配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用研究

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 楊云溪

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配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用研究

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 楊云溪

【摘要】隨著供電需求的不斷增加，傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸顯露出了諸多問題和弊端，已無(wú)法滿足社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)供電質(zhì)量的高要求，急需通過配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用來改善目前的供電現(xiàn)狀，以提高供電質(zhì)量及供電可靠性。文章以某城市配電網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的具體應(yīng)用思路及方案，具有一定借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；自動(dòng)化系統(tǒng)；應(yīng)用

近些年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)供電質(zhì)量的要求越來越高，迫切需要通過應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)或者采取各種措施來提高供電可靠性，其中，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與建設(shè)就是提高供電質(zhì)量的有效途徑之一。配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以說是電力系統(tǒng)智能化及現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，其融合了計(jì)算機(jī)、電子、地理信息等多項(xiàng)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況及事故情況的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、保護(hù)控制、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等。從而保證配電網(wǎng)運(yùn)行效率、減少配電網(wǎng)故障機(jī)率、提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量及供電可靠性。雖然配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是我國(guó)電網(wǎng)未來發(fā)展的必經(jīng)之路，目前也取得了一定的成效，但由于我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)起步較晚，在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用方面必須存在著諸多的不成熟，還需要作進(jìn)一步深入探究，以促進(jìn)我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用嚴(yán)格為講分為兩種類型，一是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的新建，二是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的改造。其中，基于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)成本及整體效益考慮，多以配電網(wǎng)系統(tǒng)的升級(jí)、改造為主。因此，文章主要結(jié)合某城市配電網(wǎng)實(shí)際情況，提出具體的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的改造應(yīng)用方案，可為類似情況的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)提供一定的參考。

1　某城市配電網(wǎng)現(xiàn)狀

從2005 至2015 年十年間，該城市城網(wǎng)網(wǎng)供最大負(fù)荷、供電量以及全社會(huì)用電量穩(wěn)步增長(zhǎng)，進(jìn)而直接導(dǎo)致出現(xiàn)一些影響目前配電網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性和安全性的問題。

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，存在單輻射線路約占27％的比例，城市邊緣區(qū)域由于負(fù)荷密度低電源站點(diǎn)少致使配電網(wǎng)多為放射狀接線，線路運(yùn)行可靠性不高，負(fù)荷難以轉(zhuǎn)帶。配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，可靠性不高，線路分段少，停電檢修或事故處理停電范圍大，影響面廣；運(yùn)行方式缺乏靈活性。線路分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)點(diǎn)設(shè)置不合理，部分線路雖然是聯(lián)網(wǎng)線路，但聯(lián)絡(luò)點(diǎn)不在線路尾端，在線路分段停電檢修時(shí)無(wú)法轉(zhuǎn)帶線路負(fù)荷。

（2）設(shè)備水平。部分配電設(shè)備存在家族性缺陷，城網(wǎng)改造期間安裝的柱上開關(guān)、隔離刀閘普遍存在耐候性差，銹蝕嚴(yán)重，操作不靈活等問題。開關(guān)、隔離開關(guān)的配置不具備遠(yuǎn)、近地點(diǎn)遙控功能。

（3）配電網(wǎng)自動(dòng)化主站建設(shè)。配電網(wǎng)沒有根據(jù)城市電網(wǎng)建設(shè)同步進(jìn)行配電網(wǎng)自動(dòng)化主站的建設(shè)，未能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化控制功能。

因此，基于該城市的供電可靠性、穩(wěn)定性、安全性、持續(xù)性，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，有必要在該城市的配電網(wǎng)體系中應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

2　配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)

從該城市目前配電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及未來戰(zhàn)略發(fā)展考慮，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)實(shí)現(xiàn)以具體目標(biāo)：通過加裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜的方式，提高配電線路間的聯(lián)網(wǎng)水平；完成配電線路原有老式開關(guān)改造，加裝電動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)開關(guān)分合自動(dòng)操作，在配電線路故障時(shí)能夠自動(dòng)隔離，對(duì)非故障區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電；基于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電線路上開關(guān)的遠(yuǎn)程投切控制，并對(duì)開關(guān)分段的過程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視；具備多種方式互為補(bǔ)充的實(shí)時(shí)監(jiān)控模式；配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，達(dá)到“四遙”水平，積累數(shù)據(jù)并進(jìn)行高級(jí)分析。

3　配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用方案

3.1配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)形式

目前，城網(wǎng)大部分地區(qū)已經(jīng)組成了靈活的“環(huán)網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，在10 kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡(luò)中采用環(huán)網(wǎng)柜加裝FTU，和設(shè)置配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為一種新型配電智能化的建設(shè)內(nèi)容。在各環(huán)網(wǎng)柜上的FTU 通信通道與配電自動(dòng)化主站或子站系統(tǒng)相連。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，主站或子站根據(jù)FTU 送來的信息，經(jīng)過軟件運(yùn)算定位故障，并向環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷開關(guān)自動(dòng)發(fā)遙控命令，以達(dá)到隔離故障和恢復(fù)供電的目的。在正常情況下，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行電參數(shù)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)方控制和有關(guān)定值的遠(yuǎn)方切換。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓和無(wú)功大小，控制電容器的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到無(wú)功就地平衡，減少線路損耗。

3.2配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)主要主要包括以下組成部分。

（1）智能配電終端。將10KV 真空斷路器改造為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。隔離開關(guān)改造成三相一體式結(jié)構(gòu)，加裝電動(dòng)機(jī)構(gòu)。安裝CT、PT。通過智能配電終端控制器，實(shí)現(xiàn)斷路器、隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，接收遙控操作指令，執(zhí)行開關(guān)分合操作。安裝網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備，監(jiān)控開關(guān)操作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)視頻圖像數(shù)據(jù)的采集。

（2）3G 通信網(wǎng)絡(luò)。采用CDMA 3G 通信與光纖通信相結(jié)合的通信模式。解決配電現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差、數(shù)據(jù)傳輸速度低的問題。將3G 無(wú)線設(shè)備安裝在配電終端控制器內(nèi)，將網(wǎng)絡(luò)視頻圖像、智能配電終端控制數(shù)據(jù)，傳輸?shù)脚渚W(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)利用3G 帶寬，實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)視頻圖像的實(shí)時(shí)查看，達(dá)到遙視的效果。

（3）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用開放式、分布式體系結(jié)構(gòu)，以滿足系統(tǒng)的維護(hù)、擴(kuò)容和升級(jí)等方面的要求，系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器和工作站的所有內(nèi)部通信和所有與外部通信基于廣泛采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)恰當(dāng)?shù)伢w現(xiàn)出開放系統(tǒng)的概念。系統(tǒng)采用雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)間用冗余的，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)（LANs）連接起來，按功能模塊來分配服務(wù)器和工作站，劃分網(wǎng)段，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

根據(jù)《全國(guó)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案》，為了滿足智能配電網(wǎng)系統(tǒng)安全分區(qū)的要求，系統(tǒng)的典型邏輯結(jié)構(gòu)將整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)區(qū)：安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅲ區(qū)。其中安全Ⅰ區(qū)是系統(tǒng)的主體，包括前置服務(wù)器、串口服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、SCADA 服務(wù)器、調(diào)度員工作站和報(bào)表工作站。安全Ⅲ區(qū)放置Web 服務(wù)器，Web用戶，用防火墻與安全Ⅰ區(qū)隔離。

前置服務(wù)器：前置服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和初步處理，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器配置高檔服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)為ORACLE。SCADA 服務(wù)器：SCADA 服務(wù)器配置高檔服務(wù)器，支撐平臺(tái)提供兩臺(tái)服務(wù)器之間的高效切換。

通過配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電線路運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)圖像遙視、開關(guān)開合遠(yuǎn)程遙控操作。通過配電線路圖，展示線路運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣、歷史數(shù)據(jù)采樣等功能。告警管理服務(wù)，提示線路運(yùn)行異常情況。系統(tǒng)積累配電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)進(jìn)行當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢。報(bào)表管理，分析線路運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性 。

（4）GIS 綜合監(jiān)控平臺(tái)?；贕IS的綜合監(jiān)控平臺(tái)是建立在配電GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)故障點(diǎn)邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動(dòng)提取相關(guān)信息的功能為根本目的，非常符合配電網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的需要。

4　結(jié)語(yǔ)

該城市的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用過程中，斷路器、刀閘的電動(dòng)化改造，視頻采集、3G專用通道建設(shè)、配網(wǎng)主站建設(shè)是重點(diǎn)，事實(shí)證明，該方案的應(yīng)用能提高通網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)程度、提高供電指標(biāo)、提高線路安全性，效益非常明顯，可作參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]劉海巖.阜新配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].華北電力大學(xué),2014.