智能電網(wǎng)下縣域配電自動化應(yīng)用探討

徐磊

引言：隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，作為電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中較為基礎(chǔ)的縣域配網(wǎng)，也面臨著深刻的變化。由過去粗放的登桿操作逐漸過渡到現(xiàn)代配電自動化系統(tǒng)，如何在這種大環(huán)境下更好的深化配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用，更換的服務(wù)于縣域經(jīng)濟(jì)，是當(dāng)前縣級供電企業(yè)面臨的問題。本文從實(shí)際出發(fā)，將先進(jìn)的技術(shù)、理念與基層工作經(jīng)驗(yàn)想結(jié)合，對智能電網(wǎng)下縣域配電自動化應(yīng)用進(jìn)行了有效的探討。

一、縣域配電自動化建設(shè)原則建設(shè)原則

（1）建設(shè)區(qū)域內(nèi)配電線路宜采用“集中型”饋線自動化。

（2）對于線路陳舊、故障多發(fā)線路的用戶支線饋線自動化采用分界開關(guān)，自動隔離用戶故障，避免事故波及主干線路。

（3）部分支線、分支線架空線路和不具備改造條件的電纜分支箱等采用帶通信功能的故障指示器方式，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位。

二、“集中型”饋線自動化

（一）基本原理

主站系統(tǒng)根據(jù)配電終端檢測到的故障告警信息，結(jié)合變電站、開關(guān)站的保護(hù)動作信號、開關(guān)分閘等相關(guān)信息進(jìn)行綜合判斷，啟動故障處理程序，確定故障類型和故障區(qū)段，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段隔離和非故障區(qū)段供電恢復(fù)。

（二）對通信網(wǎng)絡(luò)和配電終端要求

1、通信網(wǎng)絡(luò)要求

采用GPRS無線公網(wǎng)通信。

2、配電終端要求

（1）集遙測、遙信、遙控、通信及電源管理于一體，適用于10kV配電室、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱、開關(guān)站等場所。

（2）DTU/FTU軟硬件可組態(tài)，硬件模塊化設(shè)計(jì)，模塊標(biāo)準(zhǔn)通用，某一模塊的損壞不影響其它模塊及系統(tǒng)運(yùn)行，可根據(jù)實(shí)際需求靈活擴(kuò)展遙信、遙測、遙控點(diǎn)數(shù)。

（3）支持接入以太網(wǎng)交換機(jī)、無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、無線等通信設(shè)備。

（4）智能化電源管理，支持電源實(shí)時(shí)監(jiān)視，交流失電及電池欠壓告警、電池在線管理、電池充放電保護(hù)。

（5）電流輸入具備防開路自動保護(hù)，所有輸入、輸出回路具有安全防護(hù)措施，模塊互換性強(qiáng)，拆裝易操作。

（6）具備設(shè)備狀態(tài)自診斷，支持遠(yuǎn)程參數(shù)維護(hù)和程序升級。

三、用戶側(cè)饋線自動化

（一）基本原理

在用戶側(cè)加裝分界開關(guān)。用戶側(cè)發(fā)生故障時(shí)，分界開關(guān)與變電站10kV出線斷路器配合隔離故障或自主分閘隔離故障。

分界開關(guān)成套設(shè)備要求

（1）用戶分界開關(guān)能快速分?jǐn)嘞嚅g短路和接地故障。

（2）具備自診斷、動作指示和通信功能。

（3）適應(yīng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、消弧線圈并聯(lián)中電阻選線接地系統(tǒng)、小電阻接地系統(tǒng)。

（4）開關(guān)內(nèi)置三相CT和零序CT（保護(hù)級）。

四、配電設(shè)備及終端建設(shè)與改造

（一）設(shè)備建設(shè)與改造原則

（1）“集中型”FA的架空線路配置柱上真空開關(guān)；環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線采用負(fù)荷開關(guān)，出線采用斷路器。

（2）重要用戶側(cè)和主要的支線和分支線加裝分界開關(guān)，通過架空線連接的高壓用戶安裝柱上分界斷路器，通過電纜連接的高壓用戶安裝分界開關(guān)柜。

（3）自動化分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)要具備“三遙”功能，分界開關(guān)配置“二遙”終端。新增設(shè)備小型化和免維護(hù)。

（4）柱上分界開關(guān)FTU的無線通訊設(shè)備采用嵌入式安裝，不獨(dú)立配置通訊箱，但通訊設(shè)備必須便于更換、維護(hù)。

（5）配電終端滿足環(huán)境要求，運(yùn)行可靠，安裝方便，免維護(hù)，統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，與一次設(shè)備集成。

（6）所有成套設(shè)備要求工廠化組裝聯(lián)調(diào)，滿足電氣接口、結(jié)構(gòu)安裝統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行可靠性要求。

（7）對需實(shí)現(xiàn)遙信功能的環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱優(yōu)先改造，配置帶通信功能的故障指示器。

（8）設(shè)備改造宜結(jié)合配電網(wǎng)一次網(wǎng)架的建設(shè)和改造同步進(jìn)行，避免重復(fù)改造施工。

（二）配電終端方案

配電終端有站所終端DTU、饋線終端FTU、故障指示器等類型，配電終端要求采用模塊化、可擴(kuò)展、低功耗設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足現(xiàn)場安裝的規(guī)范性和安全性要求，具有明顯的裝置運(yùn)行、通信、遙信等狀態(tài)指示，支持DL/T 634.5—101、DL/T 634.5—104通信規(guī)約。

1、DTU終端方案

模擬量采集功能：電壓Uab、Ucb，電流Ia、Ib、Ic。數(shù)字量采集功能：每回路不少于4個(gè)開關(guān)量接入；

事件記錄及主動上報(bào)功能：記錄并上報(bào)開關(guān)狀態(tài)變位、饋線故障、電源故障等情況；

控制功能：主站下發(fā)遙控命令，通過控制器執(zhí)行對開關(guān)的合閘、分閘控制，并上報(bào)相關(guān)動作信息；

過流檢測功能：實(shí)時(shí)檢測相間、零序過流信息并上報(bào)，配合集中型模式對故障進(jìn)行處理。

2、FTU終端方案

數(shù)據(jù)采集：可采集2個(gè)電壓、3 個(gè)電流、1～2 個(gè)開關(guān)狀態(tài)信號并可進(jìn)行功率等信息的演算；

故障檢測及故障判別功能；

事件順序記錄：記錄開關(guān)狀態(tài)變化的時(shí)間和先后次序、饋線發(fā)生短路故障的時(shí)間、電源發(fā)生故障的時(shí)間并上報(bào)；

控制功能：支持遙控指令的接收、執(zhí)行，控制開關(guān)的分、合，并具有當(dāng)?shù)厥謩涌刂乒δ芗爱?dāng)?shù)?遠(yuǎn)方閉鎖功能；

防護(hù)等級達(dá)到IP67級。

3、故障指示器方案

應(yīng)基于電磁場及其變化的方式來獲得故障檢測；

應(yīng)能夠調(diào)整定值；

能夠提供不同的方法來判別指示永久故障和瞬時(shí)性故障；

內(nèi)置高性能電池，可以保證五年的免維護(hù)壽命時(shí)間，且電池易于更換；

用于單相接地故障檢測的故障指示器應(yīng)能滿足對消弧線圈補(bǔ)償接地系統(tǒng)的短路故障與接地故障的精確定位。

（三）配電設(shè)備方案

根據(jù)負(fù)荷、線路長度均等改造原則，對環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱及柱上開關(guān)進(jìn)行改造或更換，使線路具備1～3個(gè)自動化分段開關(guān)。

（1）現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜一次設(shè)備電動操作機(jī)構(gòu)無法使用，且不具備改造安裝空間；

（2）電纜分支箱不具備電動操作機(jī)構(gòu)且沒有終端安裝空間，通過加裝故障尋址器，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測功能；

（3）因網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整，壩上站新配出10kV芳香路線，因與另一回聯(lián)接均為電力電纜線路，需新增配置DTU終端的環(huán)網(wǎng)柜1臺；

（4）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)環(huán)網(wǎng)設(shè)備不具備改造條件需進(jìn)行整體更換配置DTU終端的環(huán)網(wǎng)柜5臺；

（5）加裝柱上自動化分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分界開關(guān)。

（作者單位：國網(wǎng)山東莒縣供電公司）