配電自動(dòng)化與配電管理

溫靈鋒

摘要：文章通過對(duì)城網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分析。介紹了系統(tǒng)配置、與其它相關(guān)設(shè)備的功能接口等，指出配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)形成一套適合我國(guó)配網(wǎng)國(guó)情的綜合配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)自動(dòng)化管理

1電力自動(dòng)化系統(tǒng)

電力自動(dòng)化系統(tǒng)是利用提高前輩的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、丈量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)督、丈量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)督和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替換了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡(jiǎn)化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是進(jìn)步變電站安全不亂運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)本錢、進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

2配電自動(dòng)化與配電管理系統(tǒng)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能基本有5個(gè)方面，即配電SCADA、故障管理、負(fù)荷管理、自動(dòng)繪圖／設(shè)備管理／地理信息系統(tǒng)(AM，F(xiàn)M，GlS)和配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用。

同輸電網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)一樣，配電網(wǎng)的SCADA也是配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)，只是數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容不一樣，目的也不一樣，配電SCADA針對(duì)變電站以下的配電網(wǎng)絡(luò)和用戶，目的是為DNDMS提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是，僅僅是配電SCADA的三遙功能，并不能稱為配電自動(dòng)化系統(tǒng)，必須在配電SCADA基礎(chǔ)上增加饋線自動(dòng)化(FA)功能。饋線自動(dòng)化的基本功能應(yīng)包括饋線故障的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)。配網(wǎng)故障診斷是一個(gè)復(fù)雜的問題，根據(jù)配網(wǎng)實(shí)際情況和故障情況的差別，診斷的步驟與方法不同。診斷方案應(yīng)適用于單相接地故障、相一相故障、相一相接地故障和三相故障。使用范圍為中性點(diǎn)不接地或小電流接地系統(tǒng)。

為了完成DA的功能，配電SCADA除了可以采集正常情況下的饋線狀態(tài)量，還應(yīng)對(duì)故障期間的饋線狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉：除可進(jìn)行人工遠(yuǎn)程控制，還應(yīng)對(duì)饋線設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，以便實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)隔離和自動(dòng)恢復(fù)。

3GIS與面向電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)GIS平臺(tái)

由于配電網(wǎng)供電設(shè)備點(diǎn)多面廣，并且按地理分布，因此，對(duì)其管理離不開地理信息。常規(guī)的地理信息系統(tǒng)(GlS)由GlS軟件包、數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)硬件組成?？梢酝瓿梢话愕膱D形制作、編輯與管理功能，以及空間數(shù)據(jù)分析和關(guān)聯(lián)分析。建立在GIS基礎(chǔ)上的設(shè)備系統(tǒng)通常稱為AM/FM/GIS系統(tǒng)。

這種由常規(guī)GIS構(gòu)成的設(shè)備管理系統(tǒng)，包括了許多電力系統(tǒng)分析所不需要的地質(zhì)地貌信息，必然導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，而電力系統(tǒng)分析又對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高，因此，需要一種面向電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)GIS平臺(tái)作為配電自動(dòng)化，配電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。

這種平臺(tái)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①良好的實(shí)時(shí)性；②對(duì)電力系統(tǒng)模型的良好描述；③對(duì)其它系統(tǒng)的開放接口。

4負(fù)荷控制與負(fù)荷管理

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的主要任務(wù)是電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而負(fù)荷的管理和控制則是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，以往那種以限電為主要目的的負(fù)荷控制系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)，電力供應(yīng)的不平衡關(guān)系已倒置，現(xiàn)在的問題是如何將電用好，最大限度地滿足用戶需要。

因此，傳統(tǒng)的負(fù)荷控制系統(tǒng)應(yīng)向負(fù)荷管理層次上發(fā)展，成為配電管理系統(tǒng)的一部分。目前許多電力局都有一套負(fù)荷控制系統(tǒng)，如何在新上的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中借用負(fù)荷控制系統(tǒng)的資源以及如何將負(fù)荷控制功能升級(jí)為負(fù)荷管理功能，將原有負(fù)荷控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備與新的配電自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，信息共享，是一個(gè)十分有意義的課題。

5通信方式的選擇

配電通信系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由于配電網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，給通信方案的選擇帶來困難，配電系統(tǒng)可有有線、無線、光纖、載波等多種通信方式。對(duì)于通信方式的選擇應(yīng)根據(jù)用戶的具體情況選擇一種性能價(jià)格比最高的方式。下面簡(jiǎn)要分析各種通信方式的利弊：

5.1有線方式有電話線和專線兩種。電話線方式設(shè)備投資較低，可靠性和實(shí)時(shí)性也較低，由于電話線架設(shè)非常方便.廣泛適用于實(shí)時(shí)性要求不高的配電終端。專線方式可靠性和實(shí)時(shí)性都很好，適合實(shí)時(shí)性要求較高的配電終端設(shè)備，缺點(diǎn)是需要架設(shè)專用通信線。

5.2無線方式有普通電臺(tái)和高速智能數(shù)傳電臺(tái)兩種。普通電臺(tái)已廣泛應(yīng)用于負(fù)荷控制系統(tǒng)中，優(yōu)點(diǎn)是投資少，缺點(diǎn)是可靠性較低，頻點(diǎn)申請(qǐng)無委會(huì)控制較嚴(yán)。高速智能數(shù)傳電臺(tái)通信速率高。頻點(diǎn)可復(fù)用，支持X.25協(xié)議，有路由選擇功能和主動(dòng)上報(bào)功能，適合配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

5.3光纖通信方式有光端機(jī)方式和光接口板方式兩種。光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是通信容量大、抗干擾能力強(qiáng)、損耗?。喝秉c(diǎn)是價(jià)格較高。光端機(jī)方式適合容量大的站點(diǎn)，成本也較高。光接口板的方式將光電轉(zhuǎn)換器直接置入配電終端內(nèi)，并可以利用編碼復(fù)用方式多個(gè)配電終端設(shè)備公用一對(duì)光纖，有效地降低了成本。另外，如果多膜光纜能夠滿足配電系統(tǒng)的距離要求，選用多膜光纜也比單膜光纜通信成本低得多。因此，光纖通信方式在配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

6開關(guān)設(shè)備與FTU的配合

配電開關(guān)設(shè)備是配網(wǎng)自動(dòng)化的主體設(shè)備，用于配電自動(dòng)化的智能開關(guān)與傳統(tǒng)的開關(guān)有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在其控制回路上，傳統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備往往不能滿足自動(dòng)控制的需要。為了滿足配電自動(dòng)化所必須的故障識(shí)別和隔離等功能，開關(guān)設(shè)備必須具備故障的識(shí)別能力和控制能力。

用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備有兩種，一種是自動(dòng)重合器，它本身具有故障電流的識(shí)別能力和操作順序控制能力。另一種是與FTU一體化的智能負(fù)荷開關(guān)。

采用依靠重合器時(shí)序整定的方法實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化功能，好處是不需要通信系統(tǒng)配合，但是對(duì)一次設(shè)備要求高，沖擊電流大，特別是對(duì)于小電流接地系統(tǒng)故障自動(dòng)識(shí)別無法實(shí)現(xiàn)。

與FTU一體化的智能負(fù)荷開關(guān)，通過FTU采集故障信息，與通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)一起實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化。其好處是對(duì)線路沖擊小。適用于小電流接地方式，但需要通信系統(tǒng)與之配合。我們從衡水配網(wǎng)實(shí)際出發(fā)，認(rèn)為這種方式更適合衡水配網(wǎng)的具體情況。

以下是衡水配電自動(dòng)化系統(tǒng)的FTU與負(fù)荷開關(guān)的接口要求：①遙測(cè)采用三表法交流采樣，計(jì)量TA(Ia，Ib，lc)3個(gè)，保護(hù)TA(Ia，lb，lc)3個(gè)，以及TV(U ab，U bc分別列于開關(guān)兩側(cè))：②遙控接口，合閘：常開接點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)合閘110V直流中間繼電器：分閘：常開接點(diǎn)。直接驅(qū)動(dòng)分閘線圈；開關(guān)失電，用電容器驅(qū)動(dòng)分閘操作機(jī)構(gòu)；⑨遙信狀態(tài)分為開關(guān)狀態(tài)(分、合)和儲(chǔ)能狀態(tài)2種：④電源取自TV。

7相關(guān)系統(tǒng)的信息交換與系統(tǒng)集成

配電網(wǎng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中的范圍是中低壓網(wǎng)及深入到其中的高壓網(wǎng)，分界點(diǎn)在高壓，中壓變壓器的高壓側(cè)，但不包括高壓側(cè)的斷路器和隔離開關(guān)。配電網(wǎng)的保護(hù)控制系統(tǒng)分界點(diǎn)也相同。

由于配電網(wǎng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，各種電力設(shè)備呈地理分布。對(duì)其應(yīng)分層控制，同時(shí)對(duì)于配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運(yùn)行費(fèi)用來看。配電自動(dòng)化又是一個(gè)統(tǒng)一的整體。

在配電系統(tǒng)中包含以下接口與其它系統(tǒng)聯(lián)系：①同上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的接口；②同用電管理系統(tǒng)的接口；③同信息中心MIS系統(tǒng)的接口。