配電自動(dòng)化系統(tǒng)常見模型的比較與最優(yōu)方案的選擇

劉寧寧

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，配電系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程不斷加快，文章簡(jiǎn)要分析比較了當(dāng)前比較常見的集中配電自動(dòng)化系統(tǒng)模型，并提出了基于GPRS通訊的新型配電自動(dòng)化系統(tǒng)，研究了其整體的規(guī)劃與實(shí)施，旨在為推進(jìn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化系統(tǒng)；常見模型；最優(yōu)方案

前言

配電自動(dòng)化是電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容，尤其對(duì)于城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)來(lái)說(shuō)，配電自動(dòng)化對(duì)實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)配電穩(wěn)定有著重要的意義，當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)改造工程初見成效，許多地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了配電自動(dòng)化，但需要明確的是，我國(guó)大部分地區(qū)配電自動(dòng)化的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，仍然存在著一些技術(shù)問題，基于以上，文章簡(jiǎn)要研究了配電自動(dòng)化系統(tǒng)常見模型的比較和最優(yōu)方案的選擇。

1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)常見模型比較

1.1 分散智能控制方式

分散智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是在通信突然中斷的過程中，系統(tǒng)能夠按照預(yù)先設(shè)定的故障結(jié)局方案進(jìn)行故障處理，及時(shí)恢復(fù)送電，在解決故障的過程中不需要依賴于通信，就地就能夠?qū)崿F(xiàn)故障處理，并能夠?qū)⒐收习l(fā)生到恢復(fù)的整個(gè)過程通過通信傳遞到系統(tǒng)中。

分散智能控制配電自動(dòng)化系統(tǒng)共分為三層：第一層是主站層，主要功能是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)度和配電一體化，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；第二層主要是由配電網(wǎng)子站RTU手機(jī)環(huán)網(wǎng)若干終端信息并將其傳送到主站；第三層的主要功能是通過智能化永磁機(jī)構(gòu)重合器來(lái)配置配電網(wǎng)廣域繼電保護(hù)終端，繼電保護(hù)終端為PFTU，PFTU有如下幾個(gè)功能：（1）階段保護(hù)、故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)、遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)等保護(hù)功能；（2）用于通信的通信通道，例如光纖、GPRS等；（3）繼電保護(hù)系統(tǒng)，主要功能是在線修改保護(hù)方式和整定值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)；（4）能夠進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)控制[1]。

在配置的過程中，兩個(gè)變電站需建成手拉手式的環(huán)網(wǎng)，這樣就能為用戶提供雙電源供給，安裝在各個(gè)分歧的重合器能夠有效隔離分歧故障，這樣就不會(huì)影響到整個(gè)線路的正常供電，即使一個(gè)變電站停止運(yùn)行也不會(huì)影響到整個(gè)線路的供電。

1.2 重合器電流型故障隔離方式

以10kV線路輻射網(wǎng)供電為例，在變電所出口設(shè)置重合器，之后分別裝設(shè)兩個(gè)分段器，在正常情況下，重合器和兩個(gè)分段器都處于閉合狀態(tài)，整個(gè)線路運(yùn)行正常當(dāng)中間分段器負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，其會(huì)感受到故障電流并完成計(jì)數(shù)，這時(shí)就會(huì)引起重合器的跳閘，重合器在延時(shí)后會(huì)進(jìn)行重合，如果中間分段器負(fù)荷區(qū)域發(fā)生的是瞬間故障，則重合成功，如果出現(xiàn)永久故障，中間的分段器就會(huì)再次感受到故障電流，則會(huì)重復(fù)進(jìn)行二次計(jì)數(shù)，如果出現(xiàn)線路失電，則故障區(qū)域的分段器分閘閉合以排除故障區(qū)域，此時(shí)重合器進(jìn)行第二次重合，排除分段器故障區(qū)域后，重合器閉合成功，整個(gè)配電線路正常供電。

重合器電流型故障隔離方式主要利用的是重合器切斷故障電流的能力，能夠有效的隔離故障，配出故障區(qū)域，避免了因某一個(gè)分段器區(qū)域故障造成整個(gè)線路的運(yùn)行故障，同時(shí)這種故障隔離方式還能夠減少重合器開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)。但需要注意的是，這種故障隔離功能的實(shí)現(xiàn)是建立在延時(shí)的基礎(chǔ)上，如果分段過多，很可能導(dǎo)致各個(gè)保護(hù)極差配合困難，當(dāng)分段重合器配置過多，則出線開關(guān)延時(shí)越長(zhǎng)，這就會(huì)影響整個(gè)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行[2]。

1.3 重合器電壓型故障隔離方式

將變電站的饋線設(shè)置線路斷路器（CB1）、線路分段開關(guān)（FD1、FD2、FD3）和聯(lián)絡(luò)開關(guān)5個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣就能將整個(gè)饋線分成四段，CB1的主要功能是通過配置的繼電保護(hù)裝置來(lái)切除相應(yīng)的故障電流，LD的主要功能是實(shí)現(xiàn)饋線與對(duì)側(cè)變電站饋線之間的聯(lián)絡(luò)，分段開關(guān)的主要功能是將整個(gè)饋線分段，其主要?jiǎng)幼鳛椋海?）當(dāng)期分段開關(guān)兩側(cè)失壓，其會(huì)瞬間進(jìn)行自動(dòng)合閘；（2）當(dāng)分段開關(guān)的一側(cè)帶電，而另一側(cè)不帶電時(shí)，其會(huì)延時(shí)自動(dòng)分閘，時(shí)間為x秒；（3）在合閘之后，有電檢出時(shí)間為y苗，如果y大于x，則表示為正常狀態(tài)；如果y小于x，則表示出現(xiàn)故障，且為永久故障，之后再次出現(xiàn)失壓時(shí)，重合閘將永久分閘。

重合器電壓型故障隔離方式優(yōu)點(diǎn)為：（1）負(fù)荷開關(guān)作為分段開關(guān)，成本低廉；（2）通過事先設(shè)定的程序進(jìn)行工作，避免了復(fù)雜的繼電整定配合；（3）能夠適應(yīng)不具備信道條件的配電網(wǎng)。重合器電壓型故障隔離方式缺點(diǎn)有：（1）恢復(fù)供電所需時(shí)間較長(zhǎng)；（2）在切除永久故障的過程中，備供線路要重合一次，且受到一次短路電流沖擊，主供線路則要重合兩次受到兩次沖擊；（3）重合器電壓型故障隔離方式需要對(duì)改進(jìn)現(xiàn)有的保護(hù)裝置和重合閘裝置，使其能夠適應(yīng)動(dòng)作邏輯。

1.4 集中智能控制方式

集中智能控制方式主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控終端組成，監(jiān)控終端的設(shè)備能夠有效監(jiān)測(cè)到故障信號(hào)以及開關(guān)動(dòng)作的情況，通過預(yù)先設(shè)置的電網(wǎng)拓?fù)浞治鰜?lái)判斷出具體故障的區(qū)段，之后通過遠(yuǎn)程控制操作將故障的區(qū)域進(jìn)行隔離，最后恢復(fù)整個(gè)線路的正常供電。集中智能控制方式是一種比較理想的方案，但整個(gè)過程較為復(fù)雜，需要大量的FTU設(shè)備支持，但FTU設(shè)備工作的穩(wěn)定性還沒有得到大量的實(shí)踐證明[3]；此外，集中智能控制方式需要大量廣域通信連接的支持，這就會(huì)帶來(lái)極大的通訊系統(tǒng)的維護(hù)工作量，這不符合我國(guó)一些中小城鄉(xiāng)配電系統(tǒng)的人力資源配置；最后，這種方案的造價(jià)十分高昂，性價(jià)比不高。

2 基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 GPRS通信方式

GPRS是在GMS系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種通訊方式，其能夠幫助GSM用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分組形式，有著永久在線、傳輸迅速、Internet連接等等優(yōu)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)的傳輸十分迅捷，效率較高且成本較低。

GPRS系統(tǒng)能夠適用于范圍較廣、數(shù)據(jù)反映要求較高的場(chǎng)所，這種通訊方式十分可靠，能夠準(zhǔn)確、客觀、快速的判斷出故障并及時(shí)將之隔離，對(duì)真正實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)配電自動(dòng)化有著重要的意義。

2.2 整體規(guī)劃

基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)共分為兩層，第一層是調(diào)配一體化系統(tǒng)或?qū)Ｓ玫恼{(diào)配系統(tǒng)，是整個(gè)配電系統(tǒng)的主站層，是實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)；第二層是智能化永磁機(jī)構(gòu)重合器，是整個(gè)配電系統(tǒng)的底層單元，其能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)配電系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠根據(jù)電壓電流的實(shí)際觀測(cè)狀態(tài)判斷出故障具體發(fā)生的位置，之后通過光纖網(wǎng)絡(luò)或GPRS通信將信息傳送到主站中，主站系統(tǒng)自動(dòng)化配電軟件會(huì)進(jìn)行故障的診斷、隔離，并對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重組。

2.3 分步實(shí)施

（1）分散智能化的實(shí)現(xiàn)：分散智能化的主要特點(diǎn)是不依賴于通信，選用帶有繼電保護(hù)功能并且能夠獨(dú)立處理故障的用詞機(jī)構(gòu)重合器，這就能夠就地處理故障，及時(shí)回復(fù)送電，不再依賴于通信[4]，通過GPRS通信能夠自動(dòng)就地處理事故，也可以適當(dāng)采用分段器；（2）建設(shè)通信網(wǎng)、通信主站、通信子站，最后簡(jiǎn)稱基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

信息技術(shù)為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力，文章簡(jiǎn)要分析了四種配電自動(dòng)化系統(tǒng)的常見模型，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，最終提出了基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，并簡(jiǎn)述了其具體的實(shí)現(xiàn)方案，旨在為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇浩益，賀偉明，吳小勇，等.配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過程中的關(guān)鍵問題及系統(tǒng)運(yùn)行健康度模型[J].智能電網(wǎng)，2014，3：49-53.

[2]蘇浩益，賀偉明，吳小勇，等.配電自動(dòng)化系統(tǒng)中無(wú)線通信方式優(yōu)選模型[J].電力信息與通信技術(shù)，2014，3：29-34.

[3]薛威.整流變電站配電自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].吉林大學(xué)，2010.

[4]魏永勝.配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造模型分析—集SCADA、饋線自動(dòng)化、配電管理自動(dòng)化功能于一體[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，1：152-153+155.