淺談農(nóng)村10kV配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)及管理系統(tǒng)

譚艷

【摘要】隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，各地區(qū)的用電需求量的增長(zhǎng)也水漲船高，各電力企業(yè)為滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要都加大了對(duì)電力自動(dòng)化建設(shè)的投資力度。本文筆者就農(nóng)村電力自動(dòng)化建設(shè)及管理系統(tǒng)進(jìn)行探討，希望給各位同行在日常工作中提供參考。

【關(guān)鍵詞】電力配網(wǎng)；自動(dòng)化管理系統(tǒng)；SCADA功能

一、農(nóng)村10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)原則

1 要以保證供電可靠性為前提

以保證供電可靠性為前提，確保電力用戶用電的時(shí)效性，滿足電力用戶的供電需求。目前在特定的時(shí)段、特定的區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張現(xiàn)象。要確保用戶在有序用電時(shí)避免其他事故所造成的供電影響，應(yīng)以用戶用電的實(shí)際要求為出發(fā)點(diǎn)，做好用戶用電的服務(wù)工作，體現(xiàn)“用戶是上帝”的理念，使其成為電力營(yíng)銷的一個(gè)重要組成部分。

（1）從用戶用電的實(shí)際要求出發(fā)，保證用電的需求，滿足用電要求。

（2）提高網(wǎng)絡(luò)的輸送能力，做好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

（3）提高設(shè)備的可靠性及滿足免維護(hù)要求。

（4）完善設(shè)備的自動(dòng)化程度及故障的判斷能力。

2要以實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能為目的

電能損耗是電力經(jīng)營(yíng)和運(yùn)行不可避免的，但是損耗決定于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和輸送負(fù)荷的條件。開(kāi)展農(nóng)村電網(wǎng)改造：①增大導(dǎo)線截面積，降低線路的電阻，采用各種新型節(jié)能設(shè)備，減少線路電能損失；②采取無(wú)功就地補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，合理調(diào)度和分配負(fù)荷，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)潮流，做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降損節(jié)能。

3 要解決配電網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)瓶頸

（1）采用自動(dòng)化裝備，提高設(shè)備的故障判斷和自動(dòng)隔離能力，快速恢復(fù)非故障線路的供電。

（2）提高配電網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)性能，提高設(shè)備的自身可靠性和運(yùn)行能力，尤其是配電網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的操動(dòng)機(jī)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)戶外（戶內(nèi)）運(yùn)行條件，做到檢修周期長(zhǎng)，設(shè)備運(yùn)行可靠，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低維護(hù)費(fèi)用。

（3）配電網(wǎng)設(shè)備要便于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控，配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)分析。歷史數(shù)據(jù)的記錄和查備，事件記錄的查詢規(guī)劃等。

4要具備農(nóng)村10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化的必備功能

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是以實(shí)時(shí)方式就地或遠(yuǎn)方對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、控制、調(diào)節(jié)和事故處理的技術(shù)，其目的在于保證配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。保證電壓質(zhì)量，降低電能損耗、快速處理、提高供電可靠性。配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)具備以下功能：

（1）通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)每條線路上的負(fù)荷運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全因素，消除事故隱患，使配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

（2）通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶計(jì)量表計(jì)故障，防止竊電，避免電能量損失。

（3）具備可靠的高速率的通信。

（4）具備完善的能識(shí)別故障電流的適應(yīng)室外惡劣環(huán)境的故障控制器FDR，以及實(shí)現(xiàn)斷路器遠(yuǎn)方操作的RTU。

（5）能通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能及時(shí)計(jì)算線路損失，使線路能在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。

（6）系統(tǒng)的電能量控制和功率控制可促進(jìn)電費(fèi)回收。

（7）配電網(wǎng)自動(dòng)化的主站系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)充性和開(kāi)放性功能，主站軟件功能完善，硬件要有足夠的處理速度。

二、農(nóng)村10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)要求

1對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)要求

具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能（SCADA），能采集處理整個(gè)系統(tǒng)終端傳上來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成事故報(bào)警，遠(yuǎn)程控制，故障判斷、隔離，非故障區(qū)域的供電恢復(fù)及自動(dòng)通知運(yùn)行人員。具有配電設(shè)施和地理信息管理（AM/FM/GIS）功能，以地理圖為背景對(duì)配電設(shè)備、配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層次管理，包括查詢、統(tǒng)計(jì)。地理信息系統(tǒng)能共享SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的子系統(tǒng)間功能互相開(kāi)放，能根據(jù)生產(chǎn)管理要求，與其他應(yīng)用系統(tǒng)（如SGI86系統(tǒng)）接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

2對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備及保護(hù)裝置的要求

在配電線路上使用的開(kāi)關(guān)設(shè)備，應(yīng)具有遠(yuǎn)動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)操作的功能，且合閘與分閘速度不應(yīng)受到外界人為因素的影響。配電線路上用配電斷路器宜采用智能永磁真空型，應(yīng)符合配電網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)范，能自行隔離線路故障，為滿足實(shí)際工作要求。還應(yīng)加裝明顯斷開(kāi)點(diǎn)。配電網(wǎng)用的重合器、斷路器必須配有可靠的保護(hù)裝置。保護(hù)裝置必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的試驗(yàn)，應(yīng)滿足使用環(huán)境溫度-20～750C及濕度不超過(guò)95%的要求，并應(yīng)具有防電磁干擾的性能，具有遠(yuǎn)動(dòng)通信功能和接口，能對(duì)配電立的單元，可與斷路器一體化安裝或分體安裝。

三、 配電系統(tǒng)建設(shè)要求

在城網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中多采用載波通信或光纖通信，載波通信方式技術(shù)性能不理想，光纖通信技術(shù)性能可靠，但投資較大。對(duì)于面廣、點(diǎn)稀的農(nóng)村10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，GPRS通信方式是目前較為理想的通信方式，技術(shù)性能既能夠滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化的要求，又無(wú)需較大的投資，同時(shí)具有以下特點(diǎn)：

（1）永遠(yuǎn)在線。只要激活GPRS應(yīng)用后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問(wèn)題，類似于一種無(wú)線專線網(wǎng)絡(luò)。

（2）按流量計(jì)費(fèi)。雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問(wèn)題，因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。它是一種面向使用的計(jì)費(fèi)。計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理。

（3）高速傳輸。GPRS通信方式最高理論傳輸速率為171.2kbps，目前可主要用短消息的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。線路故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)、判斷和執(zhí)行。

（4）支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，可進(jìn)行底層終端之間的相互線路故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)、判斷和執(zhí)行。保護(hù)裝置應(yīng)是一個(gè)獨(dú)通信，實(shí)現(xiàn)故障量差動(dòng)。

（5）系統(tǒng)本身投資減少。分散建設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)存在成本高、協(xié)調(diào)運(yùn)行困難等弊端，而且系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行必須完成相互問(wèn)的通信接口等附加工作。一體化系統(tǒng)對(duì)于主站只需要一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且數(shù)據(jù)直接交互，提高了性價(jià)比，解決了分散系統(tǒng)的其他弊端。

（6）系統(tǒng)維護(hù)投資減少。系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)行人員可以簡(jiǎn)化，節(jié)省人員成本，在減少自動(dòng)化系統(tǒng)本身運(yùn)行維護(hù)成本方面，系統(tǒng)效益也優(yōu)于分散互聯(lián)系統(tǒng)。

四、配電系統(tǒng)管理的配置

配電系統(tǒng)是用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)和設(shè)備對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行控制管理的綜合系統(tǒng)。配電系統(tǒng)首先要有一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)。該計(jì)算機(jī)平臺(tái)在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、通信規(guī)約上遵守現(xiàn)行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，是一個(gè)可以不斷集成和擴(kuò)展的靈活的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在這一點(diǎn)上，與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)EMS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)是一樣的。不同的是。它面對(duì)的是信息量特別大，通信又較為薄弱的配電網(wǎng)。

（1）配電管理自動(dòng)化系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)，可分為四個(gè)層次：平臺(tái)層、管理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層。而每個(gè)層次內(nèi)部都是由一組完成一定功能的軟件模塊構(gòu)成，各個(gè)層次之間通過(guò)相互支撐，完成配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能。電系統(tǒng)可以是集中式的，即由一個(gè)配電管理自動(dòng)化主站，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集，并和饋線自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、用戶管理等集成一個(gè)系統(tǒng)；配電管理系統(tǒng)也可以是分層、分布式結(jié)構(gòu)的，整個(gè)配電管理系統(tǒng)由一個(gè)一級(jí)主站及若干個(gè)子系統(tǒng)（如負(fù)荷管理等子系統(tǒng)）集成。這樣的信息收集和處理也是分層和分布的，適合采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

（2）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。

（3）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。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文，我們對(duì)合理明確智能模式技術(shù)內(nèi)涵。提升電力系統(tǒng)配網(wǎng)的自動(dòng)化、可靠性、高效運(yùn)行性與安全服務(wù)性有積極有效的促進(jìn)作用，這為我們今后改進(jìn)自身在電力自動(dòng)化管理系統(tǒng)中的作用有較大的幫助。