配網(wǎng)設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

林存清

摘要：近年來科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，使得人們生活和工業(yè)生產(chǎn)對供電質(zhì)量提供更高要求。大規(guī)模電網(wǎng)改造項目完成后，開始進(jìn)行配網(wǎng)布局的優(yōu)化。由于國內(nèi)配網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)步入自動化實施與應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過運用現(xiàn)代化技術(shù)，與電力設(shè)備有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行條件下的異常情況計量控制、其他設(shè)備保護(hù)和檢查，同時和供電單位、電力用戶高度融合。通過使用科學(xué)適用的配網(wǎng)設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)供電質(zhì)量與價格制定的雙向數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)，滿足電力客戶個性化的多樣需求。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)設(shè)計；自動化技術(shù)；應(yīng)用分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.135

1當(dāng)前配網(wǎng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段國內(nèi)電力管理的主要矛盾表現(xiàn)在電力缺口不斷擴大，但是電力需求和生產(chǎn)卻存在較大差距。因此，國內(nèi)電力投資重點任務(wù)是電廠與輸電網(wǎng)的建設(shè)。通過長期物力和人力投入后，基本完成電力項目發(fā)展需求，有效緩解社會用電緊張的問題。隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得越來越多電力工作人員認(rèn)識到配電環(huán)節(jié)才是電力管理的主要矛盾，而由于固有的投資觀念和模式不夠科學(xué)，造成配電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)的落后。以單端輻射性供電為例，國內(nèi)多數(shù)以上的城市采用這種模式供電，一旦發(fā)生線路故障問題，處理方法只有整回線路的切除，最終造成大范圍的片區(qū)停電。因為配電線路具有較弱的輸電能力，部分超過使用年限的線路依舊沒有更換，長期負(fù)荷工作后達(dá)到百分之三十以上的線損現(xiàn)象。對于用電高峰階段，更是存在著斷電技術(shù)的性能滯后。近年來，相關(guān)管理部門陸續(xù)制定和推出城網(wǎng)改造政策，加大對配網(wǎng)設(shè)計的資金投入，加速配網(wǎng)系統(tǒng)自動化建設(shè)進(jìn)程。

2配網(wǎng)自動化建設(shè)和實施的意義

按照電力企業(yè)角度進(jìn)行分析，配網(wǎng)設(shè)計融入自動化技術(shù)的意義主要包括：第一，控制和減少故障停電的時間與頻次，進(jìn)一步提高供電穩(wěn)定性與可靠性。實現(xiàn)故障問題自動化檢測和隔離，緩解故障停電影響范圍，確保非故障區(qū)域供電的性能盡快恢復(fù)并且降低故障誘發(fā)的不必要電費損失。第二，提高電能質(zhì)量。檢測和改善瞬態(tài)電壓與穩(wěn)態(tài)電壓的質(zhì)量，提供用戶更加理想的電能。第三，增加配電網(wǎng)的設(shè)備利用率。將運行系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，降低運行維護(hù)與線損的費用，確保企業(yè)運營效益的最大化。第四，控制設(shè)備檢修的范圍與故障停電的時間。第五，減少電能損耗，優(yōu)化配置無功分配與整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第六，提高供電服務(wù)的水平，積極運用現(xiàn)代化科技，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3系統(tǒng)功能及架構(gòu)方面

3.1 SCADNDMS平臺

一體化系統(tǒng)的主機平臺作為整體配電系統(tǒng)自動化運行基礎(chǔ)條件，在完成平臺技術(shù)的整合基礎(chǔ)上，承擔(dān)起配網(wǎng)系統(tǒng)管理層與實時層集成任務(wù)。例如；遠(yuǎn)方監(jiān)視的保護(hù)、定值投切合理修改以及故障數(shù)據(jù)錄波收集等內(nèi)容。此外，針對規(guī)模較小的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要由變電站進(jìn)行環(huán)網(wǎng)控制，也支持主站一體化系統(tǒng)復(fù)雜控制。數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)的軟件應(yīng)用，能夠在常規(guī)軟件負(fù)荷預(yù)報、投訴熱線信息處理、故障的恢復(fù)控制、短路分析、操作票、網(wǎng)絡(luò)拓補、重購以及跟蹤著色基礎(chǔ)上，增加電力市場和負(fù)荷計費的管理，實現(xiàn)了整體系統(tǒng)的分工使用、優(yōu)化配置。

3.2主站、子站方式的比較

配網(wǎng)設(shè)計的自動化系統(tǒng)具有信息傳輸量大、實時性標(biāo)準(zhǔn)高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，面對多樣化通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如果系統(tǒng)工作運用無子站的方式，將所有性能均交給主站負(fù)責(zé)，使得大批量信息數(shù)據(jù)傳輸至主站系統(tǒng)，加重了主要信息分析、信息處理以及信息判斷的壓力，進(jìn)而影響系統(tǒng)整體運行的實效性。自動化配網(wǎng)系統(tǒng)無法充分發(fā)揮出其使用價值，主站系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，將會影響整體配網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。最為重要的內(nèi)容是，國內(nèi)電網(wǎng)市場大力推廣和倡導(dǎo)優(yōu)質(zhì)服務(wù)建設(shè)，針對城市自動化配網(wǎng)系統(tǒng)故障造成的居民生活、工業(yè)生產(chǎn)影響時間，將會造成整個電力行業(yè)的輿論和監(jiān)管?；谶@一背景，要求相關(guān)設(shè)計人員必須增設(shè)子站來緩解主站系統(tǒng)工作壓力，承擔(dān)部分主站系統(tǒng)運行性能，確保主站系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€子站進(jìn)行統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)。

子站系統(tǒng)需要承擔(dān)的部分性能主要包括：一是，實現(xiàn)了自動化隔離和檢測故障問題，同時恢復(fù)非故障區(qū)域供電。相較于主站系統(tǒng)，通過子站系統(tǒng)完成這項工作更加便捷。分布處理的模式相較于集中處理具有更強的穩(wěn)定性。二是，子站負(fù)擔(dān)起變電站和饋線內(nèi)各類終端通信的管理，進(jìn)一步減少主站信道與通信的管理負(fù)擔(dān)。由于變電站合理增設(shè)子站，使得變電站調(diào)度終端可以和子站聯(lián)網(wǎng)或合并，實現(xiàn)變電站與主站間信道的有機融合。

基于日漸增多的變電站項目和生活工業(yè)用電需求，使得配網(wǎng)設(shè)計環(huán)節(jié)開始重視采用多元化通訊的方法將子站接入主站系統(tǒng)中，所以，自動化配網(wǎng)系統(tǒng)的通信合理程度、建設(shè)穩(wěn)定程度直接決定了配網(wǎng)系統(tǒng)實際使用質(zhì)量和自動化運行情況。

4配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設(shè)計

4.1配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)

前置服務(wù)設(shè)備：針對服務(wù)設(shè)備發(fā)生故障時，為了保障整個系統(tǒng)的運行能夠不受影響，需要將前置服務(wù)設(shè)備中選擇一臺作為主前置服務(wù)設(shè)備。這項工作主要由通信交換點完成，運用插件對交換機傳輸來的信息數(shù)據(jù)整理收集，然后保存至當(dāng)?shù)貎?nèi)存中。

軟件系統(tǒng)：為了實現(xiàn)對自動化配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行全面保護(hù)，需要聯(lián)合調(diào)試配網(wǎng)故障和恢復(fù)的診斷性能。聯(lián)合調(diào)試過程中，檢查系統(tǒng)各部分性能是否正常。在無故障區(qū)域供電恢復(fù)操作過程中，應(yīng)該遙控變電站出口的斷路器。

配網(wǎng)管理系統(tǒng)：結(jié)合現(xiàn)階段日漸成熟的自動化輸配電系統(tǒng)展開分析，國內(nèi)已經(jīng)初步完成了管理系統(tǒng)綜合性的配電體系。而目前需要處理的首要任務(wù)就是進(jìn)一步提高系統(tǒng)綜合性能，技術(shù)人員積極學(xué)習(xí)和借鑒國際上經(jīng)驗，改進(jìn)和升級系統(tǒng)性能，確保自動化系統(tǒng)的適用性更高。

4.2配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)

配網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備主要包括分布較廣、數(shù)量較多的柱上開關(guān)和數(shù)量較多的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜。因此，技術(shù)人員必須對中間一級的配電子站進(jìn)行合理增設(shè)，并且由這級配電子站對相關(guān)聯(lián)配電站的開閉所、監(jiān)控設(shè)備以及柱上開關(guān)展開管理，完成數(shù)據(jù)采集和饋線重合閘操作。此外，配電子站向主站的通信處理設(shè)備實時傳輸信息，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的自動化的同時，也能夠高效節(jié)約主干通道。

4.3配網(wǎng)自動化終端

對配網(wǎng)變壓器與城區(qū)所管轄柱上開關(guān)等關(guān)鍵設(shè)備實時監(jiān)控，并且實現(xiàn)了自動識別性能，可以對各類故障有效控制。優(yōu)化城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，運用自動化主站和配網(wǎng)子站雙向運行這一方式，優(yōu)化配合網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。針對配網(wǎng)故障問題，能夠?qū)⒐收显O(shè)備進(jìn)行隔離，并且快速恢復(fù)無故障片區(qū)的正常供電。

5用配網(wǎng)自動化需要注意的問題

5.1對配網(wǎng)自動化的規(guī)劃工作應(yīng)統(tǒng)籌兼顧

自動化配網(wǎng)建設(shè)與實施的全過程，涉及到眾多工作部門與人員。因此，在實施方案制定階段，必須綜合性分析，做到整體工作的統(tǒng)籌兼顧。設(shè)計內(nèi)容應(yīng)該遵循協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則，做到管理方面易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)方面有效節(jié)約、技術(shù)方面平臺統(tǒng)一，從本質(zhì)上為電力企業(yè)信息化、自動化建設(shè)提供基礎(chǔ)條件。

5.2對配電線路造成干擾的因素考慮

天氣情況、外界溫度、濕度、人為操作以及電磁干擾等因素都會對配網(wǎng)運行產(chǎn)生影響，這要求設(shè)計人員必須全面了解配網(wǎng)建設(shè)的實際情況，確保整體設(shè)計方案的安全性和可行性。相較于輸電系統(tǒng)而言，配網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備切換更加頻繁，對設(shè)備使用性能、質(zhì)量與可靠性提出更高標(biāo)準(zhǔn)，并且在無形之中加重了設(shè)備運行成本。因此，針對電子設(shè)備、元配件篩選、開關(guān)絕緣的材料選購等環(huán)節(jié)，必須全面分析性價比，從本質(zhì)上提高自動化配電系統(tǒng)的運行設(shè)備可靠程度。例如：配網(wǎng)子站的環(huán)網(wǎng)與進(jìn)出線增設(shè)電動型操作機構(gòu)，制定就地控制和遠(yuǎn)方控制等方法。

5.3對配電設(shè)備的操作管理

一次直流設(shè)備操作電源輸出的電壓必須符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，將輸出最大電流控制在8A、最大功率控制在300W。在滿足上述要求后驅(qū)動高壓開關(guān)的分合閘電機，輸入電源在掉電之后，直流電源的系統(tǒng)依舊正常工作兩小時以上，確保環(huán)網(wǎng)柜的高壓開關(guān)與分合閘操作大于或等于十二次。配電終端與單元通信電源的輸出電壓能夠符合DC48V±1.44V，最大功率和輸出電流分別滿足40W、1A，并且在滿足最大功率和輸出電流的條件下，確保配電終端連續(xù)工作兩小時以上?；谧詣踊夹g(shù)的廣泛應(yīng)用，要求運行人員和技術(shù)人員必須不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)修，為實際配網(wǎng)建設(shè)和自動化技術(shù)實施提供人力基礎(chǔ)，實現(xiàn)傳統(tǒng)配網(wǎng)運行模式和管理流程的更新。

6結(jié)束語

綜上所述，基于科學(xué)技術(shù)日漸成熟、市場競爭白熱化的背景下，自動化技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)的設(shè)計環(huán)節(jié)已經(jīng)成為必然趨勢。自動化配網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用全過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要主動學(xué)習(xí)與借鑒國際經(jīng)驗。全面掌握配網(wǎng)建設(shè)區(qū)域的實際情況，做到統(tǒng)籌兼顧的綜合性分析，最終實現(xiàn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。