試論城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)

張萃　李鵬剛

摘 要：隨著我國電力事業(yè)的高速發(fā)展，社會(huì)對供電質(zhì)量和供電的可靠性的要求越來越高。電網(wǎng)改造將使配網(wǎng)自動(dòng)化和其可靠性面臨著空前未有的發(fā)展機(jī)遇，因此，配電網(wǎng)自動(dòng)化將會(huì)引起人們很大的重視，很好的滿足現(xiàn)代化建設(shè)的供電需求。文章介紹了配電網(wǎng)的概念及其意義，對城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)及在實(shí)際應(yīng)用的注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動(dòng)化 供電需求 城區(qū)配電網(wǎng) 自動(dòng)化建設(shè)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0174-02

隨著社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民迫切希望得到安全、可靠、高效、低耗的電能以及快捷、方便等全方位的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，用戶對供電質(zhì)量提出了越來越高的要求。電力系統(tǒng)為了真正滿足人民和社會(huì)的需要，不僅需要配置強(qiáng)大的輸電網(wǎng)和充足的電源，而且還需要的配電可靠性。配電網(wǎng)向用戶供電，本著能源消耗經(jīng)濟(jì)化、價(jià)格合理便宜化及運(yùn)行管理有效化的原則，它背負(fù)的使命就是保障供電的質(zhì)量和安全。城區(qū)配電網(wǎng)的主要面向?qū)ο笫谴蟊娪脩?，配電網(wǎng)的安全可靠以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題越來越受到社會(huì)的關(guān)注，因此，在這樣的背景環(huán)境下，城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)快速的發(fā)展壯大。

1 配電自動(dòng)化的概念

配電自動(dòng)化（DA）是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，其目的是提高供電可靠性，改進(jìn)電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于配電自動(dòng)化已經(jīng)收到很多發(fā)達(dá)國家的重視，形成了饋線分段開關(guān)測控、集變電站自動(dòng)化、電容器組調(diào)節(jié)控制、遠(yuǎn)方抄表以及用戶負(fù)荷控制等功能為一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)。

配電自動(dòng)化的廣義概念包括基于GIS的配電管理和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的運(yùn)行自動(dòng)化DA，具體指的是能夠完成一切單一或者綜合的配電運(yùn)行和管理自動(dòng)化功能的系統(tǒng)。起于80年代末，配電自動(dòng)化是由美國為代表的幾個(gè)發(fā)達(dá)國家慢慢發(fā)展的，發(fā)展到今天，它的內(nèi)容也發(fā)生了很大的改變，具體可以用四個(gè)層面來概括：一是變電站自動(dòng)化，它具體指的是只和配電有關(guān)的內(nèi)容；二是配電管理系統(tǒng)（又被稱為DMS主站）；三是饋線自動(dòng)化；四是需求用戶的自動(dòng)化管理等。

配電自動(dòng)化的狹義概念是以SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完成配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化功能，可以用饋線自動(dòng)化FA+SCADA表示，又稱為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)意義

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)作為最后一個(gè)環(huán)節(jié)面向用戶提供用電，提供經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)和安全可靠的供電輸送給用戶，較高的配電網(wǎng)建設(shè)水平顯得尤為重要。城市配網(wǎng)自動(dòng)化是一種系統(tǒng)化、綜合性的項(xiàng)目工程，要求必須是可靠的設(shè)備和方案的有機(jī)結(jié)合才能構(gòu)成成功的配網(wǎng)自動(dòng)化，因此，城市配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的意義遠(yuǎn)大。

（1）實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，確保供電可靠性。配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有利于確保電力用戶用電的時(shí)效性，滿足用電需求，前提是保證供電可靠性；在配電網(wǎng)正常工作的情況下，通過配網(wǎng)運(yùn)行工況，有利于優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式；配網(wǎng)自動(dòng)化能夠避免高峰低谷，符合高新技術(shù)裝備和用戶對家用電器的需求和諧波對用戶產(chǎn)生的不良影響；能夠較大幅度的減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)費(fèi)用，有利于提高配電網(wǎng)設(shè)備的可靠性和運(yùn)行能力；不僅能夠提高設(shè)備的故障判斷能力、遇到緊急問題時(shí)自動(dòng)隔離故障，以及自動(dòng)恢復(fù)非故障線路的供電條件，正是由于配電網(wǎng)自動(dòng)化采用了自動(dòng)化設(shè)備，當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者運(yùn)行異常的情況下，可以快速隔離故障區(qū)段，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)非故障區(qū)域用戶的供電，減少了用戶的停電時(shí)間，縮小了停電面積；使用自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)的方式，不僅能夠提高設(shè)備的使用率，而且還可以提高企業(yè)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，給用戶帶來自動(dòng)化便捷的用電信息服務(wù)；另外，配電網(wǎng)自動(dòng)化的使用能夠有效控制用電負(fù)荷，提高設(shè)備裝備的使用率。

（2）為了適應(yīng)“科技興電”的大趨勢，必須加快配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。隨著城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，城區(qū)用戶用電量的增加和用電負(fù)荷的快速增長，供電服務(wù)范圍的越來越大，城區(qū)電網(wǎng)的布局也越來越復(fù)雜化，從而大大加劇了電網(wǎng)故障的發(fā)生率，相比城區(qū)以前的配電網(wǎng)科技含量的低水平，導(dǎo)致其配電網(wǎng)的維護(hù)運(yùn)行工作量的提高，面對電網(wǎng)管理的復(fù)雜化，技術(shù)含量低的運(yùn)行維護(hù)人員不能完成這項(xiàng)任務(wù)，因此，在這種情況下阻礙了配電網(wǎng)自動(dòng)化的快速發(fā)展，安全供電服務(wù)業(yè)也不能得到用戶的滿意?！翱萍寂d電”不僅能夠?qū)崿F(xiàn)減員增效的功效，而且還是電力公司快速發(fā)展的成功出路。配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的戰(zhàn)略實(shí)行“科技興電”，促使了企業(yè)加大對配網(wǎng)自動(dòng)化的投入建設(shè)。

（3）為了提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足人民生活的需求，提升配電服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化建設(shè)。改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人民生活水平的質(zhì)量要求越來越高，同時(shí)，對供電的安全可靠性和供電質(zhì)量也逐步提高。為了快速適應(yīng)人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，通過科技創(chuàng)新，提高供電可靠性，建設(shè)現(xiàn)代化式的城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)是唯一出路。意識(shí)到實(shí)現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化工程的重要意義，我們需要把此類工程放到重要位置，并實(shí)行有效的措施強(qiáng)化城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。

3 城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)

3.1 城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化具有包括開閉所、饋線自動(dòng)化、小區(qū)配電所、電容組以及配電變壓器等具有自動(dòng)化檢測的功能，具體指的是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)代通信技術(shù)對電網(wǎng)工作的設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)方監(jiān)視、測量及控制等的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。配電網(wǎng)自動(dòng)化的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)是，當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)比較大時(shí)，電網(wǎng)中心主站會(huì)自動(dòng)設(shè)置分站，目的是增強(qiáng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。

3.2 城市配電網(wǎng)自動(dòng)化的組成部分

（1）配電網(wǎng)自動(dòng)化的中心主站。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主站采用100MNT

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持平臺(tái)符合了三個(gè)特性：開放性；實(shí)用性；可靠性。主站的核心部分是計(jì)算機(jī)及其有關(guān)程序，其他組成部分包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、大屏幕顯示器；前置機(jī)、各種監(jiān)控工作站、通信機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和路由器，每個(gè)部分的功能是根據(jù)各個(gè)工作站的實(shí)際要求進(jìn)行工作的。

（2）配電網(wǎng)自動(dòng)化的監(jiān)測、監(jiān)控終端。

配電網(wǎng)自動(dòng)化的監(jiān)測、監(jiān)控終端的功能包括采集信息并整合、事件記錄和上報(bào)、接受和執(zhí)行指令、閉鎖、通信以及電源斷電保護(hù)等。其終端由是三個(gè)部分組成，分別為：配變終端（又簡稱TTU）、饋線終端（FTU）及常規(guī)終端（RTU）。配變終端主要是采集配電變壓器的數(shù)據(jù)，具體有功率和無功率，以及電壓、電流、停電狀態(tài)、電流超限記錄、功率因數(shù)、有無功率和壓力等；饋線終端的主要工作就是收集柱上開關(guān)的數(shù)據(jù)，例如：電流和開關(guān)控制狀態(tài)；常規(guī)終端是采集開閉所的數(shù)據(jù)，有連接方式、各路斷開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)的控制狀態(tài)、開關(guān)的聯(lián)絡(luò)方式、開閉所的溫度、保護(hù)狀態(tài)和濕度等。此外，非遙控控制的配網(wǎng)終端又包含了三個(gè)控制設(shè)備，分別是：分段器、重合器和重合分段器。

（3）配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信功能。

作為配電網(wǎng)自動(dòng)化程度的一個(gè)重要部分是通信能否達(dá)到自動(dòng)化的要求標(biāo)準(zhǔn)，考慮到城區(qū)的特殊性，城區(qū)的配電網(wǎng)采取的通訊方式應(yīng)有實(shí)際使用效果來決定的。通常情況下，配電網(wǎng)的通信方式包括電話線、光纖、微波、電力線載波、無線電和同軸電纜等。作為城區(qū)規(guī)劃電網(wǎng)比較經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的辦法是音頻有線，它的通信設(shè)置和各通信終端的連接沒有特殊的要求，其造價(jià)相對低并容易實(shí)現(xiàn)，易受到環(huán)境的影響，特別是和高壓配電線路共同架設(shè)，由此造成的強(qiáng)磁場和高壓的強(qiáng)電場嚴(yán)重干擾到通訊線的運(yùn)行。光纖通訊方式是城區(qū)配電網(wǎng)通信最常使用的方式，它的特點(diǎn)是不受外界環(huán)境條件的干擾且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性強(qiáng)，也可以使用數(shù)據(jù)和圖像的方式進(jìn)行通信。電力載波作為電力系統(tǒng)最常用的一種通信方法，其最主要的特性是沒有斷點(diǎn)的線路設(shè)置，原因是由于線路上多臺(tái)配電變壓器以及線路的柱上開關(guān)的斷點(diǎn)，使載波通信在配電線路中使用受到了較大的影響。短距離連接的通信方式一般采用同軸電纜。通信接口使用485，大大加強(qiáng)了通信的傳輸質(zhì)量。微波通信、擴(kuò)頻通信對于高樓林立的城市配電網(wǎng)，效果不佳。無線通信、音頻通信通常作為我國負(fù)荷控制的應(yīng)用領(lǐng)域，在城市應(yīng)用效果得到充分證實(shí)，可以用于時(shí)效性不高的監(jiān)測數(shù)據(jù)通信。綜上所述，通信方式的使用選擇，必須滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)測、監(jiān)控終端和主站系統(tǒng)的特定的要求。

3.3 配電網(wǎng)自動(dòng)化方案

（1）環(huán)網(wǎng)式電纜方案。

環(huán)網(wǎng)式電纜方案主要使用在人口密集或城市繁華的商業(yè)區(qū)，把電纜作為配電的主干線，其主體是環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，并根據(jù)用戶的數(shù)量要求決定出現(xiàn)回路數(shù)的數(shù)量，一般采用二進(jìn)四出的原則，一旦進(jìn)出線回路比較大時(shí)，可相應(yīng)的轉(zhuǎn)變?yōu)殚_閉所。環(huán)網(wǎng)柜通常是以負(fù)荷開關(guān)和熔斷器相配套的，如果一路電源出現(xiàn)故障，同時(shí)兩一路的電源會(huì)快速轉(zhuǎn)到母線，恢復(fù)正常的供電狀態(tài)。作為開閉所監(jiān)控系統(tǒng)的一種通信方式，以電話線和光纖為主，這種通信方式和放設(shè)電纜一起設(shè)置，目的是降低干擾。還網(wǎng)柜在城市主干道中是一種非常好的使用方案，關(guān)鍵是其具有運(yùn)行環(huán)境好和外界影響因素比較少的特點(diǎn)。

（2）輻射型配電網(wǎng)方案。

輻射型配電網(wǎng)的控制設(shè)備主要收到變電所主開關(guān)的保護(hù)，其的應(yīng)用范圍通常包括農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)以及城郊的單電源供電，配電線路為了滿足自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)供電的目的，采用了分段器保護(hù)和多級重合器保護(hù)。

（3）架空線路方案。

城市架空線路方案是被大多數(shù)應(yīng)用在城市道路規(guī)模比較大，環(huán)境相對好的地區(qū)，由于城市道路兩側(cè)的相對寬廣，這種方案主要采用以架空絕緣導(dǎo)線和裸線架空導(dǎo)線為主，通常設(shè)置的雙回路，輸電路線上配置的配電變壓器或者雙電源的選擇是依據(jù)用戶的需求決定的。架空線路一般情況下采用雙電源環(huán)網(wǎng)供電方式，其具體的特點(diǎn)是布置形式靈活、結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備一般都集中在戶外安裝，因此，受外界環(huán)境的影響非常大。正常條件下，由甲電源供電，乙電源開關(guān)為開路運(yùn)行。當(dāng)情況異常時(shí)，由乙電源供電。架空線路方案可以再劃分為分段器型、重合器型，即由重合器、分段器、重合分段器作為控制單元，實(shí)現(xiàn)控制。

（4）低壓380/220V式的配電網(wǎng)自動(dòng)化方案。

380/220V式的低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化方案，必須要進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，其才是配電網(wǎng)自動(dòng)化的不可忽視的組成部分，一般情況下，這種方案在我國的使用幾率很小低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的解決方案有兩個(gè)，分別是：當(dāng)考慮到計(jì)算的情況下，采用低壓側(cè)連接兩臺(tái)配電變壓器或者多臺(tái)，同樣使用低壓連接開關(guān)，從而組成了屬于低壓式的多電源設(shè)置，達(dá)到了輕負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)移目的。

4 配電網(wǎng)自動(dòng)化在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)大多數(shù)案例驗(yàn)證，70%左右歸因于瞬時(shí)性故障，因此，在一定條件下，配電線路中的線路開關(guān)應(yīng)投入一次重合裝置，假如出現(xiàn)合閘于永久故障的線路，開關(guān)會(huì)自動(dòng)加速動(dòng)作斷開。

（2）一般情況下，由于季節(jié)的外部因素，電網(wǎng)故障出現(xiàn)在夏天和冬天的幾率比較大。夏季天氣突變情況比較大，造成降溫負(fù)荷幅度大，不僅會(huì)造成無功率和配電容量不足嚴(yán)重阻礙了配網(wǎng)的正常工作，而且也是對配電網(wǎng)的再一次檢驗(yàn)。與此同時(shí)，調(diào)度操作人員的工作也變的相當(dāng)嚴(yán)峻，加大了電網(wǎng)設(shè)備的檢查，對配電自動(dòng)化系統(tǒng)的投入力度也增強(qiáng)了，所以，加強(qiáng)設(shè)備的巡視檢查工作顯得非常重要，應(yīng)做到：及時(shí)預(yù)測問題，遇到問題早發(fā)現(xiàn)、早處理等。

（3）配電網(wǎng)自動(dòng)化可以有效的對自動(dòng)化系統(tǒng)誤報(bào)或者漏報(bào)信號的情況實(shí)行適當(dāng)?shù)慕鉀Q，具有找出原因，解決問題，真正意義上實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測的功能。因此，加強(qiáng)管理配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備，需要做到定期試驗(yàn)、定期檢查，保證配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備健康正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在未來幾年或者幾十年后，電網(wǎng)將會(huì)大大提高了電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)和配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的速度，因此，對提高供電的質(zhì)量和供電的可靠性也越來越重要。企業(yè)為了增強(qiáng)供電能力，減少用戶的停電時(shí)間，保證用戶使用的質(zhì)量，配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)是唯一出路。配電網(wǎng)自動(dòng)化是一種包含投資成本大、技術(shù)復(fù)雜化、面向廣泛化等特點(diǎn)的系統(tǒng)工程。在具體工作中必須要進(jìn)行周密的設(shè)置和規(guī)劃，有計(jì)劃、有步驟、分階段的實(shí)施完成。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭文強(qiáng).試論配網(wǎng)自動(dòng)化的重要性[J].沿海企業(yè)與科技，2010（3）：146-147.

[2] 曾貞.淺談城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)[J].學(xué)術(shù)·理論，2012（8）：303-304.

[3] 伏建華.淺談城區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014（11）：236.

[4] 宋太忠.城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化淺析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（20）：86.

[5] 徐春華.城市配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)闡述[J].廣東科技，2008（14）：113-114.

[6] 陳學(xué)敏.城市配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)研究[J].安徽電力職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）：44-47.

[7] 葛啟勝，賀瑛，嚴(yán)龍.城市配電自動(dòng)化建設(shè)探討[J].大眾用電，2014（12）.

[8] 向堯.城市配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的探討[J].通訊世界，2013（8）：84-85.