10 kV 智能供配電系統的設計與實施

晏 明

（河鋼邯鋼能嘉鋼鐵有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引 言

為實現10 kV 供配電系統的智能化，需要綜合考慮系統的設計和具體實施方案。在系統設計方面，電力工作人員需要分析負荷需求，并規劃其負荷值，深入了解居民的用電需求和電力負荷特性，優化供電方案，選用最優供電電源、供電路徑和供電方式。此外，需要配備合適的配電設備、開關設備、變電設備，符合供配電系統的供配要求，安裝智能化保護系統和控制系統，對電力系統進行智能檢測，保證10 kV 智能供配電系統能夠安全、平穩地運行。

1 智能化電力供配系統概述和應用

1.1 智能電力供配系統概述

智能電力供配系統由現代社會先進信息技術和電力供配系統組成，能夠通過智能化技術管理電力配電系統，合理開展能源傳輸和電力供應工作，保證配電的安全性、可靠性。數據中心供配電系統設計形態如圖1 所示[1]。

圖1 數據中心供配電系統設計形態

1.2 智能化技術在供配電系統中的應用

智能化技術包括控制技術、通信技術和傳感器技術等。傳感器應用在電力設備和輸配電網中，通過實時監測功率、電壓和電流數據，分析電力設備的狀態和運行信息，并在發現數據異常時及時采取措施進行維護。

2 智能供配電系統的應用模式

為設計10 kV 智能化供配電系統，利用內部局域網對主機進行連接和監控，使用工業計算機進行通信處理，增加智能供配電系統的抗干擾能力。這對于簡化網絡結構，連接供配電系統有重要意義。

2.1 分析和規劃負荷需求

電力管理人員需要了解電力負荷情況，深入分析負荷波動、負荷曲線和負荷容量，根據最終數據規劃供電負荷，確定供電分布和供電容量。

2.2 運營和維護管理

在完成智能供電系統建設后，需要進行監測和驗收，在管理人員驗收合格后就可以正式進入運營。在投入運營前，需要供電部門建立一整套完善的電力系統運營制度。同時，通過智能供電系統實時監管供電設備并分析數據，做好智能設備的維護和保養[2]。

2.3 優化供電方案設計

供電系統設計人員對供電方案進行設計的過程中，需要綜合分析用戶的供電需求，選擇合適的供電方式，如諧波控制技術、環網供電技術、多元供電技術等，不斷保證供電系統的安全性。

3 10 kV 智能供配電系統設計要點

3.1 選擇高性能電氣設備

在電力系統運行中，電氣設備選擇是其中最重要的一個環節，電氣設備能夠實現電能的變換和傳輸，其性能會直接影響電力系統的運行。近年來，隨著社會科學技術的進步與發展，電氣設備的綜合性能有了顯著提升，電氣設備生產市場上，所流通的電氣設備大多綠色環保、節能高效。傳統油絕緣設備在電氣設備市場上已停止流通，取而代之的是SF6氣體，這種氣體絕緣性好，電負性高，受到人們的廣泛關注。在工作人員選擇電氣設備類型時，需要按照以下要求進行選擇。一是當負荷能量滿足當前需求情況下，需要適當留一些余量；二是在確保經濟條件允許的情況下，選擇高新技術設備；三是根據建設智能供配電系統當地的環境選擇和檢驗設備?，F階段，電氣設備中將SF6作為氣體絕緣介質，能夠滿足電力系統對于電氣設備的需求，這種設備的建設成本也在不斷地下降[3]。因此，現階段要想保證10 kV 智能供配電系統能夠穩定運行，就需要采用氣體絕緣組合這種高性能電氣設備。

3.2 優化電力供配智能化控制軟件

計算機的軟件程序直接影響著電力供配電系統的智能化，因此在對10 kV 智能供配電系統設計中，需要關注智能化設備能否滿足系統建設，及時整改與電力施工環境不匹配的智能化軟件，保證智能化供配電系統的先進性，并對智能化系統進行控制，以滿足電力供配電系統的需要。

3.3 充分利用網絡信息技術

10 kV 智能供配電系統在設計過程中，要聘請專業的網絡技術人員將計算機技術與智能化設備連接在一起，保證計算機程序的穩定運行，發揮智能化技術的作用，從而實現網絡信息資源共享和電力供配電系統的智能化應用[4]。

3.4 簡化主接線方式

在供配電系統早期發展中，一些設備制造技術存在局限性，為確保供配電系統的穩定性和安全性，大部分變電站所應用的主接線都較為復雜。隨著智能化的發展，各種電力設備性能都有了一定的提升，如通過數據傳輸信號進行供配電。因此，在10 kV 智能供配電系統的應用中，需要考慮簡化主接線。

現階段，我國低壓供配電系統大多采用分段母線連接和單母線連接的方式。分段母線在使用過程中，通過引入斷路器和隔離開關將單母線分成幾個相對獨立的線段，利用硬件成本來改善供電的穩定性和靈活性，適用于一些中小型配電站。母線連接最為簡單，只需利用一組母線就能夠為所有回路提供進出線服務。這種連接方式需要使用的電氣設備數量較小，且成本投入低。因此，在實際供配電系統中，無重要負荷、進出線少的場所可以選擇普通母線連接方案。配電網工作流程如圖2 所示。

圖2 配電站工作流程

3.5 開關設備選擇

一般情況下，在建設10 kV 智能供配電系統的過程中，需要根據電負荷種類選取不同的接線方式，確保電負荷的數值不會超過規定標準。在開關設備發生問題時，為確保設備維護人員能夠及時知曉并進行維修，需要加大設立智能化系統的投資力度，在電力供應數據出現異常時，能夠及時將數據同步到設備維護部門[5]。在實際設計規劃中，電力系統管理人員需要綜合考慮系統環境和電負荷類別等情況，查看配電房所使用的是單電源線還是雙電源進線。電力系統管理人員為確保開關設備的穩定，會采用SF6負荷的高壓柜。這種類型開關柜額定電流的初始值為630 A，短路熱穩定電流為20 kA。供配電系統如圖3 所示。在開關設備中，若選擇高壓柜，則需要充分考慮短路穩定電流、額定電流和設備應用環境等，為設備維護人員對設備維修提供便利。

圖3 供配電系統流程

4 智能化電力供配電系統的優勢與挑戰

4.1 智能化電力供配電系統的優勢

4.1.1 提高供電的穩定性和安全性

智能化電力供配電系統能夠利用智能化設備和智能化控制，及時發現電網系統的異常并分析異常原因，便于工作人員到現場后直接開展維護工作，提高系統解決效率，確保供電的穩定性和安全性。

4.1.2 實現智能化檢測和控制

智能化電力供配電系統采用智能傳感裝置和先進監測技術，對電力設備和電網運行情況實施監控，獲取大量電力數據，提高系統運行的效率。

4.1.3 提高能源利用率加強負載管理

智能化的供配電系統能夠根據實時變化的負荷需求和電力能源情況，不斷更新供電方案，實現電力能源的最優分配，實現電力負載均衡管理，滿足社會對于節能減排的需求[6]。

4.1.4 提高故障檢測和響應能力

供配電系統融入智能化，能夠利用智能化技術中的故障檢測和故障定位技術，及時定位出現故障的設備，并通過智能化系統實現遠程修復，提高解決問題的效率。

4.2 智能化電力供配電系統的挑戰

4.2.1 技術成熟度和可行性

在電力供配電系統中使用傳感器技術、控制技術、通信技術等智能化技術時，面臨的挑戰是智能化技術的可行性和成熟度是否符合電力系統的要求，能否保障系統運行的安全性和穩定性。

4.2.2 數據安全和隱私

智能化供配電系統會涉及大量電力數據、客戶信息、企業敏感信息。智能化電力供配電系統面臨的挑戰是保障大量數據信息的安全和企業信息隱私，若無法制定安全有效的隱私保護機制，則無法開展智能化電力供配電系統設計。

4.2.3 成本與投資

在10 kV 供配電系統中引入智能化技術需要投入大量的資金，成本較高。引入智能化設備后，需要培訓技術人員和開發技術，都會加重投入成本。電力系統管理人員需要認真核對智能化投資所帶來的回報，確保智能化配供電系統投資的可行性。

5 10 kV 智能供配電系統的實施趨勢

5.1 向集成化和綜合化轉變

為保證10 kV 智能供配電系統的發展，未來電力系統需要向集成化和綜合化方向發展，整合收集到的電力系統數據，提高智能化系統的經濟性。利用專業的智能化系統工作人員整合內部數據、功能等內容，確保智能供配電系統能夠滿足用戶的需求。

5.2 載波通信代替光纖技術

隨著社會的發展，智能供配電系統大多采用光纖通信技術。與其他傳輸技術相比，光纖技術是目前數據傳輸較快、信號較穩定的一類。但從長遠角度來看，光纖技術不適用于智能供配電系統，光纖造價過高，不能進行大面積使用。因此，需要研究人員開發新材料。經過長期探索，研究人員已研究出載波通信技術，這種通信技術傳播效率更快，穩定性更高。

5.3 智能化與電力市場結合

未來，智能供配電系統將與電力市場的連接只會越來越緊密。利用智能化技術與電力市場發展機制相連接，從而優化電力供需，使電力供需達到平衡狀態，不斷提升電力市場的運行效率，提高用戶用電滿意度。

5.4 新型電力技術的應用

未來，智能供配電系統將會越來越完善，能夠滿足更多用戶的需求，為實現智能供配電系統廣泛應用，應引入新型電力技術，確保智能供配電中電壓的穩定，從而實現柔性配電。

5.5 可持續發展和能源轉型需求

現階段，我國大力提倡保護環境，促進可持續發展。未來，智能供配電系統需要更加注重可持續發展和能源的有效利用，將電力系統發展重點放在可再生資源上，減少對于不可再生資源的利用。

6 結 論

設計與實施10 kV 智能供配電系統，可以了解智能化設備的引入對供配電系統的重要價值。10 kV 智能供配電系統不僅能夠實現智能化檢測和控制，還能夠提高故障檢測和響應能力，加強能源利用率加強負載管理，為保障供電的穩定安全發展和人民用電安全奠定堅實基礎。