我對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)計(jì)的分析

徐鵬

【摘要】配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)在保證電壓質(zhì)量、降低電網(wǎng)網(wǎng)損的同時(shí)，要盡可能簡(jiǎn)化配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及減少投資，在充分合理利用能源的基礎(chǔ)上，大大減少調(diào)度、無(wú)人職守站值班員和保修人員的數(shù)量及其勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到減員增效的效果。文章對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化總體方案設(shè)計(jì)、配網(wǎng)自動(dòng)化構(gòu)成和方案實(shí)施進(jìn)行論述，并對(duì)效益進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；繼電保護(hù)；通信系統(tǒng)

引言

在未來(lái)幾十年里，城市電網(wǎng)的自動(dòng)化水平會(huì)要求越來(lái)越高，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)建設(shè)將會(huì)大規(guī)模的進(jìn)行，以滿足電力發(fā)展的需要。因此，我們應(yīng)該及早規(guī)劃建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)代化需求的城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

一、綜述配網(wǎng)自動(dòng)化總體方案

自1998年8月國(guó)家投資城網(wǎng)建設(shè)與改造以來(lái)，中、低壓配電網(wǎng)改造取得了顯著成績(jī)，但是在供電可靠性、自動(dòng)化技術(shù)方面，與歐、日、美等發(fā)達(dá)國(guó)家尚有很大差距；另外改造面尚未鋪開，離實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化目標(biāo)甚遠(yuǎn)。現(xiàn)在國(guó)家機(jī)械工業(yè)局規(guī)劃發(fā)展司、國(guó)家電力公司上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)提出了我國(guó)21世紀(jì)城市中、低壓配電網(wǎng)發(fā)展方向，如營(yíng)建“N—1”的供電網(wǎng)，建設(shè)數(shù)字化配電網(wǎng)，選用高可靠免維護(hù)的智能化電器設(shè)備等，以滿足城市現(xiàn)代化，鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)代化發(fā)展需求。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)分為饋線自動(dòng)化、通信系統(tǒng)和配網(wǎng)主站三大部分。饋線自動(dòng)化是配網(wǎng)自動(dòng)化的核心和基礎(chǔ)，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)就故障隔離和恢復(fù)方式分為就地控制、遠(yuǎn)程控制兩種。

就地控制方式是以重合器之間的整定值配合實(shí)現(xiàn)，無(wú)需主站和通信系統(tǒng)。缺點(diǎn)是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，整定值難以配合，同時(shí)沒(méi)有主站系統(tǒng)，配調(diào)人員無(wú)法對(duì)線路情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。

遠(yuǎn)方控制方式是通過(guò)配網(wǎng)主站對(duì)配電終端上傳的信息進(jìn)行分析、判斷、控制，它以可靠的通訊系統(tǒng)為前提。因此通信和配網(wǎng)主站系統(tǒng)必須與饋線自動(dòng)化系統(tǒng)同步實(shí)施。這種方式能夠解決網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜和對(duì)線路的實(shí)時(shí)監(jiān)控問(wèn)題，但一次性投入的資金比較大。

二、配網(wǎng)自動(dòng)化的組成結(jié)構(gòu)

（一）一次設(shè)備

目前，我國(guó)縣城的配電網(wǎng)絡(luò)仍以架空線方式為主，配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)一直滯后主網(wǎng)的建設(shè)，造成配電網(wǎng)絡(luò)千瘡百孔，經(jīng)不起任何風(fēng)吹草動(dòng)，一遇到天氣變化經(jīng)常出現(xiàn)故障，造成對(duì)客戶停電。由于電網(wǎng)技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，因此供電可靠性差。在配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)中，一次網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)是非常重要的，就是對(duì)配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)動(dòng)手術(shù)的過(guò)程。

（二）遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)FTU（終端裝置）對(duì)線路開關(guān)、配電臺(tái)區(qū)（變壓器）的監(jiān)控。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性功能主要包括保護(hù)動(dòng)作、環(huán)網(wǎng)控制、遠(yuǎn)方控制、就地手動(dòng)等四方面。配網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主要問(wèn)題是線路電源（儀表與操作電源）和傳輸規(guī)約，設(shè)計(jì)適用于戶外環(huán)境的、可靠的不間斷電源是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的一個(gè)難題。由于配電線路設(shè)備的地理分布性，目前變電所采用的CDT、POLLING規(guī)約，均不適用于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，新的101規(guī)約得到了一定程度的應(yīng)用，它能否作為配網(wǎng)自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)尚難評(píng)定。目前，IEC正在制定新的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

（三）通信系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)包括主站對(duì)子站、主站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)單元、子站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)單元、子站之間、現(xiàn)場(chǎng)單元之間的通信等。通信是配電網(wǎng)自動(dòng)化的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，區(qū)域不同、條件不同，通信方案也多種多樣，比如光纖、電力載波、有線電纜、微波、擴(kuò)頻等，但總的來(lái)看，采用混合通信方案是比較符合縣級(jí)城市的實(shí)際。即10kV主干線路用光纖，支線采用其他通信方式（根據(jù)距離主干線路遠(yuǎn)近、傳輸要求高低決定），遠(yuǎn)距離孤立點(diǎn)采用無(wú)線傳輸。（1）在資金充足的情況下，通信方式可選擇有線、載波、光纖等，其中光纖通信可靠性最高。應(yīng)依地形和資金情況而采用性能價(jià)格比較高的通信網(wǎng)。（2）盡量利用已有資源，主要利用已初具規(guī)模的SDH通信系統(tǒng)。

（四）主站系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化的主站功能包括SCADA實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析等，主站框架要突破傳統(tǒng)的單一調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)C/S模式，以P-P-C/S-B/S一體化架構(gòu)，充分體現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)的管控一體的綜合集成系統(tǒng)特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與軟件平臺(tái)技術(shù)充分體現(xiàn)功能與開放，并提供與異構(gòu)系統(tǒng)跨平臺(tái)接口，與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。

三、配網(wǎng)自動(dòng)化的內(nèi)容方案

（一）分段及聯(lián)絡(luò)重合器作為主設(shè)備的選型

由故障處理過(guò)程可看出，分段和聯(lián)絡(luò)重合器應(yīng)具有如下功能：（1）保護(hù)功能：速斷、定時(shí)過(guò)流、反時(shí)限過(guò)流、重合閘、保存定值并自動(dòng)切換；（2）控制功能：遠(yuǎn)方控制、自動(dòng)控制、就地控制；（3）環(huán)網(wǎng)功能：根據(jù)一側(cè)或二側(cè)PT（CVT）受電狀態(tài)按整定值自動(dòng)控制開關(guān)合分； （4）通信功能：以標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議與遠(yuǎn)方通信，實(shí)現(xiàn)“四遙”；（5）電源：滿足操作機(jī)構(gòu)、終端設(shè)備和通信裝置用電，并配置備用電源且具有電壓保護(hù)預(yù)告警功能；（6）戶外運(yùn)行：要求主設(shè)備在戶外運(yùn)行有較高的可靠性和維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

（二）繼電保護(hù)

分段開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和重合閘，其整定值服從變電所出線開關(guān)的整定。具體原則如下：（1）所有重合器設(shè)速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)；（2）速斷保護(hù)定值按躲開被保護(hù)線路末端最大短路電流來(lái)整定。為保證選擇性，變電站出線開關(guān)的無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)應(yīng)改為限時(shí)速斷保護(hù)；（3）定時(shí)限過(guò)流保護(hù)按躲開被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流來(lái)整定；（4）不同的運(yùn)行方式下保護(hù)定值應(yīng)重新進(jìn)行整定。

（三）通信系統(tǒng)的選型

目前常用的通信方式有有線、載波、無(wú)線擴(kuò)頻。相比較而言，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)很多，它傳輸頻帶寬、損耗低，信息容量大，穩(wěn)定可靠，所配光端機(jī)體積很小，可裝在配網(wǎng)監(jiān)控裝置FTU內(nèi)部，完成配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸，還可以為低壓用電管理提供優(yōu)質(zhì)的通信通道，是一種理想的通信方式。

（四）主站系統(tǒng)的選型

主站系統(tǒng)在選型時(shí)應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：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)。（1）對(duì)于新建或改造的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以綜合考慮配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能需求，采用配調(diào)一體化主站系統(tǒng)。（2）已經(jīng)建立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，在功能上已經(jīng)滿足地方經(jīng)濟(jì)3?5年發(fā)展的需要，而又不具備配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能的，可以單獨(dú)建立一套配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（3）配網(wǎng)線路監(jiān)測(cè)數(shù)量比較少，可以建設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)化的配網(wǎng)主站/子站來(lái)完成饋線自動(dòng)化功能，并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

四、進(jìn)行效益分析

配網(wǎng)自動(dòng)化是建立在信息化的基礎(chǔ)上，將配電系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)和事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制以及用電管理和配電管理的自動(dòng)化，最終實(shí)現(xiàn)以大幅度提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量為目標(biāo)的對(duì)配電系統(tǒng)在線的、準(zhǔn)實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制。（1）實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)后，有效減少了事故、檢修時(shí)的停電范圍，減少了停電次數(shù)和停電時(shí)問(wèn)，相對(duì)增加了供電量。（2）對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，供電可靠性得到提高，停電時(shí)間減少，增加了創(chuàng)造的價(jià)值。（3）由于采用了高可靠性設(shè)備，減輕了事故和檢修時(shí)的維護(hù)工作，降低了維護(hù)成本。（4）高可靠性、高質(zhì)量的供電環(huán)境服務(wù)于用戶、服務(wù)于發(fā)展，也帶來(lái)了很好的社會(huì)效益。

結(jié)束語(yǔ)：

科學(xué)的合理的進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)計(jì)，是保障用戶的安全用電，可靠用電。

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