小議10kV配電網(wǎng)自動化安全運行

鹽城供電公司濱?？h域檢修分公司 劉建民

一、序言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對電的需求和依賴程度已經(jīng)越來越重要。電力系統(tǒng)的發(fā)展必須要有充足的電源、強大的輸電網(wǎng)、可靠的配電網(wǎng)的有機結(jié)合，才會正常滿足社會各界的需要。安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地供電，是對現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行的三大要求。為保證電力系統(tǒng)的安全運行、保證電業(yè)工作人員和市民公眾的生命安全，必須在配電網(wǎng)絡(luò)運行過程中不斷對其進行監(jiān)測、分析和控制，實現(xiàn)運行管理的自動化。供電配網(wǎng)作為向用戶供電的直接方法，它的安全可靠和經(jīng)濟運行已經(jīng)成為電力部門和用戶共同關(guān)心的重要問題。

二、配網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)特點

配網(wǎng)系統(tǒng)是一個實時監(jiān)控和離線管理相結(jié)合的系統(tǒng)，將電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，電網(wǎng)接線圖形和地理圖形、圖形與數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，具有很高的安全性和集成度，系統(tǒng)具備軟硬件隔離的功能，而且系統(tǒng)軟件的運行跟網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備類型無關(guān)，能夠適應(yīng)包括光纖，配電線截波、無限通信等多種通信方式或組成廣域網(wǎng)的方式。在開放式支撐平臺的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)具有開放性、可靠性和易用性。

三、信息技術(shù)在配電網(wǎng)運行管理的應(yīng)用

信息技術(shù)主要用于設(shè)備管理、在線狀態(tài)檢測、用電管理等方面。由于安全是現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行的重要指標(biāo)，因此，為保證電力系統(tǒng)的安全運行，必須在運行過程中不斷對其進行監(jiān)測、分析和控制。以絕緣系統(tǒng)為例，其壽命在很大程度上決定了整個設(shè)備的運行壽命。

電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)在負(fù)載運行過程中，長期處于電、機械、化學(xué)和具有某些不確定性的環(huán)境等應(yīng)力或者因素的作用下，不可避免將逐漸老化；在系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，甚至還會導(dǎo)致絕緣缺陷的出現(xiàn)，如未能及時察覺并采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施，就有可能引發(fā)運行事故，造成多方面的損失。因此，解決絕緣的問題，成為電力和相關(guān)行業(yè)所關(guān)注的重要課題。

配電網(wǎng)絡(luò)的運行管理通過自動或手動方式，遙控和監(jiān)測高壓配電線上的開關(guān)設(shè)備和線路參數(shù)，以便實現(xiàn)自動隔離故障區(qū)間、以最佳的方式恢復(fù)非故障區(qū)域供電，為用戶提供經(jīng)濟、可靠、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。配電自動化系統(tǒng)（見圖1）必須具備以下運行管理功能：

（1）在站內(nèi)或饋線故障時，自動進行故障檢測、隔離和恢復(fù)。

（2）供電恢復(fù)的最佳過程由計算機給出，并能自動實現(xiàn)供電恢復(fù)。

（3）當(dāng)發(fā)生過載或進行維護工作時，自動實現(xiàn)負(fù)荷平衡的配電網(wǎng)供電過程。

（4）變電站和饋線的監(jiān)視實時地顯示在帶街區(qū)圖的圖形顯示器上。

（5）給出用戶和設(shè)備的連接信息。

（6）可打印出各種記錄和報告數(shù)據(jù)。

（7）可為操作者訓(xùn)練提供仿真過程。

四、配電自動化系統(tǒng)

圖1 靜態(tài)，動態(tài)信息管理功能組成

圖2 GIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫的組成

圖3 配電自動化主站層結(jié)構(gòu)圖

配電自動化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)層、變電站自動化系統(tǒng)層或配電子站層、通信系統(tǒng)層和站端系統(tǒng)層四個層次組成。（見圖2、圖3）按硬件和軟件分包括以下部分：（1）智能開關(guān)；（2）通信網(wǎng)絡(luò)；（3）監(jiān)控、監(jiān)測終端，F(xiàn)TU；（4）配網(wǎng)自動化SCADA；（5）配網(wǎng)自動化的基本高級應(yīng)用軟件；（6）SCADA與地理信息系統(tǒng)(GIS)的一體化；（7）系統(tǒng)仿真軟件；（8）配電工作管理系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)分析、運行管理、設(shè)備檢修管理工程設(shè)計、施工管理、配電規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)等）；（9）用電管理自動化(包括遠程載波抄表系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、用電營業(yè)管理系統(tǒng)、用戶故障報修系統(tǒng))；(10)配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)(如能耗統(tǒng)計分析，配電網(wǎng)在線經(jīng)濟運行和變壓器負(fù)荷管理)。

（1）智能開關(guān)。它既可以無須通訊線路實現(xiàn)電網(wǎng)的自動診斷故障、自動隔離故障段、自動恢復(fù)非故障段的供電，也可以與通訊系統(tǒng)相接，通過子站與主站的控制單元實現(xiàn)遙測、遙控自動化。分段模式的開關(guān)功能有：延時合閘，失電分閘，合閘閉鎖。聯(lián)絡(luò)模式的開關(guān)功能有：延時合閘，時限閉鎖，脈沖閉鎖，兩側(cè)來電閉鎖，一側(cè)來電閉鎖，閉鎖自動解除。

遙控接口可監(jiān)視開關(guān)裝置，正確指示開關(guān)的分/合/接地的位置。設(shè)有備用電池以便在失電時操作開關(guān)裝置。

遙控接口可通過一個開放的協(xié)議與控制中心通訊，也可與不同的通訊介質(zhì)如PSTN模塊，無線電，光纖，DPLS等進行通訊。合理選用通訊的方法是快速重組電網(wǎng)的一個重要因素。配電變壓器的斷路器必須能實現(xiàn)遙控，在故障時，保護裝置將使線路上的饋電開關(guān)跳閘。對于供電安全性：選擇電網(wǎng)關(guān)鍵點的電線桿上安裝自動重合閘裝置，并與選擇電網(wǎng)的開斷點一起實現(xiàn)監(jiān)控，通過使用遠動系統(tǒng)解決電網(wǎng)的供電可靠性。

（2）監(jiān)控、監(jiān)測終端。包括出線開關(guān)終端、分段開關(guān)終端、聯(lián)絡(luò)開關(guān)終端、開閉所開關(guān)終端、小區(qū)劃變開關(guān)終端等，其基本的功能是信息的采集和處理、接受并執(zhí)行遙控指令、事件記錄及上報、閉鎖功能、電源失電保護、參數(shù)設(shè)置、自診斷、自恢復(fù)、通訊功能。監(jiān)控、監(jiān)測終端的主要特點：采用交流采集，可檢測電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率、電能等高精度的數(shù)據(jù)。具有強大的通訊功能，支持多種通訊規(guī)約，開放的通訊方式。具有遙控功能。

（3）通信網(wǎng)絡(luò)。為了提高系統(tǒng)的控制管理能力和減少通訊端口設(shè)備，提高系統(tǒng)的可靠性，將系統(tǒng)分為若干子群，每個子群由幾十個監(jiān)控終端組成，并由一個通訊控制器管理。通訊控制器起承上啟下的作用，對于上位，它接收從后臺發(fā)來的各種指令，對下位，收集數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)后臺的指令，并控制上、下位的通訊。

對RTU、FTU等監(jiān)控終端通訊通道的狀態(tài)及通訊質(zhì)量進行監(jiān)視，當(dāng)主通道的通信出錯達到預(yù)定極限或此通道中斷時，系統(tǒng)能自動切換到備用通道?？稍诰€啟停、切找通道，并進行運行監(jiān)視報警，并對各通道的通訊出錯次數(shù)進行統(tǒng)計。在網(wǎng)絡(luò)接入方式時，也能進行正常的監(jiān)視、報警提示。

（4）擴展SCADA系統(tǒng)的功能。①功能的投切，根據(jù)用電網(wǎng)的實際運行情況，由值班調(diào)度員通過控制方式進行遠方微機裝置的功能進行投入或退出的操作。②定值的修改，根據(jù)電網(wǎng)的運行方式，由值班調(diào)度員進行遠方設(shè)備或修改微機裝置的某些定值。SCADA系統(tǒng)里的系統(tǒng)遙控操作必須按照順序進行，因此提供防誤操作的設(shè)置功能。③拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)著色，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯С謭D形的線路動態(tài)著色功能和潮流方向標(biāo)志功能?？蓪崿F(xiàn)線路檢修停電著色，線路開關(guān)的分、合閘著色，線路帶電著色，線路過壓著色，線路電壓等級著色，用動態(tài)流動的虛線或箭頭等方式顯示潮流方向。④故障錄波分析，能搜集帶有故障錄波功能的FTU的數(shù)據(jù)，對其進行分析并給出波形。⑤故障分析模塊，可以對各種方式進行故障計算，如：基于實時態(tài)的在線故障計算，確保開關(guān)的正常運行、基于研究態(tài)的離線故障計算，校驗電氣設(shè)備的性能。對稱短路和各種不對稱短路故障的計算。各種斷線故障的計算。同桿并架線的跨線短路故障的計算。能處理電力系統(tǒng)的復(fù)合故障計算和分析研究。能直接在單線圖上給出故障電壓電流的相分量和序分量。⑥故障隔離和恢復(fù)模塊，適用于任意結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)，如輻射狀、網(wǎng)絡(luò)狀、多環(huán)網(wǎng)絡(luò)等；并可以處理系統(tǒng)的多重故障。能進行系統(tǒng)的實時分析，與故障分析、系統(tǒng)的在線潮流、防誤操作等模塊緊密集成，根據(jù)SCADA系統(tǒng)采集的實時信息，采用軟件智能方式對全網(wǎng)進行實時分析和判斷，準(zhǔn)確判斷故障位置，保證系統(tǒng)安全。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際連接方式和負(fù)荷水平，對多種故障恢復(fù)方式進行安全性和網(wǎng)絡(luò)線損壞等經(jīng)濟性的校核比較，在確保系統(tǒng)安全性的前提下，給出最佳的故障恢復(fù)方案，使配變負(fù)荷的分配盡可能平均、盡可能減少停電次數(shù)、電壓質(zhì)量盡可能好等多種目標(biāo)。經(jīng)防誤操作校核，恢復(fù)方案可以直接提交SCADA系統(tǒng)進行自動遙控處理，或者供調(diào)度員手動執(zhí)行，二者可以方便設(shè)置。充分利用FTU的采集數(shù)據(jù)，利用電壓、電流的突變量來對故障進行定位判斷，使定位準(zhǔn)確、快捷。

五、結(jié)論

隨著我國電力需求的迅猛增長，配電網(wǎng)的大規(guī)模改造，對于安全管理和技術(shù)也就有了更高的要求。所以必須要用科學(xué)的態(tài)度，不斷完善配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，強化管理和監(jiān)督力度，提高自身技術(shù)層次，才能使電力企業(yè)不斷得到新的發(fā)展。

[1]武曉朦,劉健,畢鵬翔.配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(24).

[2]葉華.如何防止外力破壞對配電線路安全運行的影響[J].電氣技術(shù),2009(6).