库服务器以及图形服务器, 可以满足性能和稳定性要求。图形数据采用Arcinfo的coverage格式, 数据的管理利用了info关系数据库管理系统, 实现对图形数据的管理和维护, 以文件共享方式存储在物理硬盘中。如果采用ArcSDE技术, 可由Oracle管理图形数据。
3 系统结构
由三大部分组成。
3.1 CoolEdit
提供了全面的图形编辑功能, 它是在windows NT环境下, 利用Arcinfo平台搭建起来的。CoolEdit在整个配电网GIS管理系统中属于数据输入部分, 是所有其它子系统的数据入口。所有设备的沿步图和逻辑图图形编辑属性录入全部在这里完成, 使用人员为生产分部的图形资料员。
3.2 GISmanager
配电网管理部分, 实现对配电网络图形和设备属性的交互查询和管理。数据同时可供其他部门的人员共享。还包括设备运行资料、检修记录、试验记录、急修管理、两票管理等功能模块, 是目前大部分生产人员使用的模块。
3.3 Webgis
可通过IE浏览器实现图形及其属性的查询。它是一个基于企业内部网的以Web形式浏览配电网GIS设备图形和属性数据的系统, 使全局的各台机器都可以通过广域网共享配电网系统的基本设备图形信息。
三个模块的关系是:首先, 由维护系统转入由规划部门提供的背景图 (或者通过扫描仪来矢量化产生地理背景图) , 然后由CoolEdit模块绘制出设备图并录入设备参数 (即Arcinfo图层) , 当电力设备图层绘制完毕后可以直接发布为Shape文件格式供GISManage使用。如果再将CoolEdit的图层数据进行分层处理后可更新发布到Webgis服务器上。编辑用户和班组的用户可使用C/S结构来完成图形的编辑、查询和统计功能, 在这种结构下用户可操作的功能较多。对于管理职能部门的用户, 可以使用ArcIMS所提供的Webgis, 通过IE实现图形查询等功能。属性数据利用Oracle进行管理, 图形数据库利用了Arcinfo中coverage特征属性表作为外部info数据文件存储。这些文件在coverage目录内分别以单独的文件名TIC, BND, PAT, AAT存储和维护。
在info数据库中记录了指向外部数据文件的指针, 指向存储在coverage目录内的这些文件。info数据库由Arcinfo自动维护。在该系统完成升级后, 将图形数据由coverage文件管理方式转换为通过ArcSDE中间件由Orcle数据库管理, 在Webgis上发布数据, 不需要对数据进行分层预处理, 图形编辑人员提交更新后, 即可在Webgis上看到最新的图形。
4技术特点
4.1 Webgis
利用ArcIMS建立webgis站点, 设计网站。主要提供给查询用户使用, 用户在安装了Java控件和Arcexplore之后, 通过IE浏览器即可浏览新市区配营部所管辖范围的配电网图形, 还可自行设置显示图形和属性的方式, 更改设备显示符号等, 实现图形和属性的交互查询。
4.2数据共享
新市区配营部各个部门, 如用电、调度等都可以通过网络共享图形数据。以手工为特点的传统运行管理经常发生数据不一致、信息不完整、查询困难的情况, 通过配电GIS管理信息系统可以在配电网变动频繁时, 改变传统运行管理方式不相适应的局面。
4.3开放性
系统的开放性意味着系统有能力应付硬件和软件的升级, 同时为以后建立企业级的数据交换平台打下了良好的基础。可以直接读取不同图形数据格式, 或者将其转化为其它标准格式供其它信息系统使用。
4.4安全性
图形数据的建设周期和工作量都比一般的数据要复杂得多, 因此图形数据的安全性和准确性是系统建设的重点。
5结语
配电网管理信息系统的建设是一项投资大、建设周期较长的规模工程, 所以在系统启动前, 应理顺企业自身管理, 目标设想充分, 对开发商的技术实力和服务进行仔细考察, 充分利用已有的网络、计算机和信息资源, 只有这样才能适应不断变化的市场要求。电力企业进行市场化后, 所面临的问题是提高服务质量和自身管理水平。一个高效的配电网管理信息系统将为今后的人员量化管理、用户个性化服务、领导辅助决策等提供有力的保证。
参考文献
[1]刘宗歧, 马妍.配电管理系统的实用方案设计[J].现代电力, 2002, (2) .
电容补偿在配电系统的应用 第8篇
根据无功自动补偿装置的工作原理及补偿方式的不同, 无功自动补偿的分类可以分为分相电容自动补偿和三相电容自动补偿。
1.1 分相电容自动补偿
当出现三相负载不平衡的供配电系统时, 可以使用分相电容自动补偿。在三相负载不平衡和相间负载配电回路中, 它的调节无功功率的信号可以取自三相中的每一相, 并依据每相负载和功率因数的大小进行相对应的补偿, 对于其他相不会产生任何影响, 所以不会出现欠补偿和过补偿的现象, 使用任何一种电设备都可以在正常的情况下进行工作, 它的工作原理结构图如图1所示。
1.2 三相电容自动补偿
此种电容自动补偿, 一般用于三相负载平衡的供配电系统中。由于三相回路中的无功电流相同, 在进行补偿时, 调节补偿无功功率参数的信号就会从三相中的任何一相中取得, 并依据检测结果三相同时进行投切, 这样就可能确保三相电压的质量;若三相负载不平衡时, 每相流过的无功电流就会不同, 若负载不平衡相差太大时, 产生的误差也就会越大, 受调节补偿无功功率参数的信号误差影响, 导致非检测的两相出现欠补偿、过补偿2种情况。
从安装的位置来说, 无功自动补偿可以分为集中补偿、个别补偿和分组补偿3类。
(1) 集中补偿。此种补偿通常情况下都集中在变电所, 并只能局限于系统前端进行补偿, 对下一级各分支电路没有补偿, 这样就会造成下级配电线路上无功电流较大, 相应配电干线截面也较大。对于功率因数稳定、无功电流较小的建筑, 这种补偿方式比较适合。
(2) 个别补偿。一般情况下, 其最好的效果是在单个的电容设备或单台的电容设备中进行补偿。如果在写字楼或大型的商场中, 此种补偿方法相对来说维护较麻烦, 安装也较分散, 再加上其投资成本大, 因此建议在这类公共环境中最好不采取使用这种方法来补偿。若是运用在工业厂房中, 例如焊接车间, 其中的大容量点焊和气焊设备采用这种补偿方法, 可以有效提高单台设备的功率因素, 减小配电电缆截面, 对于提高全车间的功率因素有很好的效果。
(3) 分组补偿。其是在配电系统中, 在供电较为集中的分支位置进行补偿的方法。使用这种方法, 不仅解决了系统的无功补偿, 还有效的利用了电容器, 配电干线的截面也会因此而减小很多, 同时线路损耗也随之降低, 可较好地解决集中补偿所带来的线路无功电流较大, 相应配电线路截面及开关容量较大的问题, 也可解决个别补偿所带来的补偿投资成本大、安装分散以及后期维修难的问题。所以, 分组补偿的综合效益比较高。
2 分相及三相自动补偿在低压配电系统应用中的可行性
下面主要通过实例来说明分相及三相自动补偿在配电系统的应用中具有可行性。
对于办公、商业、住宅建筑系统来说, 广泛地使用了单相负荷的照明和空调等一些负荷不稳的家用电器。这就容易导致三相负载出现严重的不平衡现象, 特别是在住宅楼的运行中, 三相不平衡表现得更为严重。
例如:某处高层建筑物, 其面积约为3.5万m2, 是集合了商场、车库和宾馆、银行以及办公为一体的综合楼。其用电设备主要有空调机组、风机和水泵及照明灯等。其中照明灯具统一使用单相负荷, 功率因素在0.45~0.9, 低压有功计算负荷在2 810 k W, 照明用电有功负荷为1 080.5 k W, 而其他一些用电设备使用三相负荷。补偿前无功功率为3 150 k Var, 如果整体功率因数补偿至0.95, 就需要对其进行补偿1 980 k Var, 补偿后无功功率为1 170 k Var。
在设计前期, 通过运用低压配电器与电容器组进行并联, 进而可以实现其自动补偿。但工程竣工投入使用后, 常出现仪器和灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况, 严重影响了商场经营和办工人员的工作。经过现场测试, 发现低压馈线回路三相负荷不平衡相间的差距很大, 而电流最大相差为900 A;当检测母线电压时, 三相母线电压很不稳定, 有的高达250 V, 有的低至200 V。经过分析, 是由于三相电容自动补偿造成不平衡相的欠补和过补。
对于这种问题, 使用分相电容自动补偿是最佳方案。这种装置的控制模块和数据采集模块是使用新型单片机和大规模集成电路, 开关的模块全部采用大功率电子开关, 可以实现电容器组的零电压投入和零电流的切除, 这种电子开关无触点、无合闸涌流、无电弧、无噪声、无振动, 最重要的是, 分相补偿可以针对每相的功率因数进行分相实时补偿, 保证了其他相不会有过补偿和欠补偿的情况出现。
在工业厂房中, 大空间照明一般采用金属卤素灯之类的气体放电灯, 此类灯具自带无功补偿后的功率因数可达到0.85;在工艺设备中, 电动机类负载多为电感性负载, 功率因数一般在0.8左右;对于一些机加工行业的普通机床类负载, 功率因数则更低, 只能达到0.5。在以这些负荷为主的工业厂房内, 三相基本平衡, 采用三相电容自动补偿就可以根据负载运行情况, 自动检测车间的功率因数, 实时投切, 保证了功率因数达到目标值。
因此, 在工业及民用建筑中, 采用分相及三相电容自动补偿提高功率因数, 是现阶段切实可行的方法。
3 分组补偿的可行性
在实际应用中, 一般使用以下3种补偿方法:集中补偿、个别补偿及分组补偿。
在集中补偿方法中, 线路的截面和配电开关容量不能减少, 其适用于无功补偿量较小的建筑。个别补偿的效果比较显著, 但投资成本大、性价比低、安装分散、维护较麻烦、电容器的利用率较低、实际应用较少。
从现阶段的低压补偿电容器的技术和制造质量以及自动投切装置提高的角度分析, 对工业及民用建筑的配电系统, 使用分组设置补偿电容是一种很有效的方法。因为, 这种方法可以根据建筑的使用功能进行分区, 在配电箱或母线槽分支干线处, 为功率因数较低且相对集中的用电设备设置电容补偿装置最为适宜。其优点主要有以下2点:
(1) 分组补偿可以有效的减小所补偿配电干线上的无功电流, 可有效的降低所补偿干线的截面, 降低损耗, 节省投资;
(2) 在进行选用型号、截面相同的电缆时, 线路损耗会因此而减少很多。
以下联系工程应用对分组补偿的可行性进行举例说明。
例如:某轿车焊接车间, 有2条焊接生产线, 主要负荷为悬挂点焊机, 两相380 V, 功率因素0.6, 暂载率0.2, 总计33 000 k VA。
方案1:在变电所内集中补偿, 选用分相电容自动补偿, 补偿量为1 800 k VA, 补偿后功率因素0.94, 经计算, 2条焊接生产线各需要一条3 150 A的密集型母线槽供电。
方案2:考虑应选用分组补偿, 每条生产线母线槽接入位置设分相电容补偿, 补偿量600 k Var, 分组补偿共计1 200 k Var, 变电所内补偿600 k Var, 总补偿量不变, 补偿后功率因素0.94, 经过计算, 2条焊接生产线各需要一条2 000 A的密集型母线槽供电, 这种方案有效的减小了配电干线的截面、降低了损耗、节省了投资。由于补偿电容配置了智能控制器, 其产品模块化, 具有数据采集功能和标准的通信接口, 这可以实现远程实时监测和计算机联网管理, 便于检测和维护以及升级等。
4 结语
综上所述, 根据实例分析, 可以看出, 在配电系统中, 使用分相及三相电容自动补偿的装置, 采用集中和分散补偿相结合的电容补偿方式, 不仅可以保证电容补偿的质量, 还可以减小配电干线截面、节约电耗和降低工程投资, 由此看来, 这是一种很理想的无功功率补偿方式。
参考文献
[1]陆安定.功率因数和无功补偿.上海科学普及出版社, 2006
[2]王兆安, 等.谐波抑制和无功功率补偿.机械工业出版社, 2008
应用配电系统 第9篇
油田配电网络采用单辐射树状方式供电, 配电网络负责供电的区域广、地形复杂、负荷分散, 造成10k V线路错综复杂, 供电半径过长, 线路分支较多。由于采用单电源供电, 配电网络一旦出现故障, 造成变电站馈线保护动作, 开关跳闸, 中断供电。发生故障后, 线路维护人员盲目巡线或是利用分段开关拉路等落后方法查找故障点。当故障发生在大风、雷雨、大雪等恶劣的天气时或者线路故障点处于林区、山沟、河流等地形复杂地区时, 会给巡视人员查找故障造成很大的困难。有时候发生隐性故障和瞬间故障 (如变压器内部击穿、避雷器击穿、灭弧零克管又未脱落等, 外部看不见) , 查找具体故障点所在的分支和故障点则非常困难。这种人工查找故障点的时间远远大于故障处理时间, 不但消耗了大量的人力、物力, 而且会造成线路停电时间过长, 给油田原油生产造成巨大损失。为了向油田提供连续可靠的电能, 及时发现故障位置, 迅速排除故障, 尽快恢复供电显得尤为重要。
随着配电自动化技术的迅速发展和日益成熟, 配电线路故障在线监测系统应运而生[1]。为提升油田配电网供电的可靠性和及时性, 这项新技术被运用到油田的配电网络中。该系统融合了电力传感测量、故障定位、无线通信、计算机系统集成等诸多技术, 能实时提供电网线路运行情况, 并能迅速自动定位故障区域。当配电线路出现故障时, 故障检测终端所采集到的故障信息能迅速上传到监控中心, 并将故障类型及定位信息发送至线路维护人员, 及时排除线路故障, 以确保油田正常生产。
1 配电线路故障在线监测系统
1.1 系统功能
配电线路故障在线监测系统利用计算机技术、电子技术、无线通讯技术等, 通过在配电线路主干线及众多分支安装检测终端, 完成配电线路运行状况的监测控制和线路运行过程中的故障检测, 实时检测配电线路中接地故障、短路故障、负荷及相关运行数据, 并通过移动公网将检测数据上传至监控中心。当线路发生故障时, 从故障点到馈电点的线路都出现了故障电流, 引致从故障点到馈电点的线路上所有的故障检测终端动作, 并且由白色变为红色。故障检测终端检测出短路、接地等故障后, 通过短信或GPRS传向主站, 主站再经网络拓扑图准确显示出故障的地点, 维护人员迅速赶往现场检修, 快速排除故障, 实现配电系统监测、保护、控制, 并预留多项数据接口满足系统扩容及其他系统无缝连接需要[2]。
1.2 系统组成
系统主要由远程终端和系统主站组成, 其中远程终端由架空线路故障检测终端、太阳能通信主机、接地信号采集器和遥控器组成;系统主站由路由器、通信交换机、服务器、客户端和主站软件等多种软硬件组成, 支持与其他运行管理系统互联。
1.2.1 故障检测终端
每只检测终端内含一套无线通信系统, 与通信主机组成一个无线局域网。每套通信主机内置一个GSM手机模块, 在生产时需要在该GSM手机模块内放置一张手机SIMS卡。当电流通过故障检测终端中的导体时, 磁场会触发指示器, 当电流超过指示器的额定值时, 将产生一个信号, 该信号可以通过无线系统传递到监控中心。与传统的故障指示器相比, 可发信号的故障检测器在现场无任何指示, 也就不存在复位的问题, 可以指示并记录下连续发生的故障, 一般被安装在分支、线路开关处。
1.2.2 无线传输模块
当线路发生异常变化 (短路、接地、断线) 时, 线路故障检测器能够及时响应故障信号, 将变化的信号以编码的方式采用无线装置发射到工作站接收机;同时, 故障指示器也立即对故障信号作出反应, 翻牌或者发光。
1.2.3 监控中心 (工作站)
监控中心由工业控制计算机、系统应用软件、接收发射装置、打印机等组成。监控中心的人机界面是直观的配电网络接线图。监控中心通过接收发射装置接收到线路故障检测器发送的信息, 经过应用程序的处理, 在人机界面的接线图上将对应的故障检测器变色, 显示故障信息。同时, 驱动报警系统发出声光报警信号, 移动工作站将故障信息发送到运行人员的手机上。
1.3 故障检测系统原理
1.3.1 单相接地故障检测技术
油田配电网采用中性点不接地或经接地变接地的运行方式, 即为小电流接地系统。该系统最大的优点是发生单相接地故障时, 故障电流值较小, 不会破坏系统电压的对称性, 系统可运行12小时。若长期运行, 非故障的两相对地电压会升高倍, 容易造成绝缘体被击穿, 形成相间短路, 使事故扩大。另外, 弧光接地还会引起全系统过电压, 进而损坏设备, 破坏系统安全运行。在小电流接地系统的故障相上, 其暂态电容电流为全系统非故障元件对地暂态电容电流之和。因此, 采用分析暂态电容电流作为接地故障电流的检测依据。当采样瞬间的电容电流Ic>Id (为设置的门槛值) , 电流相位超前于电压相位, 并且导线对地电压降低, 则判断线路发生接地故障。
对于架空线路的接地电容电流值的计算, 电力系统提供了经验计算公式:
式 (1) 中, IC为接地电容电流 (A) , UP为线电压 (k V) , L为架空线路长度 (km) 。系数2.7适用于无架空地线的线路, 系数3.3适用于有架空地线的线路[3]。
对于三相电缆线路, 可以通过检测稳态零序电流大小来检测单相接地故障, 同时通过检测暂态零序突变电流的大小来辅助判断单相接地故障。三相电缆接地故障判据为: (1) 零序电流速断或过流启动:0~60A/0~9.99s; (2) 暂态零序电流增量启动:0~100A/0.01~3ms。
1.3.2 永久性相间短路故障检测技术
配电线路发生相间永久性短路故障时, 如同两个电源直接短接, 变电所和故障点连接的回路上会出现很大的突变电流, 同时变电所的继电保护装置会按照速断、过流定值启动保护, 使得线路跳闸断电。
永久性短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判据时, 应有四个条件: (1) 线路正常运行 (有电流, 或有电压) 超过30s; (2) 线路中出现100A以上的突变电流, 或者超过设定的短路故障检测参数 (标准的速断、过流定值) ; (3) 大电流持续时间不超过10s, 即0.02s△T10s, △T为电流突变时间; (4) 10s后线路处于停电 (无流、无压) 状态。如果这四个条件同时满足, 数字故障指示器就可以判断该位置的线路出现了永久性或瞬时性短路故障[4]。
1.3.3 过流
由于大风、雷击、线路瞬时故障等原因, 容易造成配电线路的瞬时过流跳闸, 但又恢复正常供电, 没有形成永久短路。这种故障检测方法与永久性故障检测方法一致。另外, 瞬时性故障动作以后, 工作人员可以在主站通过遥控复归, 无需定时复归。
2 系统应用实例分析
为对故障定位系统的可靠性作进一步考察试验, 2012年5月我们在吴起水电大队的9条10kv配电线路上安装线路在线监测系统, 共计178组。经过2012年9月至2013年9月一年的运行, 系统运用正常, 能判断出故障发生的类型和线路, 准确率为78%。以盘西变112线为例, 从工控机统计来看, 如图一所示, 一年期间故障总数为6次, 其中短路故障次数为0, 过流故障次数为0, 接地故障次数为6次, 实际接地故障为4次, 准确率67%, 但对具体位置判断还存在一定的误差。
应用了这套系统后, 虽然能判断出故障发生的类型和线路, 但具体位置定位不准, 主要原因有: (1) 检测终端施工安装时, 由于线路复杂, T接点多, 在T接点及转角处, 三相相序未能严格按相别要求安装; (2) 检测终端能检测到的最小电流为15A, 且发生接地故障时, 因高阻接地、间隙性接地等不同接地方式的影响, 在故障发生后, 检测终端检测到的暂态电容电流值无法做到完全准确, 可能导致误判, 造成接地故障报警准确率最高达65%; (3) 由于系统程序的问题, 对接地故障未进行延时判断, 对对瞬时性故障未进行屏蔽, 导致雷雨天气监控系统出现大量的瞬时性接地和短路故障报警信息, 而后续现场巡线过程中未能得到实际验证。
3 系统改进
针对系统具体位置定位准确率不高等问题, 提出以下改进方法:
(1) 线路上的检测终端与后台系统界面上的每个检测点一一对应, 线路上每一个安装点、每个点的ABC三相均应按照出厂时规定的顺序编号进行安装, 施工中能严格按相别要求安装检测终端。
(2) 对于接地故障的检测, 现在所用的检测方法为无源综合检测法, 建议以后利用信号源的方式检测接地的方法。
(3) 针对雷雨天气, 修改系统程序, 对瞬时性故障进行屏蔽。
(4) 基于通信技术 (GSM/CDMA) 、馈线自动化和配电GIS技术, 在故障检测终端中内置芯片, 当故障检测终端动作时, 将其位置和动作信息发送至远方调度监控中心, 中心的故障定位软件接受各检测终端发送的信息, 并将其处理后显示在配电线路地理信息系统 (GIS) 上;同时, 采用分布智能模式的馈线自动化, 自主完成故障定位、故障隔离和非故障线路的转移供电, 并将故障点信息以短消息的形式发送至各相关人员手机上, 协助调度指挥线路抢修人员迅速赶赴现场, 排除故障。
4 结束语
配电线路故障在线监测系统能实时反映线路运行情况, 能够实现对线路故障的自动检测与定位, 让故障排查缩小范围, 使故障查找的效率得以提高, 节省大量的人力、物力, 减少停电时间, 提高供电的可靠性。随着系统应用规模的扩大, 有助于全面提升油田配电网的主要技术装备和运行管理的水平, 使得油田配网自动化水平迈上一个新台阶。
摘要：为快速准确地定位油田线路的故障点, 提出了使用配电线路故障在线监测系统, 分析了故障在线监测系统的功能、组成及检测原理, 介绍了系统在油田配电网中的实际应用情况, 并针对系统定位准确率不高的问题提出了改进意见。
关键词：故障定位,在线监测系统,油田配电网,应用
参考文献
[1]王秋瑾.架空输电线路在线监测技术的开发与应用[J].电力信息化, 2009, 7 (11) :59-62.
[2]叶亮.配电线路故障在线监测系统的研发及应用[J].云南电业, 2009, (04) :39-40.
[3]刘智玮, 毕克, 李慕峰.基于神经网络的配电线路故障智能监测系统研究[J].电力信息化, 2012, (10) :67-71.
应用配电系统 第10篇
来自世界企业可持续发展委员会(WBCSD)的数据显示,到2050年,全球用能需求将会翻番,而楼宇建筑用能也将占总用能的40%左右。在全球面临能耗短缺的大背景下,解决生产、生活高能耗问题将帮助减少碳排放、降低对于全球变暖和气候变化的影响。近年来,我国政府出台了一系列节能减排、发展和推广绿色建筑的政策法规,企业主和运营商亟需相关解决方案与服务,以符合行业标准与国家法规,降低能耗,降低运营成本,从而使得节能增效需求在市场中拥有巨大的空间和发展潜力。
我国改革开放后经济得到了空前迅速的发展,近年来随着我国社会老龄化的加剧,人口红利也在逐步消失。在此背景下供配电系统设备的规模逐渐增大,复杂程度不断提高,企业对供配电系统精细化、透明化、智能化管理的需求也逐渐显现。由此带来的是企业用人成本不断上升,对专家资源的需求更为迫切。因此在低压配电领域对供电的连续性、安全性和可靠性要求更高,用户对设备的精细化管理、实时响应需求也日益凸显,使得配电系统的智能化已然成为未来发展的必然趋势。
作为一个时代、一个领域的领导品牌,全球能效管理专家施耐德电气始终秉持“善用其效、尽享其能”的公司理念,一直致力于以最佳解决方案为目标市场的最终用户提供专业的服务,以数字化、智能化、互联网技术提升合作伙伴及最终用户的使用体验。立足当下,着眼未来,施耐德电气于2014年起正式在全球同步推出Smart Panels低压配电智能系统方案,通过结合低压配电系统与互联技术为最终客户提供智能化方案的同时,也为施耐德电气的合作伙伴创造了更多新的市场机会。
2 Smart Panels低压配电智能系统方案
2014年6月,施耐德电气在全球发布Smart Panels低压配电智能系统方案,之后在各个国家都取得了良好的市场效应,在我国随着Smart Panels的不断推广与宣传,其概念为更多合作伙伴和最终用户所认可并推荐,之后在全国由Smart Panels低压配电智能系统方案所构建的智能化项目也逐步落实,并为业主带来实质性的价值。Smart Panels是“在大数据时代,依托‘互联网+’的理念,利用物联网、数字化手段和专家服务,帮助客户优化能源效率和设备全资产运维管理,显著提高客户业务绩效”的系统方案,它是智能配电系统与互联技术的完美结合,是工业以太网在现场总线领域的进一步发展,必将带来低压配电系统的一次里程碑式革命。
Smart Panels低压配电智能系统方案通过采集测量、智能互联、高效管理三个步骤开启用户的数字化之旅。
(1)采集测量主要通过施耐德断路器的嵌入式测量控制单元、多功能仪表及A9系列的产品,可提供配电系统及终端配电系统的测量、通信和控制等功能;
(2)智能互联依靠施耐德电气一系列智能通信组件实现断路器的ULP及Modbus RTU协议到以太网TCP/IP协议的轻松转换,集成式的设备通信接口即插即用,转换后的协议可同时供多个系统或平台使用;
(3)高效管理环节中Smart Panels系统方案将通过多种便捷、可靠、友好的方式呈现给用户专业高效的信息(包括FDM128本地柜门显示单元、智能网关内嵌网页、本地后台系统、“千里眼”远程管理平台),帮助运维人员制定可靠的运维计划,让他们能随时随地且方便快捷地了解设备的运行状态。让用户业主轻松掌握企业能耗状况,以制定下一步可行的节能举措。
图1为完整的Smart Panels系统架构图,Smart Panels低压配电智能系统方案依托于图中智能组件和通信设备来实现能效管理和设备的管理。
Smart Panels低压配电智能系统方案从系统的功能实现角度可分为两种方式,即本地方案(即FDM128柜门显示单元,PME能源管理系统和PSE电力监控系统)和远程方案(即“云能效”远程能效管理和“千里眼”远程运维管理),不同方案可以满足不同用户的差异化需求,并为用户带来相应的方案价值,如表1所示。
Smart Panels方案致力于能效管理和设备管理,适用于绝大部分低压配电系统,尤其是智能绿色楼宇建筑中的低压配电系统,设备层面通过智能断路器 (带嵌入式测量功能的控制单元)、多功能仪表以及智能终端配电模块,实现数据的采集和控制命令的执行,网络通信层通过柜内设置的IFE、Smartlink等智能网关实现现场总线协议到工业以太网协议转换的同时,完成了强弱电一体化,其丰富的信息为后台多种应用提供便捷可靠的数据接口,以实现本地柜门显示单元、本地管理软件等对数据的获取及呈现。
“千里眼”远程管理平台是Smart Panels低压配电智能系统方案中“互联网+低压配电系统”的一种应用,其实现方式主要是通过智能电柜服务器应用的数字化软件平台,搭配移动终端APP实现线上线下的互动式管理,给用户一种全新的数字化服务体验。
3“千里眼”远程管理平台
“千里眼”远程管理平台是一个配电设备和关键电力资产的托管服务管理平台,能够使最终用户配电盘厂以及配电系统服务公司使用统一的管理平台对其主要配电设备和关键电力资产进行管理和维护。
“千里眼”远程管理平台通过对配电资产、配电设备、配电系统环境和人员操作的数据和信息进行收集、存储、分析,并对这些信息进行可视化,充分提高配电系统可靠性;同时“千里眼”远程管理平台功能设计紧密贴合配电系统维护服务的业务流程,充分发挥移动终端在配电系统现场快捷采集和读取信息的优势,使客户维护配电系统变得更加便捷高效,从而降低客户配电系统运营维护成本,提高运维服务效率。
用户只需要在PC端通过浏览器进入网站,输入用户名、密码登陆系统,即可浏览本企业配电系统的设备运维管理信息,实现系统信息的互联网远程访问。并配合手机移动端的APP实现对故障报警的推送,通过APP派单功能,由维护人员实时响应排除故障并在系统中做详细的图文记录,用户亦可根据需要导出各种报告文件做备案或作为交付验收文件,此方案在分布式的站点优势同样明显,并在有无人值守需求的站点可以得到更好的应用,可以大量节省人力成本、降低系统运营管理成本。
具体系统架构如图2所示。
4“千里眼”远程管理平台的功能
4.1 直观的地图导航
(1)分布式楼宇建筑的统一管理及信息总览;
(2)快速判断整体的设备运行和能耗情况;
(3)通过树形结构可快速追踪设备信息。
地图导航界面见图3。
4.2 全面的资产管理
(1)详细的设备台帐信息;
(2)多种实时数据展示方式;
(3)简单操作即可追溯设备历史趋势;
(4)利用移动设备拍照和填写日志可生成现场记录。
资产管理界面见图4。
4.3 可靠的报警管理
(1)根据严重程度设置区分不同等级的报警;
(2)通过短信通知第一时间获取报警信息;
(3)高速报警响应,可通过手机APP确认和记录报警事件;
(4)通过报警属性来管理、筛选和导出报警信息。
报警管理界面见图5。
4.4“千里眼”远程管理平台的应用场景
根据角色不同,“千里眼”远程管理平台可以有三种应用场景,如图6所示。
(1)配电室
在配电室中,现场运维人员可使用智能设备并通过无线方式连接到配电室的局域网中,查看智能电柜服务器内嵌网页界面,查看设备的运行情况,同时也可通过手机扫描智能配电柜上的二维码快速定位设备的运行信息,利用移动设备拍照和填写日志生成现场运维记录。
(2)园区、厂区
在企业园区或厂区中,值班经理可通过互动式报警提前了解故障原因及设备具体位置信息,保证值班经理第一时间获取故障信息并迅速赶到事故现场处理问题,可靠地保障了处理问题的时效性,同时,灵活的电子化派单系统可方便及时地将派工信息发送到最正确的人手里,便于及时处理各类故障及事件。
(3)办公室
在办公室中,企业老总通过PC网页端页面可对整个企业或集团里所有的站点下设备资产情况和实际运行情况一目了然,尤其可针对分布式楼宇建筑进行有效的统一管理及信息总览。
5 结束语
应用配电系统 第11篇
【关键词】智能小区;配电自动化;系统技术
引言
在智能电网建设过程中，智能用电小区是其重要的组成，它是实现智能电网自动化、标准化的载体。智能电网的建设对于用电的节能减排有着非常重要的意义，这是智能用电发展的一大趋势。我国政府为了推动智能电网的发展，已经推出了一些列的相关政策，并且给智能电网赋予了“安全可靠、智能清洁”的新内涵。恩施电力（集团）有限责任公司为了更好地推动智能电网的建设，开展了智能小区试运行建设工作，专门研究智能用电小区的关键技术和运营模式等，为智能用电小区在恩施地区的推广和应用奠定良好的基础。初步开始智能用电小区试运行建设工作，主要目的是研究如何将智能电网应用到居民区，建设一个安全可靠、节能环保的智能用电居民区。同时还建设一个全面开放的智能小区综合应用平台，提升小区的智能化服务的能力，提高电网综合服务能力。
1.智能小区配电自动化系统的设计原则
（1）智能用电的控制管理中心的硬件设施和软件设施一定要能够很好的满足对小区的管理和控制，并且能够正常的收到系统所发送数据，同时做出相应的措施，同时，可以准确的发出控制指令，对智能自动化系统的终端进行控制和处理。
（2）目前的通信技术大多是采用GPRS通讯技术，并且在通讯服与终端之间采用自由的数据交换协议，使通讯数据具有准确性。
（3）在系统的前段我们通常采用的是多路传感器的数据采集技术和信息协调技术，从而保证了配电控制设备、变电所、智能抄表系统等信息数据的准确度和可靠性。
2.智能用电小区设计方案概述
所选择的系统是外国先进的智能小区综合应用互动集成系统，这个系统可以将小区所有的智能功能都集中在同一个平台上，并且将光储微网系统纳入到本方案中，让小区内的居民能够感受到清洁能源的好处;在智能家居、公共服务系统中引入物联网技术，能够有效实现多种服务设备联动;云计算和移动互联系统的应用，体现了在信息化平台建设方面具有的先进技术水平。
2.1 智能用电小区主要功能配置
智能用电小区的功能主要包含智能小区配电网自动化，用户信息收集、综合应用处理平台、智能汽车基础充电设备、智能家居服务一体化、自助用电服务一体化、分布式电源接入与控制等。
2.2 综合应用平台
智能用电的综合应用平台是一个综合性的集成系统，对小区进行全面的开放式管理。智能用电的系统的各个子功能都集成在同一个综合平台上，这样就能够使业务功能集中、运维管理方便、系统扩展灵活的特点。智能用电小区综合应用平台结构见图1所示。综合应用平台由操作系统、服务应用、信息发布3个层次组成。操作系统包括Unix、Linux和Windows;服务应用平台主要负责数据采集和处理，涉及数据采集和数据处理的业务都在该平台上实现;信息发布平台一般采用B/S结构，实现智能家居、物业管理、社区交互、家庭能效分析、智能用电分析、用电信息查询和小区配电自动化的管理等功能[2]。
3.智能小区配电自动化系统的概念图
如图所示为智能化配电系统的概念图，有系统的前端采集、通信网络和配电控制中心组成了配电系统的统一体，实现了配电系统的自动化控制。在智能化系统的监控位置配置了传感器的相关设置，可以很好的反映智能系统的运行状况信息，如电压、电流、功率、电量等，可以通过智能传感器进行相应处理，转换成可以使用的数字信号;对于反映系统状态的信息如开关状态、继电保护信号等，通过传感器进行处理，转换成可以被使用的数字信号。数据集中器对各个线控点的数据进行采集，它被分布在空间的各个区域中，小区的集中器RS-485总线对各个才几点进行监控数据，数据集中器与GPRS数据传输模块通过RS232串口相连接。为了使得控制管理中心能够接收到来自GPRS终端传来的信息，处理平台需要启动一个相应程序，使得GPRS终端能与控制中心建立连接进行数据传输。
4.智能小區配电自动化的实施初探
4.1 小区配电自动化
智能配电系统是智能化用电小区的核心组成部分，是联系用户和智能电网的枢纽，对于提高供电质量、减少检修和非故障段停电时间、保证城市配电网供电可靠性具有重大的现实意义[4]。小区配电自动化主要可实现以下功能：一是小区低压配电系统监控。实现小区配电系统及公共用电设施的遥信、遥测、遥控以及运行监控信息的图形化管理和状态自动报警等功能。二是故障自动检测与隔离。对居民住宅小区出现故障的供电设备进行智能准确定位。对小区低压智能配电系统的故障进行自动诊断、自动隔离，以缩小故障时的停电范围，恢复非故障段供电。
4.2 用电信息采集
小区用电信息采集建设，主要实现对智能用电小区内的居民用户用电信息、电动汽车充电桩用电信息、分布式电源信息的数据采集、处理和实时监控，实现智能小区用户用电数据的自动收集、计录异常监测、电能使用质量监测、用电的分析和改善、相关资源发布等功能。
4.3 智能家居服务
智能家居系统是智能用电的展示窗口，它能够充分的展示出智能用电的经济性、高效性、先进性、灵活互动、友好开放的特征。智能家居以用户为基础，利用先进的科学技术、网络通信技术、智能布线技术、无线技术，将与家庭生活有关的各种智能结合起来。智能家居系统示意图见图2所示。基于电力光纤低压型电缆、无线通讯术和物联网技术，在家中通过户内通信组网方式把各个家电与智能家庭网关、智能交互终端相连接，组成家居网络，由系统后台对智能家居进行状态监测和控制。同时能够实时收集水、电等资源使用信息，从而提供一个安全、便利、舒适和环保的居住环境。
4.4 自助用电服务
自助终端用电服务系统是指用户通过自助用电终端和智能互换处理终端以及95598互动网站进行电力业务的咨询及办理，为智能用电小区住户营造一个24h电力查询、缴费、充值卡购电、业扩报装、信息查询、票据打印等多功能于一体的智能化业务窗口。
5.结语
对于小区的居民来说，智能化用电不仅是一次用电系统的技术更新，更是对居民生活的一次革命。在智能电网建设的过程中国，智能用电小区的建设是其中一个重要的组成部分，智能用电小区不仅能够为居民提供智能化的用电服务和全新的用电体验，更具有节能环保的意义。
参考文献
[1]刘国华，梦子军.某智能小区配电自动化系统总体设计方案[J].轻工科技，2012（7）：57-58.
[2]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，35（12）：1-7.
医院供配电系统的合理设计与应用 第12篇
因此, 在医院供配电系统方案设计和设备优化选型过程中, 要结合工程特性和医疗设备负荷需求, 从技术、经济等方面进行综合必选, 优选技术上可行、经济上合理、后期检修维护便捷经济的安全可靠、节能经济的供配电系统, 确保医院安全、可靠、节能、经济的进行病人救护、治疗。
1 医院供配电系统设计的技术指标
1.1 供电电压等级选择
根据国家电力主管部门的相关规定要求, 当用户用电设备安装容量在250k W或采用变压器容量在160k VA以上时, 应按照专变供电方式采取高压供电。随着医院建设规模和综合自动化水平的不断提高, 各种先进的自动化检测设备在医院中的广泛应用, 医院用电负荷普遍大大增加。
同时, 医院是救死扶伤的核心场所, 手术、细胞培养、检测全过程等, 均对供电提出非常高的供电要求, 一旦出现停电将会给医院、患者、以及患者的家属带来非常大的损失。医院供配电系统中一、二级负荷所占比例非常高。
因此, 应采取10k V及以上高压专线进线供电, 确保供电输送距离和输送功率满足医院电气设备系统日常高效、稳定运行需求。
另外, 医院检测用的特殊设备其功率较大对供电电压要求非常高, 且瞬时电压降也较大, 如:医用影像系统设备等, 对于这些对供电电压要求高、功率较大的大型医疗设备宜采用专用变压器进行供电。一些敏感医疗电气设备, 其对供电电能质量要求非常高, 在设计过程中应将其与一般动力设备和照明负荷分开, 采用专用变进行供电。
1.2 电气负荷等级划分依据
在医院供配电系统优化设计过程中, 应根据不同负荷类型对其供电等级进行详细划分。目前, 虽然我国已编制完成了《医疗建筑电气设计规范》 (报审稿) , 但还没有在全国范围内具体颁布实施。因此, 综合性医疗建筑电气负荷分级笔者建议按照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008、综合医院建设标准 (2008年正式版) 、《综合医院建筑设计规范》JGJ49-2007等相关规范标准, 进行电气负荷等级的详细划分。另外, 对于医疗场所中所使用的各类安全设施应按照《建筑物电气装置》 (GB16895.24-2005) 中的“第7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所”的要求, 将医疗电气设备划分为0类、1类和2类三种医疗场所, 以确保电气设备的正常运行和医患人员的安全。
1.3 电气负荷等级的划分
医院尤其是一些大型综合性医院, 其集门诊、内科、外科、儿科、放射科、检测室等科室为一体, 按需分散在高层建筑和多层建筑内容。医院电气系统中的电气负荷绝大部分均是一级负荷, 如:建筑内部的火灾报警及联动控制设备、消防泵系统、消防电梯系统、风机系统、安防系统、应急照明系统等。手术部、病理切片分析室、核磁共振检测设备、ICU病房、介入治疗用CT设备、血库、抢救室、治疗室等部位的动力和照明供电, 均需要按照一级负荷要求进行设在。其中, 应急抢救室、手术部、ICU病房等, 可能涉及到患者生命安全的电气负荷 (如呼吸机、检测仪等) 其动力供电及照明用电, 应属于一级负荷中特别重要负荷。诊断用CT及DR等用电负荷、电子显微镜、联合诊断会议室、高级病房用电等部分的电气负荷应按照二级负荷进行设计。其余电气负荷按照三级负荷进行设计。医院供配电系统设计过程中, 对于一、二级电气负荷要求来自两个不同电源点的独立电源进行供电并按需设置柴油发电机的备用电源, 重要用电设备的末级终端必须设置UPS或EPS供电系统。消防用电负荷作为医院电气负荷中一级负荷中特别重要的负荷, 应采取双回路双独立电源+柴油发电机供电电源模式, 且在末级配电箱中设置ATS电源自动转换开关, 确保消防系统供电的安全可靠性。
2 医院供配电系统设计负荷估算应用要点
医院建筑在民用建筑中属于功能较特殊的一类, 其电气负荷主要影响因素包括:照明照度标准、空调系统、给排水系统、电梯拖拽系统、通风空调系统、以及检测诊断医疗设备配置等。在进行医院供配电系统设计过程中, 除了要考虑用电负荷与医院的级别和类别相匹配外, 还应根据医疗功能从门诊、住院、医技、手术等方面, 分别计算不同等级的负荷量。按照《全国民用建筑工程设计技术措施》第2.5.2条中的表1相关技术指标规定要求:医院负荷用电指标应按照40~70W/m2进行负荷估算, 对于有中央空调系统且采用电制冷方式的供配电系统, 其负荷计算应选择上限值即70W/m2。
另外, 为了确保供电电能质量和变压器长期允许的经济运行工况, 在方案设计过程中, 应充分考虑功率因数和变压器负荷率后, 得到变压器容量VA/m2, 并预留富裕容量, 推荐乘以系数1.5进行变压器容量选择。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002中的相关规定要点, 手术室的配电总负荷应按照不小于8k VA进行估算设计。医院病房、检验室、手术部、化验室、办公室等场所的照度及功率密度, 应严格按照《建筑照明设计标准》GB50034-2004中的相关技术要求进行复核。
医院电气设备系统, 其工作接地电阻值应按相关设备技术功能要求来合理决定。在正常情况下, 宜采用公用式接地方式, 即将所有接地系统相互连接起来形成一个完整的接地网, 其接地电阻应不小于1.0Ω。如按照需要设置单独接地, 其电阻值应按不大于4Ω进行设计, 若工作接地与防雷接地系统分开设在时, 两接地网间的空间距离应空载在不小于10m的要求。向医疗设备供电的电源插座应设置有专用接地的插孔, 其接地触头同金属外壳间应有可靠的电气连接, 确保接地的可靠性。
3 应急电源的设计应用要点
为确保医院供配电系统中一级负荷中的特别重要负荷及消防负荷供电的安全可靠性, 应按照相关要求设置一用一备 (暗备用) 的快速自启动柴油发电机组, 作为整个供配电系统的应急电源。
当两路独立市电在运行过程中均出现断电运行工况时, 15s内2台柴油发电机组能够自动快速启动, 同时当其中一台柴油发电机不能正常启动时, 另外一台柴油发电机组能够全部带到所有负荷, 确保一级负荷中特别重要负荷、消防负荷、以及应急照明等设备系统的可靠供电。
当市电恢复供电时, 柴油发电机组的自检测系统检测到对应信号后, 通过自动分闸并经冷却延时后停机, 确保应急电源供电具有较高安全可靠性和节能经济性。
考虑到医院的特殊性、消防防火等因素, 不允许将储油箱直接设置在柴油发电机房, 推荐将储油箱设置在地下室, 并配置机组不小于8h的油量。对医院供配电系统中对停电要求非常高, 小于0.5s的非常重要的一级负荷区域, 如:手术室、ICU病房、不中断 (下转第84页) 检测设备、以及重要的计算机房系统用电时, 还应在进行充分负荷统计后, 采用UPS不间断电源、EPS应急电源向核心负荷设备系统供电。
4 结束语
医院的供配电系统设计直接关系到病人、医疗工作者的生命和健康, 责任非常重大。结合医院建筑功能特性, 合理的供配电系统设计方案, 如:优选节能型变压器、设置应急供电系统、配置应急柴油发电机组、设置完善的接地系统等, 使医院供配电设计合理, 在实际运行过程中可以取得较好的“安全可靠性和节能经济性”, 确保医院有一个稳定、安全、节能经济的用电环境, 更好的“救死扶伤、为人民服务”。
摘要：结合笔者医院电气设计的工作经验, 在简单阐述了医院供配电系统设计的技术指标后, 探讨了医院供配电系统中的供电电源等级选择、等级划分、负荷估算、不间断电源系统设置等方面的设计应用技术要点。
关键词：医院,供配电系统,设计
参考文献
[1]中国建筑标准设计研究院.08SD706-2.医疗场所电气设计与设备安装[S].北京:中国计划出版社, 2009.
