解析電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)思路

萬開源

（國網(wǎng)武漢供電公司檢修分公司漢口配電運(yùn)檢室 湖北武漢 430024）

解析電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)思路

萬開源

（國網(wǎng)武漢供電公司檢修分公司漢口配電運(yùn)檢室 湖北武漢 430024）

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化是基于先進(jìn)的通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)的，其目的是為了實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)對配電網(wǎng)的監(jiān)測、控制和計(jì)量等方面的綜合管理，從而改善供電質(zhì)量。但是由于電力系統(tǒng)本身所具有的復(fù)雜性和綜合性，使得其配電網(wǎng)管理較為困難，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，因此，對其系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和管理就顯得尤為重要。本文以節(jié)省供電運(yùn)行費(fèi)用和保障供電質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，簡要論述了電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的基本特點(diǎn)，并對電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

電力系統(tǒng)；配網(wǎng)自動(dòng)化；建設(shè)思路

1 前言

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)關(guān)鍵組成部分：①在技術(shù)上將先進(jìn)的通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和電力設(shè)備相結(jié)合；②在管理工作上將配電網(wǎng)的控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等工作部門相統(tǒng)一。電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化建設(shè)工作的開展有利于改善供電質(zhì)量，加強(qiáng)電力企業(yè)同用電戶之間的密切關(guān)系，在提高電力企業(yè)的管理效益的同時(shí)也使得電力企業(yè)獲得更好的供電經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的工作內(nèi)容覆蓋面較廣，包括對配電系統(tǒng)和電力企業(yè)運(yùn)行中的所有功能、監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)的管理，因此，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，具有很高的復(fù)雜性和綜合性。隨著我國電網(wǎng)改革工作的不斷推行和深化，我國電力系統(tǒng)配網(wǎng)工程的建設(shè)取得了較好的成果，配網(wǎng)自動(dòng)化作為其中的一個(gè)重要的管理和控制環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門的重視。

2 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化概述

2.1 配網(wǎng)自動(dòng)化

配網(wǎng)自動(dòng)化指的是綜合利用通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)，系統(tǒng)集成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用電戶數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)圖形信息等，從而構(gòu)建一個(gè)綜合、完整的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，通過系統(tǒng)管理的方式實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)的自動(dòng)化管理。電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)在很大程度上提高了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性，一般來說，一些工業(yè)越是發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)，就越重視電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)，相應(yīng)地其配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展也就越快。目前，我國的電力企業(yè)對配網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃和建設(shè)工開始逐漸重視，一些確保電網(wǎng)安全高效運(yùn)行需求的配網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品也正在被大力研發(fā)，若只從技術(shù)角度考慮，我國實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)已經(jīng)沒有多少障礙，但是還存在別的影響因素導(dǎo)致國內(nèi)很多電力企業(yè)沒有實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的全面建設(shè)。

圖1 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化主站基本結(jié)構(gòu)圖

2.2 自動(dòng)重組模式

電力系統(tǒng)配網(wǎng)的自動(dòng)重組模式最主要的特點(diǎn)就是在開關(guān)設(shè)備的選型上，其采用的是電動(dòng)操作式的負(fù)荷系統(tǒng)，通過綜合利用計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)和故障識(shí)別系統(tǒng)等傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確監(jiān)測和隔離，使得系統(tǒng)能夠在發(fā)生故障時(shí)準(zhǔn)確排查故障點(diǎn)，快速恢復(fù)供電，保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。通過多年的研發(fā)和實(shí)驗(yàn)，我國成功地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通訊功能和就地控制功能的分離，為電力系統(tǒng)配網(wǎng)的通信順暢、科學(xué)管理和實(shí)時(shí)調(diào)度等創(chuàng)造優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和管理?xiàng)l件。

2.3 智能化控制裝置

智能化電網(wǎng)的建設(shè)主要目的是實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的合理控制和保護(hù)，智能化控制裝置一般都設(shè)有人機(jī)交互接口，方便管理人員對配電系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和管理等。智能化控制裝置通常都會(huì)與臺(tái)站計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同的用戶所連接到的智能控制裝置接口也會(huì)有區(qū)別，這種處理方式是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理功能的基礎(chǔ)和前提。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中，智能化控制裝置可以為通訊模擬系統(tǒng)、電子互感器和數(shù)字化變電站系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)和設(shè)備支持，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和管理，為電力系統(tǒng)配網(wǎng)計(jì)算機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造可能。

3 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的合理規(guī)劃

電力系統(tǒng)配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的原理就是通過分段開關(guān)的方式將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)線路分割成幾個(gè)小的供電區(qū)域。在其中一個(gè)供電區(qū)域的線路出現(xiàn)故障后，只要能夠及時(shí)地跳開該供電區(qū)域的開關(guān)，就可以將供電故障的區(qū)域進(jìn)行隔離，之后對由于該故障而影響的非故障停電區(qū)域進(jìn)行恢復(fù)供電，避免出現(xiàn)因一條線路出現(xiàn)故障整條電路都連續(xù)失電的現(xiàn)象，大幅度減少了受線路故障影響的停電范圍，在一定程度上提高了供電質(zhì)量和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。基于此，想要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的合理規(guī)劃必須滿足以下幾點(diǎn)基本要求：

（1）供電線路至少要具備雙電源，針對一些供電較為密集的區(qū)域，要考慮建設(shè)多電源供電系統(tǒng)，而且供電線路要構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（2）對線路干線進(jìn)行分段，通過跳開故障供電區(qū)域的開關(guān)，將非故障供電區(qū)域的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，防止出現(xiàn)由于線路某一點(diǎn)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致整條供電線路都發(fā)生斷電的情況。分段線路干線應(yīng)按照線長相等、負(fù)荷相等和用電戶數(shù)量均衡等原則進(jìn)行操作，考慮到實(shí)際的電力運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，線長在3km以內(nèi)的通常都分為3段，一些線路較長的可以適當(dāng)增加分段數(shù)量，但是最高不能超過5段。

（3）如果想要節(jié)省一部分的電氣設(shè)備投資，可以在分段開關(guān)上不使用斷路器，使用負(fù)荷開關(guān)。當(dāng)供電線路出現(xiàn)故障時(shí)，分段開關(guān)并不能切除故障電流，而只能起到一個(gè)隔離故障區(qū)域的作用。真正切除故障電流的是變電站內(nèi)的10kV出口斷路器，在斷路器分開后，通過故障區(qū)域分段開關(guān)的倒閘操作，才能徹底切除故障區(qū)域的電流。

4 電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)思路

目前，電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)思路主要有兩種：①集中智能模式化建設(shè)；②分布智能模式化建設(shè)。下面主要就這兩種模式的概念和特點(diǎn)做簡要論述：

4.1 集中智能模式

集中智能模式配網(wǎng)系統(tǒng)基本的工作流程就是對現(xiàn)場斷路器進(jìn)行檢測并將故障信息傳輸?shù)街髡居?jì)算機(jī)系統(tǒng)，再由主站的計(jì)算機(jī)通過軟件算法等形式對故障進(jìn)行分析和定位。集中智能模式主要利用的就是電力系統(tǒng)配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對線路故障進(jìn)行檢查和分析，并通過斷路器等設(shè)備對故障供電區(qū)域進(jìn)行分割，實(shí)現(xiàn)區(qū)域故障的隔離。在故障排除后，考慮網(wǎng)損和電路負(fù)荷等情況，通過主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，提出最優(yōu)的線路恢復(fù)供電方案，方案給出后由斷路器轉(zhuǎn)供負(fù)荷。集中智能化模式適用于多種結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)配電網(wǎng)，對于一些比較特殊的故障其也能夠較好地進(jìn)行處理。集中智能模式有著以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過靈活的調(diào)度就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的自動(dòng)運(yùn)行，而且還可以通過事先設(shè)定選擇或者指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)按照預(yù)定方案進(jìn)行運(yùn)行。其次，該系統(tǒng)本身還可以自動(dòng)判斷故障和排除故障，可以通過與繼電保護(hù)器備自投和重合閘等設(shè)備配合的方式最大化地降低故障帶來的影響。

4.2 分布智能模式

分布智能模式主要的特點(diǎn)就是一個(gè)能夠使得現(xiàn)場斷路器在主站不參與和無通訊的情況下，能夠自行判斷線路故障并且能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重新構(gòu)建。分布智能模式下的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要設(shè)備有FTU、斷路器和重合開關(guān)等，根據(jù)組成設(shè)備的不同又可以將分布智能模式分為電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)器型兩種。分布智能模式有著無需主站參與和運(yùn)行成本地等特點(diǎn)，在一些地區(qū)有著明顯的優(yōu)勢，但是同時(shí)也受制于其工作原理的限制，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)還存在很多的缺點(diǎn)和不足。例如：分布智能模式對線路故障的處理效率相對較差，而且對電力系統(tǒng)和用電戶都有著不小的沖擊。其次，該模式中對于下級(jí)重合器和統(tǒng)一路線的選擇缺乏靈活性，變電站重合閘次數(shù)和速斷保護(hù)值都設(shè)定為一個(gè)固定的值，不能夠自行調(diào)整。總而言之，這種模式由于成本較低且對通訊信息質(zhì)量要求不高，比較適用于一些通信條件較差以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡單的電力系統(tǒng)配網(wǎng)。

5 結(jié)束語

總而言之，在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的管理工作中，想要提高電網(wǎng)管理和控制質(zhì)量，就必須根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的實(shí)際電網(wǎng)組織情況，綜合考慮各項(xiàng)影響因素，選擇最優(yōu)化的管理方案，真正實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的優(yōu)化建設(shè)。

[1]厲吉丈，李紅梅，等.配電系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)施過程中的幾點(diǎn)建議[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009：70～72.

[2]蘇俊斌.城市電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析[J].廣東科技，2011.

[3]范明天，張祖平.配電自動(dòng)化規(guī)劃的基本思路和步驟[J].中國電力，2005：69～71.

TM76

A

1004-7344（2016）10-0038-02

2016-3-25

萬開源（1987-），男，工程師，本科，主要從事配電運(yùn)檢技術(shù)工作。