10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用探析

焦永泰

（國網(wǎng)運城市鹽湖區(qū)供電公司，山西 運城044000）

0 引言

國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民群眾生活水平的不斷提高，加上城市化的不斷推進，對電力產(chǎn)生了極大的需求，同時也在供電質(zhì)量、供電安全、供電可靠性等方面對電力系統(tǒng)提出了更高的要求。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的末級，與用戶直接相連，其運行質(zhì)量的好壞直接體現(xiàn)了供電企業(yè)的供電品質(zhì)。因此，加強對配電網(wǎng)的研究，改善配電網(wǎng)的自動化水平，提高配電網(wǎng)的供電能力，是非常有意義的。

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是可以對配電網(wǎng)實施監(jiān)控、遠程控制和協(xié)調(diào)的自動化集成系統(tǒng)，對保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行發(fā)揮了巨大的作用。配電系統(tǒng)自動化涉及范圍主要是10kV中壓系統(tǒng)，一般是從變電站的主變低壓側(cè)和低壓母線開始，直至電力用戶為止。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要負責(zé)中壓網(wǎng)一次設(shè)備（開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、變壓器）的監(jiān)測與控制以及基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的設(shè)備管理。本文在分析10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用進行了探討。

1 10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，我國的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要采用分布式分層體系結(jié)構(gòu)，主要由主站層、配網(wǎng)子站層和配網(wǎng)測控端設(shè)備層三部分組成。這種分層體系結(jié)構(gòu)為保障配電網(wǎng)的日常工作發(fā)揮了重要作用，各層之間相互獨立又互為備用，提高了系統(tǒng)的魯棒性和可靠性，提升了系統(tǒng)的通信容量，確保了各類電力信息的實時傳輸。

1.1 主站層

主站層是整個10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心，負責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和管理控制，即對從各區(qū)域配網(wǎng)子站采集到的實時信息進行匯集和處理，并利用所采集到的數(shù)據(jù)分析整個配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，從而對整個配電網(wǎng)實施高效管理和控制，保證整個配網(wǎng)系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。此外，主站層還應(yīng)具有系統(tǒng)維護和顯示功能，以確保配網(wǎng)自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

1.2 配網(wǎng)子站層

配網(wǎng)子站層是區(qū)域工作站層，負責(zé)對區(qū)域工作站相關(guān)儀器設(shè)備的運行信息進行調(diào)度、監(jiān)控和管理，并將所采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡緦?。其主要功能是：?）數(shù)據(jù)收集和存儲。對配網(wǎng)測控端設(shè)備層所監(jiān)測到的信息進行收集，同時存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，以備后期調(diào)閱和分析。（2）數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)中各類設(shè)備均需進行通信，配網(wǎng)終端、配電主站及其他各類智能設(shè)備之間均有數(shù)據(jù)傳輸、信令傳輸?shù)刃枨?，可采用以太網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通信方式進行傳輸。此外，配網(wǎng)子站層還有自檢管理和自動控制功能，以便更好地支持配網(wǎng)系統(tǒng)工作。

1.3 配網(wǎng)測控端設(shè)備層

配網(wǎng)測控端設(shè)備層是整個配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過現(xiàn)代傳感器技術(shù)和檢測技術(shù)，對變壓器、變電站、開閉所和開關(guān)柜等相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)進行采集、傳輸和監(jiān)控。主要有配電變壓器檢測單元 TTU（Transformer Terminal Unit）、饋線終端單元FTU（Feeder Terminal Unit）和配電終端單元 DTU（Distribution Terminal Unit）。其中TTU安裝在配電變壓器上，對變壓器運行參數(shù)包括電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率和諧波分量等進行采集和測量。FTU安裝在配電網(wǎng)饋線的柱子、斷路器、負荷開關(guān)和分段開關(guān)等處，具有遙控、遙信、故障檢測功能，并與配電自動化主站通信，提供配網(wǎng)系統(tǒng)運行情況和各種參數(shù)，即監(jiān)測控制所需信息。DTU主要負責(zé)對開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配變、箱式變等電力設(shè)備進行保護、監(jiān)測和控制。配網(wǎng)測控端設(shè)備層通過通信網(wǎng)與配網(wǎng)主站和子站相連，實現(xiàn)完整的配網(wǎng)自動化管理功能。

2 10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)工程應(yīng)用

2.1 總體規(guī)劃

近年來，山西省電力公司積極在全省部分縣市進行配網(wǎng)自動化系統(tǒng)試點建設(shè)工作，稷山供電公司作為試點之一，積極參與了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)工作，根據(jù)稷山縣供電線路和配電管理的實際情況，建設(shè)10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由管理主站、饋線自動化、光纖通信系統(tǒng)和配電網(wǎng)變壓器檢測等構(gòu)成，在線路沿線鋪設(shè)通信光纜并組成雙環(huán)自愈網(wǎng)接入配網(wǎng)主站，以便各類信息實時傳輸和處理。

首先，對現(xiàn)有10kV線路進行饋線自動化、SCADA系統(tǒng)和配電變壓器監(jiān)測等建設(shè)，在線路供電區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)故障定位、隔離等功能，對全縣的配電網(wǎng)實現(xiàn)監(jiān)測自動化。其次，建設(shè)以太網(wǎng)光纖通信網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的實時傳輸和定位，幫助配網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)饋線的故障定位／隔離、用戶電表的遠程集抄和非故障區(qū)域的自動恢復(fù)供電等功能。

2.2 工程實施

根據(jù)稷山縣配電網(wǎng)現(xiàn)狀和規(guī)劃，10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計為分層分布式體系，采用三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，三層結(jié)構(gòu)間的通信主要采用光纖通訊方式。

第一層：配電主站層，主要負責(zé)所有10kV及以下線路、設(shè)備及用戶的運行監(jiān)控和配電運行管理。

第二層：配電子站層，主要負責(zé)各個10kV饋線下的終端裝置的信息采集和處理，并且上送給主站系統(tǒng)；將主站層的控制及調(diào)度命令下達到配電終端。

第三層：配網(wǎng)測控端設(shè)備層，架空線FTU主要負責(zé)對10kV線路、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、控制、故障判斷及處理。

2.3 應(yīng)用成效

10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在稷山供電公司應(yīng)用以來，一直運行穩(wěn)定，為保障稷山縣經(jīng)濟發(fā)展和人民安居樂業(yè)發(fā)揮了顯著成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）對原電網(wǎng)內(nèi)的開關(guān)設(shè)備與監(jiān)測設(shè)備裝設(shè)接口，并接入光纖通信網(wǎng)，實現(xiàn)了遙測、遙信、遙控功能，充分提高了系統(tǒng)的自動化管理水平。

（2）10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)安裝應(yīng)用后，實現(xiàn)了對配電網(wǎng)的設(shè)備升級和優(yōu)化，充分提高了配網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和魯棒性，降低了配電網(wǎng)的故障概率，減少了配電網(wǎng)故障所帶來的損失，同時大大減少了因設(shè)備故障、檢修和維修而停電的時間。

（3）通過配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的安裝應(yīng)用，大大縮短了故障排查時間，能迅速確定故障發(fā)生位置，并由相關(guān)技術(shù)人員迅速前往維修，大大提高了工作效率；同時可以確保維修技術(shù)人員在監(jiān)控保障下進行維修，確保了工作人員的安全性。

（4）10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)安裝應(yīng)用后，配電網(wǎng)的各項相關(guān)運行參數(shù)都在運行監(jiān)測中，實現(xiàn)了對配電網(wǎng)整體運行狀態(tài)的動態(tài)控制和無功補償，同時提高了配電網(wǎng)的功率因數(shù)，達到了降低網(wǎng)損、提高電能利用率的目的。

（5）10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)安裝應(yīng)用后，大大減少了稷山縣電網(wǎng)的停電次數(shù)和停電時間，以及電力客戶因停電而遭受的經(jīng)濟損失和時間損失，為廣大電力用戶提供了更為優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。

3 結(jié)語

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是指利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息等，構(gòu)成完整的自動化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理，它是集實時配電自動化與配電管理于一體的系統(tǒng)。稷山供電公司通過應(yīng)用10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，提升了該公司的電力信息化水平，大大改善了該公司的供電服務(wù)質(zhì)量，取得了很好的效果。

［1］朱訓(xùn)林，陳偉.10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)［J］.自動化應(yīng)用，2013（6）：106－107.

［2］胡剛，郭航志.10kV配網(wǎng)自動化的推廣與應(yīng)用［J］.中國電力教育，2010（S2）：294－296.

［3］張仕利.關(guān)于10kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計問題的思考［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2013（21）：255－256.

［4］于立濤，朱中華，王文龍.10kV饋線快速保護方案［J］.電力建設(shè)，2011（2）：62－65.

［5］韓紫華.10kV配網(wǎng)自動化應(yīng)用［J］.中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2014（11）：200－201.