配電自動(dòng)化的應(yīng)用研究

王官濤

摘要 ：本文首先引入配電自動(dòng)化的相關(guān)定義和技術(shù)特點(diǎn)，然后分析了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，并對(duì)該自動(dòng)化系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用功能進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 ：配電自動(dòng)化 系統(tǒng) 功能

1、配電自動(dòng)化概述

1.1 相關(guān)定義

配電網(wǎng)自動(dòng)化是近幾年來電力應(yīng)用技術(shù)的新型技術(shù)，主要涉及中低壓電網(wǎng)，作用對(duì)象是電力經(jīng)營(yíng)用電企業(yè)。配電自動(dòng)化是一個(gè)龐大復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關(guān)的全部功能數(shù)據(jù)流和控制，是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、計(jì)量和供電部門的工作管理有機(jī)地融合在一起，改進(jìn)供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負(fù)責(zé)的關(guān)系，以合理的價(jià)格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經(jīng)濟(jì)性最好，企業(yè)管理更為有效。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

配電網(wǎng)自動(dòng)化不僅僅簡(jiǎn)單是配電線路及其所相應(yīng)的設(shè)備，還有同通訊、計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用、電力（負(fù)荷）監(jiān)控、節(jié)能、電網(wǎng)規(guī)約等。其特點(diǎn)首先表現(xiàn)為可靠性，能保證安全的供電網(wǎng)絡(luò)，包括電源點(diǎn)應(yīng)保證電力輸送線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，開關(guān)變壓器等設(shè)施的可靠性。其次是能對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)配電網(wǎng)所需的信息進(jìn)行處理，對(duì)各種信息的上發(fā)下傳，及時(shí)反應(yīng)運(yùn)行狀況和事故的處理分析，并對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)判斷和隔離。第三是智能性。能對(duì)電能進(jìn)行調(diào)整，對(duì)用電負(fù)荷的控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。通過對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)的自動(dòng)化改造，可以減少故障線路的停電時(shí)間和停電范圍，通過合理的負(fù)荷分配和智能調(diào)度還可以進(jìn)一步提高供電質(zhì)量，降低電能損耗。

2、配電自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配電自動(dòng)化的內(nèi)容和特點(diǎn)決定了配電自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)分層分級(jí)分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，遵循開放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設(shè)計(jì)，按照一個(gè)城區(qū)全部實(shí)施設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)可分為配調(diào)中心層、變電站層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層。

2.1 配調(diào)中心層

配調(diào)中心局域網(wǎng)是配網(wǎng)自動(dòng)化的調(diào)度中心（中心主站），由共享同一數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化不同功能的工作站及服務(wù)器組成，是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的最高層，采用高速以太網(wǎng)雙機(jī)配置、互為備用，系統(tǒng)硬件設(shè)備及接口符合國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。操作系統(tǒng)可選用中文Window200O網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)之可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化軟件操作，包括數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、人機(jī)交互軟件、通信軟件、分布式的配電監(jiān)控、管理應(yīng)用軟件。

2.2 變電站層

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第二層網(wǎng)絡(luò)該網(wǎng)絡(luò)利用各變電站原有的一路通道，光纖、電纜、載波、微波均可，是配調(diào)中心主站與各變電站子站通信的城域網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)SCADA功能及部分故障處理功能。變電站層的實(shí)現(xiàn)有可利用現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)，僅增加一套現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)動(dòng)通信單元（或一發(fā)雙收）。變電站層的設(shè)計(jì)是為了進(jìn)行信息分層，減少中心層負(fù)擔(dān)和底層對(duì)中心層的依賴，二是因故障處理需遙控變電站（開閉所）出口斷路器，它的實(shí)現(xiàn)必須通過安裝在變電站的終端單元。

2.3 中壓網(wǎng)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第三層，該網(wǎng)絡(luò)由變電站子站、饋線出口保護(hù)FTU、分段開關(guān)FTU、開閉所FTU、配電變壓器FTU組成，是以中壓IOkV電力網(wǎng)絡(luò)為依托的中壓監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)絡(luò)。所以這層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施是配電自動(dòng)化是否成功的關(guān)鍵，其中的難點(diǎn)是通信方式和系統(tǒng)控制方式的選擇，小電流接地選線定位。這層網(wǎng)絡(luò)完成配網(wǎng)自動(dòng)化的主要的數(shù)據(jù)交換及控制，是配網(wǎng)自動(dòng)化的核心網(wǎng)絡(luò)。

2.4 低壓網(wǎng)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第四層網(wǎng)絡(luò)是面向10kV/0.4kV配電變壓器低壓側(cè)的低壓數(shù)據(jù)網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)由各配電變壓器的低壓側(cè)出發(fā)，到各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)結(jié)束。由于絕大部分用戶是低壓用戶，且國(guó)家對(duì)99.99%供電可靠性的統(tǒng)計(jì)即將要求到0.4kV，“一戶一表”也正在全面推行，故最終的低壓網(wǎng)的配電自動(dòng)化必將是抄表、負(fù)荷管理、SCADA、需方管理（DSM）集成為一體的系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的測(cè)量與控制，如自動(dòng)抄表、負(fù)荷控制，并通過中壓網(wǎng)、城域網(wǎng)與配網(wǎng)自動(dòng)化中心主站通信。

3、配電自動(dòng)化的功能

3.1 配電網(wǎng)工作運(yùn)行管理功能

工作運(yùn)行管理功能包括自動(dòng)制圖、設(shè)備管理和地理信息系統(tǒng)。自動(dòng)繪圖、設(shè)備管理、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用目的是形成一個(gè)具有空間概念（地理環(huán)境信息）和基礎(chǔ)信息（電網(wǎng)資料）的分層管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，既能方便地查詢和管理，又為電網(wǎng)運(yùn)行管理提供一個(gè)有效的、可操作的具有地理信息的網(wǎng)絡(luò)模型。在以地理圖為背景繪制的單線圖上，分層顯示變電站、線路、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)直至電桿路燈，用電的地理位置和有關(guān)設(shè)備的屬性信息。為配電系統(tǒng)自動(dòng)化提供靜態(tài)背景畫面，接受配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)信息，提供動(dòng)態(tài)圖層，進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新和維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。提供實(shí)時(shí)可操作畫面，彈出報(bào)警畫面，顯示故障停電區(qū)域，作事件記錄。對(duì)配網(wǎng)設(shè)備的資產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工、檢修等進(jìn)行有效的管理，為配電管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，支持系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)和其它子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

3.2 配電網(wǎng)線耗計(jì)算和電壓管理功能

根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓和無功大小，控制電容器的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到無功就地平衡，減小線路損耗。根據(jù)配電網(wǎng)電壓、功率因數(shù)或無功電流等參數(shù)，自動(dòng)控制無功補(bǔ)償電容器投切和變壓器有載調(diào)壓開關(guān)分接頭的檔位，實(shí)現(xiàn)電壓、無功自動(dòng)閉環(huán)控制。正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括對(duì)饋線、桿上變壓器、箱式變壓器等設(shè)備的電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)及電能數(shù)量等數(shù)據(jù)）的遠(yuǎn)方測(cè)量、設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)方監(jiān)視、開關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)方控制。還有自動(dòng)抄表，掉電報(bào)告收取，故障診斷，故障定位，故障自動(dòng)隔離，負(fù)荷轉(zhuǎn)移，恢復(fù)供電控制和現(xiàn)場(chǎng)故障檢修安排，檢修操作票管理和事故報(bào)告存檔，事故處理信息交換等功能。

3.3 配電系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能

該功能屬于配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的基本功能，通過不同的通訊手段對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的饋線自動(dòng)化設(shè)備和配電站內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（遙測(cè)、遙信）、報(bào)警、狀態(tài)監(jiān)視、遙控、遙調(diào)、事件順序記錄、趨勢(shì)曲線、事故追憶、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和制表打印等，并與EMS和負(fù)荷管理系統(tǒng)留有接口，實(shí)現(xiàn)饋線開關(guān)的遠(yuǎn)方遙控，采集用戶端的相關(guān)參數(shù)。對(duì)主接線圖和GIS系統(tǒng)的地理接線圖中線路圖動(dòng)態(tài)著色、地理接線圖與信息集成等功能。

3.4 配電網(wǎng)故障診斷、負(fù)荷轉(zhuǎn)移以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能

電纜系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過通訊網(wǎng)絡(luò)將故障信息傳送到主站，經(jīng)故障診斷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移功能判斷后將現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作和處理。該功能屬于配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的基本功能，其功能應(yīng)包括架空線路和電纜網(wǎng)絡(luò)的故障處理兩部分，其實(shí)施方法有不同之處。當(dāng)饋線發(fā)生相間短路故障或單相接地短路故障，由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（分段和聯(lián)絡(luò)開關(guān)）自動(dòng)判斷饋線故障區(qū)段，自動(dòng)將故障區(qū)段隔離，并恢復(fù)對(duì)非故障區(qū)段用戶的供電。

3.5 配電網(wǎng)設(shè)備檢修功能和施工管理功能

在進(jìn)行施工、檢修、搶修等工作前，系統(tǒng)能夠編制打印工作票。根據(jù)工作票制度的相關(guān)規(guī)定，自動(dòng)開列工作內(nèi)容、實(shí)施日期時(shí)間、估計(jì)完成時(shí)間、參加人員、工作注意點(diǎn)等有關(guān)內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工作任務(wù)單，制訂施工計(jì)劃并實(shí)行施工管理。開列施工圖，自動(dòng)生成停電范圍，并對(duì)所影響用戶進(jìn)行預(yù)告。進(jìn)行施工流程管理，施工結(jié)束后，對(duì)相關(guān)設(shè)備檔案進(jìn)行更新，并對(duì)完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

4、結(jié)語

雖然配電自動(dòng)化具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是配電自動(dòng)化的實(shí)施還需要考慮到資金的投入產(chǎn)出問題，因地制宜，合理的利用現(xiàn)有網(wǎng)架的基礎(chǔ)，統(tǒng)一規(guī)劃，分布實(shí)施，避免盲目的進(jìn)口，過度超前，造成不必要的浪費(fèi)。

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