自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用

夏書軍 程志武 周曉東

（1、哈爾濱市阿城電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150300 2、黑龍江省蘭西縣電業(yè)局，黑龍江 蘭西 151500）

我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化在發(fā)電廠、變電站、高壓網(wǎng)絡(luò)、電力調(diào)度等方面都有較好的發(fā)展和應(yīng)用，但是在配電網(wǎng)絡(luò)方面還較為滯后，這是由于我國(guó)電力建設(shè)資金短缺，長(zhǎng)期以來(lái)側(cè)重電源和大電網(wǎng)建設(shè)的緣故，使配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展受到嚴(yán)重的影響。設(shè)備落后、不安全的因素較多等狀況，造成了配電網(wǎng)用電質(zhì)量及供電可靠性方面較難滿足要求。近幾年來(lái)，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，各種新電器廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)，給人類帶來(lái)了巨大的便利，但同時(shí)，也使人類社會(huì)對(duì)電的依賴日益加深。電力作為一種商品進(jìn)入市場(chǎng)，配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營(yíng)者必須考慮的主要問(wèn)題。國(guó)家電力公司為規(guī)范電力公司的運(yùn)作，真正體現(xiàn)服務(wù)人民的企業(yè)宗旨，對(duì)電能質(zhì)量提出了較高的要求，尤其對(duì)供電可靠性制定了明文規(guī)定：一般城市地區(qū)為99.96%，使每戶年平均停電時(shí)間不大于3.5h；重要城市中心區(qū)應(yīng)達(dá)99.99%，每戶年平均停電時(shí)間不大于53min。對(duì)照這一標(biāo)準(zhǔn)，我們還有很大差距。因此加快配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)與應(yīng)用，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要內(nèi)容。

城市配電自動(dòng)化的內(nèi)容是對(duì)城域所轄的全部柱上開(kāi)關(guān)、開(kāi)閉所、配電變壓器進(jìn)行監(jiān)控和協(xié)調(diào)，既要有實(shí)現(xiàn)FTU 的三遙功能，又要具備對(duì)故障的識(shí)別和控制功能，從而配合配電自動(dòng)化主站實(shí)現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行中的工況監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運(yùn)行。由此，配電自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)分層、分級(jí)、分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應(yīng)遵循開(kāi)放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設(shè)計(jì)。按照一個(gè)城區(qū)全部實(shí)施設(shè)計(jì)，系統(tǒng)必須將變電站級(jí)作為一個(gè)完整的通信、控制分層；系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)可分為配調(diào)中心層、變電站層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層。

1 配電自動(dòng)化實(shí)施目的

配電自動(dòng)化在我國(guó)的興起主要是緣于城網(wǎng)改造工程。長(zhǎng)期以來(lái)配電網(wǎng)建設(shè)不受重視，結(jié)構(gòu)薄弱，供配電能力低。國(guó)家出臺(tái)的城網(wǎng)改造政策，提出要積極穩(wěn)步推進(jìn)配電自動(dòng)化。配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)可以歸結(jié)為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實(shí)提高電能質(zhì)量，確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電；提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力；實(shí)現(xiàn)配電管理自動(dòng)化，對(duì)多項(xiàng)管理過(guò)程提供信息支持，改善服務(wù)；提高管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率；減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和各種損耗，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量，為電力市場(chǎng)改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 配電自動(dòng)化的實(shí)施原則

配電自動(dòng)化是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分，電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上，配點(diǎn)網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)面向用戶并適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。日本在20 世紀(jì)80年代，已完成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與配電設(shè)備結(jié)合的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，主要城市的配電網(wǎng)絡(luò)上投入運(yùn)行，使得電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高，日本1996～1997年度平均每戶停電0.1 次，每次平均8min，可靠性居全球之首。

1998年我國(guó)投巨資進(jìn)行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造。由于我國(guó)對(duì)電力是國(guó)家壟斷經(jīng)營(yíng)，尚未真正實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)化，各地發(fā)展很不平衡，因此配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施的目的必須適應(yīng)終端用戶的需求，而這種需求會(huì)因不同用戶、因地、因行業(yè)而異隨時(shí)變化。如果全面的實(shí)施配電自動(dòng)化，應(yīng)綜合考慮，對(duì)于提高供電可靠性，應(yīng)將它看作一個(gè)長(zhǎng)期的市場(chǎng)行為。供電可靠性的提高是一個(gè)受多種因素制約、用多種手段有效協(xié)作后的結(jié)果，尤其依賴于系統(tǒng)管理水平的提高。故應(yīng)將改造的重點(diǎn)轉(zhuǎn)為采用各種綜合手段提高供電質(zhì)量，如采用不停電施工減少計(jì)劃停電；開(kāi)發(fā)應(yīng)用配電自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)，消除操作中人為因素可能導(dǎo)致的錯(cuò)誤。供電企業(yè)在實(shí)施配電自動(dòng)化時(shí)，也應(yīng)首先研究客戶長(zhǎng)期的、變化的、潛在的需求，按現(xiàn)代的營(yíng)銷模式做市場(chǎng)調(diào)查、顧客群細(xì)分等，將配電自動(dòng)化的實(shí)施同時(shí)作為整個(gè)電力營(yíng)銷策略中的環(huán)節(jié)之一；其次，量力而行，綜合企業(yè)內(nèi)已有的線路網(wǎng)絡(luò)水平、調(diào)度自動(dòng)化和變電站（開(kāi)閉所）自動(dòng)化水平、人員素質(zhì)，制定實(shí)施的進(jìn)度和規(guī)模。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化模式方案

3.1 變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案

由變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)和饋線開(kāi)關(guān)相配合，并由兩個(gè)電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案。也就是說(shuō)優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)“手拉手”，變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)具有多次重合功能，重合命令由微機(jī)控制，線路開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，通信及開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能，通信及遠(yuǎn)動(dòng)裝置，事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)一次完成。設(shè)備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷，確認(rèn)故障范圍后，發(fā)令使故障段開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

3.2 自動(dòng)重合器方案

此方案是將兩電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段數(shù)，每段線路由相鄰的兩側(cè)重合器作保護(hù)。故障時(shí)，由上一級(jí)重合器開(kāi)斷故障，盡可能避免由變電站斷路器行分合。當(dāng)任一段故障時(shí)，應(yīng)使故障段兩端重合器分?jǐn)?，?duì)故障進(jìn)行隔離，線路分支線故障由重合器與分?jǐn)嗥鲃?dòng)作次數(shù)相配合來(lái)切除。

3.3 自動(dòng)重合分段器方案

每段事故由自動(dòng)重合分段器根據(jù)關(guān)合故障時(shí)間來(lái)判斷。此方案在時(shí)間設(shè)置上，應(yīng)保證變電站內(nèi)斷路器跳開(kāi)后，線路斷路器再延時(shí)斷開(kāi)。然后站內(nèi)斷路器進(jìn)行重合，保證從電源側(cè)向負(fù)荷側(cè)送電，當(dāng)再次合上故障點(diǎn)時(shí)，站內(nèi)斷路器再次跳開(kāi)，同時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開(kāi)，確保再次送電成功。

3.4 饋線自動(dòng)化模式

就地控制模式，即利用重合器加分?jǐn)嗥鞯姆绞綄?shí)現(xiàn)；計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控模式，即設(shè)立控制中心，饋線上各個(gè)自動(dòng)終端采集的信息通過(guò)一定的通信通道遠(yuǎn)傳回主站。在有故障的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進(jìn)行分析判斷，切除故障段并實(shí)施恢復(fù)供電的方案；就地與遠(yuǎn)方監(jiān)控混合模式，采用斷路器（重合器），智能型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并且各自動(dòng)化開(kāi)關(guān)具有遠(yuǎn)方通信能力。這種方案可以及時(shí)、準(zhǔn)確地切除故障，恢復(fù)非故障段供電，同時(shí)還可以接受遠(yuǎn)方監(jiān)控，配電網(wǎng)高度可以積極參與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。

[1]徐丙垠.配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999，（5）.

[2]林功平.配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化解決方案的技術(shù)策略[J].江西科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，（7）.

[3]陳亮.中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008，（6）.