關于縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用的技術探討

易中海

摘 要：縣級配網(wǎng)自動化技術在我國推動配網(wǎng)自動化以來，取得了長足的發(fā)展，但是由于資金、技術等原因，遲遲未能獲得廣泛的推廣，且在自動化技術應用的過程中存在多種諸如電網(wǎng)分散、可靠性不足以及技術缺陷等困難，也延緩了縣級配網(wǎng)自動化實施的進程。本文針對縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用過程中存在的難題，對其應用及方案選擇進行了研究。

關鍵詞：縣級配網(wǎng)；自動化；應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

自動化配網(wǎng)技術推廣應用能夠提高電網(wǎng)魯棒性以及穩(wěn)定性，能夠為提高供電質(zhì)量做出貢獻?？h級配網(wǎng)作為我國配電網(wǎng)的主要組成部分，承擔著直接向終端用戶供電的重要任務，其主要由10kV及以下電壓等級的電網(wǎng)組成。但是由于我國縣級配網(wǎng)原有設備構(gòu)成的配網(wǎng)基礎薄弱，技術人員缺乏以及自動化配網(wǎng)運行技能不足等原因，造成縣級配電網(wǎng)的自動化系統(tǒng)應用推廣困難，形成了目前縣級配電網(wǎng)自動化水平較低的現(xiàn)狀。本文將從縣級配網(wǎng)自動化推進過程中的難點出發(fā)，對其進行詳細研究。

1 縣級配網(wǎng)自動化應用存在的問題

1.1 基礎設施薄弱

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求較高，我國縣級配網(wǎng)存在地域差異性較大，人口分布不均等方面特點，在偏遠地區(qū)尤其突出。導致原有電網(wǎng)電源點分布較為分散，配電線路以放射式和樹干式為主，分支線路多，部分線路供電半徑過長，結(jié)構(gòu)分散、負荷不平衡的問題。基礎設施相對比較落后，先進設備及監(jiān)測系統(tǒng)的應用較少，造成配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用的困難。

1.2 技術人員缺乏

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)技術人員的缺乏是縣級配網(wǎng)自動化水平無法提高的重要掣肘，沒有高水平的技術人員對系統(tǒng)進行運行，一方面會造成小馬拉大車的尷尬局面，系統(tǒng)無法得到充分利用，設計功能無法實現(xiàn)，另一方面也會造成先進設備運行與維護缺乏科學合理的管理，造成設備的損壞，增大設備運維成本投入。

1.3 系統(tǒng)模式不成熟

目前我國縣級配網(wǎng)沒有成熟可靠的模式供多數(shù)地區(qū)參考，加之運維理念的不同，造成了不同地區(qū)系統(tǒng)模式不同，東挪西湊，最終使得系統(tǒng)不僅不適合當?shù)靥攸c，還增加了相應的建設成本，無法達到預期目的。此外，在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設過程中，對系統(tǒng)兼容性的考量不夠充分。多數(shù)應用配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的縣級配網(wǎng)一般情況下傾向于采用自定義的配網(wǎng)圖形及接線圖格式，導致在格式處理時與系統(tǒng)的CAD圖紙格式以及GIS系統(tǒng)矢量格式的不兼容，增加維護工作量。

2 縣級配網(wǎng)自動化水平提升探討

針對以上縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用過程中存在的難題，特別是針對基礎設施薄弱、系統(tǒng)模式不成熟等難題帶來的困擾，對縣級配網(wǎng)技術方案進行如下探討。

2.1 縣級配網(wǎng)的改造

對縣級配網(wǎng)結(jié)構(gòu)等進行改造，以適應配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用要求，是推廣縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的首要條件。對于縣級配網(wǎng)的改造，一般有兩種方式可供選擇：

（1）雙電源并列運行

采用雙電源并列運行方式，一般是雙電源進線加備自投方式，該種方式在客戶終端采用，一般情況下能夠滿足客戶對于供電可靠性的要求。但是該種改造方案對于客戶終端改造投入和工作量的要求增加，在偏遠地區(qū)以及欠發(fā)達地區(qū)的應用范圍較為有限。

（2）雙電源點供電運行

采用來自不同電源點的線路進行雙線供電，在客戶終端利用聯(lián)絡開關進行控制，客戶與電網(wǎng)之間采用環(huán)網(wǎng)柜進行控制。在系統(tǒng)供電正常時，聯(lián)絡開關常開，環(huán)網(wǎng)柜控制的分段開關常閉，系統(tǒng)運行正常；突發(fā)故障時，判定故障點并采用分段開關對故障進行隔離，利用另一條電源進線進行供電。在進行該種運行方式的改造時，分段開關的數(shù)量選擇依據(jù)配網(wǎng)線路長度以及影響的用戶數(shù)量進行確定。分段開關設置數(shù)量越多，故障時影響到的用戶越少，且此種方式投資少，運行靈活。

2.2 縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)方案選擇

對縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的選擇，應當遵循循序漸進的原則，按照三個步驟穩(wěn)步前進：

（1）饋線自動化

饋線自動化系統(tǒng)為配網(wǎng)自動化的第一個階段，主要功能為實現(xiàn)故障區(qū)間的自動隔離以及恢復故障區(qū)間內(nèi)的供電，該階段投入較低，自動化水平有限。

（2）三遙功能

以饋線自動化為基礎，增加系統(tǒng)三遙功能，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)運行數(shù)據(jù)的遙信、遙測、遙控功能。

（3）計算機輔助系統(tǒng)

在實現(xiàn)三遙功能的基礎上，增加計算機輔助功能，實現(xiàn)對系統(tǒng)調(diào)度的完善和管理；通過配電自動化系統(tǒng)從調(diào)度自動化系統(tǒng)取得電網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲模型、變電站圖形、相關設備參數(shù)、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等信息，形成調(diào)配一體的網(wǎng)絡拓撲。

在縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設過程中，饋線自動化構(gòu)成基礎設施，三遙功能為其骨架，計算機輔助作為整個系統(tǒng)的最終階段，只有在饋線自動化完全覆蓋，三遙功能覆蓋60%以上時，才可逐步開展計算機輔助的應用。

3 縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)方案設計

在自動化系統(tǒng)設計時，須對主站、子站系統(tǒng)進行設計，并且采取冗余設計思想，在設計時充分考慮系統(tǒng)的可擴展性以及運行的靈活性。

3.1 主站系統(tǒng)設計

主站系統(tǒng)在設計時，主要包括四個模塊：數(shù)據(jù)維護模塊、圖形維護模塊、數(shù)據(jù)顯示及監(jiān)控模塊、波形分析模塊等。主站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖所示，其中數(shù)據(jù)維護模塊的主要功能是管理用戶數(shù)據(jù)，運行數(shù)據(jù)以及設備信息等基礎數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)交換方式通過XML方式實現(xiàn)；圖形維護模塊的主要功能是對電網(wǎng)運行圖進行繪制、修改以及維護，對設備位置、型號等進行描述，不同系統(tǒng)間的圖形交換依據(jù)不同格式進行；數(shù)據(jù)顯示及監(jiān)控模塊是對運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)對下屬多個子站的同時監(jiān)控和管理；波形分析模塊則是通過對系統(tǒng)設備運行過程中以及電網(wǎng)運行過程中采集到的波形數(shù)據(jù)進行分析處理，判定系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障以及故障類型，及時對故障進行定位和排除。

3.2 子站系統(tǒng)設計

配網(wǎng)子站系統(tǒng)是系統(tǒng)內(nèi)保護信息接入的終端，在整個配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中有承上啟下的作用，能夠?qū)ψ诱疽欢卧O備運行方式進行記錄，對繼電保護等二次設備的運行可靠性提供有力的支持。子站系統(tǒng)的設備主要包括繼電保護設備、故障錄波器、其他安全自動設備等，能夠?qū)ο到y(tǒng)故障以及其他保護信息進行處理。在子站設計中，需遵循以下設計原則開展：

（1）設備可靠性原則

設備可靠性是子站設計可靠性的基礎，在設備選用時，盡量選擇低功耗元件，避免由元件問題造成的設備損壞以及運行不可靠等情況，為設備可靠運行和降低運維成本打下基礎；配電自動化主站系統(tǒng)建設時應充分考慮可靠性要求，通過關鍵硬件設備及軟件采用冗余配置、集群、虛擬化、容災備用等技術手段，消除單點故障，確保不因部分軟硬件故障而影響系統(tǒng)功能的正常運行。

（2）開放性原則

子站系統(tǒng)采用開放性設計，準許多種廠家繼電保護設備等的進入，避免由于新設備的進入帶來的整體系統(tǒng)的修改和變動；配電自動化主站系統(tǒng)的軟硬件平臺應具有良好的開放性和廣泛的適應性，基礎資源平臺及應用功能模塊均應基于相關國際、國家、行業(yè)及企業(yè)標準開發(fā)，基礎資源平臺可插入任何符合相關標準的應用模塊或子系統(tǒng)，并支持模塊或子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和功能交互，系統(tǒng)規(guī)模和功能可按需擴展。

系統(tǒng)可采用多種硬件和操作系統(tǒng)，并能支持各種主流的關系數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)庫、中間件等基礎軟件。在不同的硬件和操作系統(tǒng)平臺上，系統(tǒng)的功能和操作風格應基本一致。

（3）可擴展性

對未來負荷增量進行科學預測，在子站設計時，按照冗余設計方式實現(xiàn)一定的負荷增量，確保在負荷增加時不會對系統(tǒng)進行大的改動，降低配網(wǎng)改造工作量。

（4）接口標準性

所有子站接口遵循相關通信標準，或RS485協(xié)議或TCP/IP協(xié)議等，加強子站與其他站點之間數(shù)據(jù)的可交換性，避免出現(xiàn)信息孤島的情況，增加子站適配性；接口標準支持企業(yè)級集群數(shù)據(jù)庫、關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以及遵循工業(yè)標準的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL。系統(tǒng)支持對局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的通信；支持國際上通用的網(wǎng)絡通信協(xié)議；支持靈活的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，便于和其它網(wǎng)絡連接；支持遠程郵件、遠程終端服務、遠程文件傳輸、遠程資源訪問；支持任務與任務的相互調(diào)用。

結(jié)語

本文對目前我國縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)推進過程中出現(xiàn)的基礎設施薄弱、系統(tǒng)模式不成熟等難題進行了詳細分析，針對性地提出解決此類問題的措施，并對縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一般方案設計模式進行了簡要分析，能夠為縣級配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設計和實施提供一定的借鑒和指導。

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