溫州供電公司　余一　陳莽原

試論城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)

溫州供電公司余一陳莽原

在當前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，電力技術(shù)有了很大進步，并且得到了廣泛的運用，而電力供應(yīng)對國民經(jīng)濟和社會生活有著重要影響。因此必須提高對電力供應(yīng)安全性和可靠性的重視，這就要求實現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)。本文首先分析了實現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)的作用，重點論述了城區(qū)配電自動化建設(shè)的基本原則、功能配置以及改造方案，以期能提供一些建議和參考。

城區(qū)；配電網(wǎng)；自動化；原則；配置

0　引言

近年來，城市配電網(wǎng)得到了進一步的改造，加強了配電網(wǎng)網(wǎng)架保證，并且逐步形成了“區(qū)域明確、聯(lián)絡(luò)簡單、供電可靠、容量充足”的城市配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。進行配電自動化建設(shè)，在提高供電可靠性，保證電網(wǎng)運行經(jīng)濟性上有著不可或缺的作用。

1　城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)的作用分析

1.1實現(xiàn)用戶供電的可靠性

進行城區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)，可以有效地用戶處理停電問題，過去是以輻射狀線路為主要的配電網(wǎng)路線，并沒有設(shè)置分段開關(guān)和分支開關(guān)，線路分散而又復(fù)雜，因此一旦電路出現(xiàn)故障就會影響整條線路的用電，這樣解決故障往往需要耗費很長時間，而且會造成大范圍的停電波，不利于提高用戶供電的可靠性。

實施配電自動化，有以下幾點優(yōu)勢，首先通過設(shè)置分支開關(guān)和用戶分界開關(guān)，在線路存在故障或進行檢修時，其他區(qū)段的線路還能夠確保正常供電。其次可以實時監(jiān)測和告警配電設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)。還能在不對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)做出重大改變的條件下，及時實現(xiàn)故障隔離并最大限度地恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。

1.2改善供電網(wǎng)質(zhì)量

實現(xiàn)城區(qū)配電自動化后，有利于降低電網(wǎng)損耗，實現(xiàn)對無功補償設(shè)備的自動投切和控制，進而提高供電的效率；也能對配電網(wǎng)線路進行合理的監(jiān)控和檢測，實時了解電網(wǎng)的運行情況，進而方便相關(guān)人員及時處理故障，避免由于線路過載而導(dǎo)致供電網(wǎng)質(zhì)量下降的問題；還可以保證在不停電的情況下，可以實現(xiàn)三相電壓平衡，保證配電網(wǎng)供電安全，提高自動化程度。

1.3提升電網(wǎng)運營效率

實施城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)，實現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)供電，有利于自動檢測定位故障區(qū)域并進行隔離，進而減少了事故、檢修次數(shù)，縮小停電范圍和停電時間，提高電力配送的效率，有助于降低化石燃料使用和碳排放量，做到了多供少損，由此市供電局取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益

1.4提高企業(yè)管理水平和服務(wù)質(zhì)量

配電自動化作為提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平和供電服務(wù)質(zhì)量的重要手段，能夠結(jié)合后期發(fā)展戰(zhàn)略，擴展配電自動化的其他功能，例如電網(wǎng)分析、負荷轉(zhuǎn)供以及遠程抄表等，使多種功能整合在一起，大大減少了需要操作的環(huán)節(jié)，進而促進配電網(wǎng)自動化建設(shè)邁上新臺階，推動整體系統(tǒng)地改造升級。

2　城區(qū)配電動化建設(shè)的基本原則

現(xiàn)階段，實施配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，是配電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇，同樣需要經(jīng)過長時間的實踐和積累，進行城區(qū)配電網(wǎng)自動化建設(shè)應(yīng)該深入分析當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展水平和趨勢，結(jié)合配電網(wǎng)的具體特點以及長遠的規(guī)劃，在適用的范圍內(nèi)，采取分階段投資和實施的方法實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，再將各配電自動化子系統(tǒng)進行合理整合，進而建立起完善的配電自動化大系統(tǒng)。

2.1可靠性原則

首先要確保系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)的可靠性和安全性，選用具有質(zhì)量保證和完善售后服務(wù)保證的產(chǎn)品，這樣面對外部干擾時，就能夠平穩(wěn)運行，這也說明配電網(wǎng)技術(shù)在不斷地發(fā)展和成熟；還應(yīng)該保證計算機網(wǎng)絡(luò)運行的實用性和安全性，采取必要的措施避免受到病毒的入侵。

2.2資源利用和信息共享原則

選用數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)信道時，需要按照當?shù)噩F(xiàn)階段的通信規(guī)劃、通信條件、配電自動化及管理系統(tǒng)發(fā)展的目標，要實現(xiàn)配電網(wǎng)的分層配置、資源共享功能，將已有的調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)充分地利用起來，這樣可以節(jié)省投資成本，保證配電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟性和有效性。

2.3簡化原則

首先應(yīng)該盡可能地簡化配電網(wǎng)一、二次設(shè)備，同時注意不能影響功能需求，進而逐步減少投資壓力，初期規(guī)劃時應(yīng)有一個總體考慮，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H供電條件、供電水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及用戶性質(zhì)，分區(qū)、分階段建設(shè)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，有針對性地改造配電自動化技術(shù)方案及設(shè)備類型。

2.4可擴充原則

配電自動化系統(tǒng)建設(shè)需要充分考慮持續(xù)發(fā)展的實際需要，應(yīng)該分批分期逐年完善。目前，配電線路上層與終端之間仍然不能進行網(wǎng)絡(luò)互連，這就要求配電自動化系統(tǒng)具有良好的可擴充性，以及發(fā)展?jié)摿?，在配電網(wǎng)遠景規(guī)劃中，仍具有充足的冗余，可以不斷創(chuàng)造條件進行后續(xù)的擴展，進而完善整個配電自動化系統(tǒng)。例如在線增加終端和服務(wù)站，滿足配電網(wǎng)運行管理業(yè)務(wù)進一步發(fā)展的需要。

3　城區(qū)配電自動化功能配置

3.1配電自動化主站功能配置

配網(wǎng)調(diào)度主站層，放在供電局調(diào)度大樓的配網(wǎng)調(diào)度中心，實施對城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的管理。主站層是整個配電網(wǎng)自動化監(jiān)控和管理系統(tǒng)的核心層，主要負責從各個區(qū)域配網(wǎng)子站采集實施信息，協(xié)調(diào)各配網(wǎng)子站之間的關(guān)系，使整個配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)能夠得到優(yōu)化。

首先充分利用現(xiàn)有資源，建立具有SCADA功能的配電網(wǎng)后臺系統(tǒng)，對配電網(wǎng)運行進行實時監(jiān)控；其次，針對配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和開關(guān)設(shè)置的的實際情況，配置故障自動處理功能；并且在配電網(wǎng)覆蓋面不斷擴大，積累的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)越來越多的條件下，進一步擴展配電網(wǎng)的高級應(yīng)用分析功能。

具體來說，配電SCADA功能可以實時監(jiān)控和管理配電網(wǎng)的實際運行狀況，能將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、遙控、事項及告警處理、數(shù)據(jù)管理、報表管理、系統(tǒng)管理以及制表打印等結(jié)合在一起，有很高的安全性和集成性。

至于配電故障自動處理功能，當配電網(wǎng)的運行狀態(tài)出現(xiàn)異常時，可以實現(xiàn)配電線路的故障診斷、故障隔離并恢復(fù)非故障區(qū)段供電。再按照各個分區(qū)的實際情況來分權(quán)處理配電網(wǎng)信息和報警信息，而且能夠自動執(zhí)行。

而配電高級應(yīng)用功能，主要包括狀態(tài)估計、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、負荷預(yù)測及仿真培訓(xùn)等功能模塊1，并結(jié)合配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實質(zhì)進展，不斷積累有效的配電網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)量，分階段進行逐步擴展。

3.2配電自動化開關(guān)功能配置

為了滿足配電網(wǎng)自動化要求，市供電公司在設(shè)計配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)時，應(yīng)該結(jié)合各供電區(qū)域的實際特點和需求，采取多種方式為各類開關(guān)配置行之有效的自動化功能。

（1）電纜線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)及環(huán)網(wǎng)開關(guān)

需要配置三遙功能，這樣當環(huán)網(wǎng)線路出現(xiàn)故障的時候，就可以及時判斷故障所在區(qū)位，對所有故障區(qū)段進行隔，而非故障區(qū)域的供電往往不會受到太大影響，也減少了停電時間；而電纜線路分支開關(guān)，只需配置一遙功能或兩遙功能。

（2）架空線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)和環(huán)網(wǎng)開關(guān)

實現(xiàn)主站系統(tǒng)監(jiān)測的準確性顯得非常重要，因此可以設(shè)置兩遙功能，另外還需要設(shè)置具有就地分合閘操作功能的自動化終端。

（3）架空分支線路開關(guān)

應(yīng)該配置兩遙功能，并設(shè)置具有保護功能的自動化終端，這樣當分支線路出現(xiàn)故障時，可以自動隔離故障分支線路，大大縮短了故障查找時間，保證主干線路可以正常供電。

（4）沒有安裝開關(guān)的電纜及架空線重要位置

需要配置一遙功能，并利用簡易監(jiān)測終端，采集故障信號，幫助實現(xiàn)故障定位以及信號的遠傳。

4　城區(qū)配電網(wǎng)自動化的建設(shè)與改造

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)按照安全可靠、簡化方便、信息共享的原則，結(jié)合現(xiàn)有配電網(wǎng)的特點、管理模式，為適應(yīng)后期城區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)，提供有力的改造措施。

4.1配電自動化的基本實施手段

實現(xiàn)城區(qū)配電自動化系統(tǒng)要求的所有基本功能，并且充分考慮系統(tǒng)發(fā)展的需要，合理開發(fā)相關(guān)的功能；滿足企業(yè)標準和具體技術(shù)規(guī)范要求，在饋線自動化模式的選擇上一般采用的是重合器和全自動設(shè)備配合動作；建構(gòu)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)時，首先應(yīng)該建立架空網(wǎng)，然后建立電纜網(wǎng)，這一步驟順序不能改變；架空線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)和開關(guān)站都相應(yīng)增加遙控、遙測以及遙信等功能，實現(xiàn)配電自動化；對于新增的電纜網(wǎng)站點，能夠依照一、二類區(qū)域的模式進行設(shè)置；對柱上變壓器進行自動無功補償，進而達到配電網(wǎng)設(shè)備自動化的要求；在架空線路和多分段多聯(lián)絡(luò)電纜網(wǎng)上，可以全部更換為用戶分界負荷開關(guān)，以實現(xiàn)故障快速隔離。

4.2配網(wǎng)設(shè)備的選擇與改造

根據(jù)工程規(guī)劃目標，配電網(wǎng)設(shè)備通常涉及相當大的信息量，在配電自動化實施對象的過程中，存在大量的相關(guān)設(shè)備，因此有必要對實施的對象進行一系列選擇。在配電網(wǎng)設(shè)備中，大多數(shù)故障往往發(fā)生在架空路線上，這就要求工作人員第一步應(yīng)該重點研究對架空路線，也不能忽視開閉站以及配電室等方面的建設(shè)與改造。

（1）架空網(wǎng)設(shè)備改造

由于架空線路受外部干擾的影響較大，容易遭到雷擊，風(fēng)雨過大時也會對架空線路產(chǎn)生威脅，這就極大提高了該設(shè)備的故障率，因此建議設(shè)置行之有效的抗干擾措施，做好架空網(wǎng)設(shè)備的防雨、防潮，減少受高電壓、大電流、雷電、強磁場的干擾2，提高設(shè)備的耐候性，使其能夠在惡劣環(huán)境下能持續(xù)安全運行。另外，由于接地故障占架空網(wǎng)設(shè)備故障的多數(shù)，就可以采用電壓—時間性自動化設(shè)備進行改造，發(fā)揮就地故障處理的功能，同時選用可靠性最高的通信方式，實現(xiàn)三遙功能。

（2）開閉站的改造

開閉站通常建于負荷中心位置，大部分是隨城市建設(shè)配套建立的，而開閉站所供負荷較大，雖然在數(shù)量上不敵配電室和柱上開關(guān)，但它包含了相對較多的配網(wǎng)信息。而開閉站中的配電終端一般是在室內(nèi)運行，很少有故障發(fā)生。除了中心區(qū)以外，其他大部分配電自動化的開閉站并不具備管理機。因此應(yīng)該加裝保護管理機或者開關(guān)站測控終端（DTU），以及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊3，為上傳遙信和遙測數(shù)據(jù)創(chuàng)造可行的條件，進而實現(xiàn)自動化功能；可以遠方控制開關(guān)；按無人值班的方式設(shè)計，以達到所有配電網(wǎng)設(shè)備自動化的要求。

（3）配電室的改造

實現(xiàn)配電室自動化，可以在配電室加裝饋線自動化FTU裝置，對環(huán)網(wǎng)柜故障信號實施采集和通訊，中低壓采用單母線分段接線，裝設(shè)抵壓母聯(lián)開關(guān)，并通過越限報警方式進行遙測，實現(xiàn)遙測、遙信功能。由于受資金和現(xiàn)場條件限制，對于配電室自動化信息，可以運用無線方式進行上傳，也可選擇節(jié)能型主變壓器。

4.3通信自動化方案

對于配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道，必須保證安全可靠，并具有較強的實時性。通信系統(tǒng)的可靠性是實施配電網(wǎng)自動化建設(shè)必須要認真對待的因素，在通信方式的選擇上要特別慎重。首先城區(qū)配電網(wǎng)自動化實施應(yīng)該設(shè)置可靠的終端信息網(wǎng)，以確保數(shù)據(jù)信息的傳輸。其次，可以保證能夠?qū)⑴渚W(wǎng)主站系統(tǒng)的控制命令準確地傳送到遠方配電終端，并將傳送中的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)、生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)以及端麗數(shù)據(jù)等收集到控制中心。然而，現(xiàn)階段配電自動化系統(tǒng)的通信設(shè)備面臨著比較惡劣的工作環(huán)境，例如分布廣泛而又分散，數(shù)量眾多，而且有著相對復(fù)雜的運行系統(tǒng)，所以應(yīng)該綜合考慮通信方式可靠性、實時性、安全性以及可擴展性等多方面的因素，采取最合理的通信方式，提高配電自動化運行的可靠性。

現(xiàn)階段，城區(qū)配電網(wǎng)中配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方式包括三種，即光纖、無線公網(wǎng)和電纜屏蔽層載波，其中以光纖為主要方式。針對不同業(yè)務(wù)需求，可以選擇最適合各自發(fā)展的通信方式組建通信網(wǎng)絡(luò)，保證都可以獲得良好的效果。對于一些有預(yù)埋光纜或預(yù)留光纜通信管道的城區(qū)，可以利用光纖接入通信網(wǎng)。而運用工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換設(shè)備，則能夠為組網(wǎng)和運行管理帶來便捷，使配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在許多方面發(fā)生質(zhì)的變化，大幅提高了性能指標。至于電纜屏蔽層載波通信，其主要輔助的是需要采用專線通信又無法敷設(shè)光纜的配電自動化終端設(shè)備，而無線公網(wǎng)通信僅僅適用于配電自動化終端單向傳送采集數(shù)據(jù)4。通信子站則是負責所連接配電終端的數(shù)據(jù)集中與轉(zhuǎn)發(fā)。

5　結(jié)束語

提高供電水平，進行城區(qū)配網(wǎng)自動化建設(shè)時當前電力企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的必然趨勢，而對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進行全面、合理的規(guī)劃設(shè)計，不僅可以確保城區(qū)配電網(wǎng)的可靠性，降低配電線路故障停電時間，還能完成各項功能的集成，實現(xiàn)資源共用、信息共享，建設(shè)成為具備“自愈、兼容、互動、優(yōu)化”特征的配電網(wǎng)，進而獲得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。結(jié)合當前城市電網(wǎng)運行管理部門的規(guī)定，只有符合配電網(wǎng)自動化運行要求的新建和改建項目，才可以投入運行，因此在今后的工作中，應(yīng)該充分利用新的科學(xué)技術(shù)，加強配網(wǎng)運行的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)市配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化、信息化和互動化，提供充分的信息支撐，使配電網(wǎng)能夠安全可靠地運行。

［1］ 王鵬. 朝陽市城區(qū)配電自動化建設(shè)方案的應(yīng)用研究［D］. 保定:華北電力大學(xué)， 2014（11）: 123-124.

［2］彭昊. 試論城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)自動化建設(shè)［J］. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（8）:27-28.

［3］楊睿.淺談城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)自動化管理［J］.華人時刊（理論研究），2011（12）:32.

［4］胡波.配網(wǎng)自動化故障定位問題的研究與應(yīng)用［D］.山東大學(xué)，2012（7）:78-80。

［5］鄧部欽，胡萍.城區(qū)配電網(wǎng)自動化規(guī)劃分析［J］.電子質(zhì)量，2013（8）:75-77。