城市電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)技術(shù)分析

呂海龍　張帆　孔祥嶺

摘要：配電自動化系統(tǒng)技術(shù)是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展的方向，通過利用自動化系統(tǒng)技術(shù)可以對配網(wǎng)運行情況進行實時監(jiān)控，對配網(wǎng)方式進行優(yōu)化，當配網(wǎng)運行異?；蛘叱霈F(xiàn)故障后，可以立即找出故障出現(xiàn)的原因。文章首先對城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了分析，然后對通信自動化技術(shù)進行了介紹，最后對電網(wǎng)配電自動化技術(shù)的未來發(fā)展方向進行了探討。

關(guān)鍵詞：城市電網(wǎng)；配電自動化系統(tǒng)；饋線自動化；電力系統(tǒng)；電網(wǎng)運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM727 文章編號：1009-2374（2017）01-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.073

當前，人們對電能的質(zhì)量要求日益提升，如果仍然使用傳統(tǒng)的管理方式是無法滿足現(xiàn)代化電力事業(yè)發(fā)展要求的。而配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)對配電網(wǎng)中的相關(guān)信息進行集成，然后建立一套體系比較完整的自動化管理系統(tǒng)，達到對配電系統(tǒng)進行監(jiān)控管理的目的。通過嚴格按照國家要求建立智能化電網(wǎng)，利用現(xiàn)代化的管理程序和管理技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)管理方式中存在的問題。所以在現(xiàn)代化城市建設(shè)過程中，需要對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進行完善，為城市發(fā)展提供穩(wěn)定、安全的電力能源支持。

1 配網(wǎng)自動化的意義

城市配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是在數(shù)據(jù)傳輸和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上建立的信息管理系統(tǒng)，利用城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)解決了當前平臺不統(tǒng)一、平臺功能單一等問題，推進了電力系統(tǒng)的發(fā)展。在配電自動化系統(tǒng)中配置了多種軟件，這些軟件可以將配電網(wǎng)測量數(shù)據(jù)中存在的問題進行解決，形成了相應(yīng)的配電網(wǎng)調(diào)度仿真軟件，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以通過配電自動化系統(tǒng)解決存在的問題，優(yōu)化配電自動化系統(tǒng)的運行模式，縮短了停電時間。通過進行城市電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)建設(shè)可以節(jié)省資源。一旦實現(xiàn)城市配網(wǎng)自動化的全面覆蓋后，就可以對電力設(shè)備的運行信息進行遠程監(jiān)控，在電網(wǎng)出現(xiàn)問題后可以及時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，實現(xiàn)調(diào)控一體化。城市電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)可以全面提升電網(wǎng)運行的安全性，利用配電自動化系統(tǒng)進行輔助，可以及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在的問題，并診斷存在的故障。同時配電自動化系統(tǒng)可以對非故障區(qū)供電能力進行恢復(fù)，實現(xiàn)故障信息的快速傳遞，幫助用戶了解電網(wǎng)運行情況。配電自動化系統(tǒng)可以為電網(wǎng)運行提供參考數(shù)據(jù)，在電網(wǎng)信息的綜合利用和信息集成方面意義重大。

2 城市配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配電自動化主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、配電設(shè)備狀態(tài)檢測、故障報修、停電管理、用電控制系統(tǒng)、自動化抄表系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)等。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要利用集中分層式管理方式進行管理，一般情況下，配電自動化系統(tǒng)主要可以分成三個層次：第一層為配電主站層；第二層為配電子站層；第三層為配電終端層。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示：

2.1 配電主站層

配電主站層又叫做調(diào)度段，主要負責(zé)對配電子站發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行收集和管理，對收集到的數(shù)據(jù)進行分類和存儲，對終端線路和子站線路要進行監(jiān)控，當線路出現(xiàn)故障后會自動發(fā)出警報，并對故障段線路進行定位、隔離。

2.2 配電子站層

配電子站層處在配電自動化系統(tǒng)中間，主要利用通信系統(tǒng)來完成配電主站系統(tǒng)之間的通信，其次配電子站層范圍中的TTU、FTU、DTU中的終端配置可以利用配電子站層進行通信，通過配電子站層對數(shù)據(jù)信息進行聚集，然后將收集到的數(shù)據(jù)傳遞到終端配置數(shù)據(jù)中，具有遠處監(jiān)督控制、本地監(jiān)督控制、遠處信息通信、遠處檢測、阻隔事故等功能。

2.3 配電終端層

配電終端層處于自動化系統(tǒng)底部，具有保護設(shè)備、饋線自動化等功能，主要用于對各種現(xiàn)場信息進行監(jiān)督和收集，對發(fā)生的事故進行隔離、監(jiān)督檢查等。

3 配電自動化系統(tǒng)技術(shù)

3.1 通信技術(shù)

隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，配電自動化通信技術(shù)也要以光纖作為通信媒介，建立無源光纖、電導(dǎo)多點結(jié)構(gòu)，使用以太網(wǎng)源光網(wǎng)絡(luò)可以在某一個站點的電壓失去后，保證環(huán)路上其他站點可以正常進行通信。另外，對于無法鋪設(shè)光纖的地方，在進行通信時可以選擇電纜屏蔽通信載波技術(shù)，利用此技術(shù)可以實現(xiàn)自動化通信，安裝施工也非常的便利。

3.2 饋線自動化監(jiān)測技術(shù)

饋線自動化技術(shù)可以有效解決配電自動化系統(tǒng)中站點的運行壓力，可以實現(xiàn)故障的檢測、篩查和上報，并且測控終端在低溫、高溫等各種天氣情況下穩(wěn)定運行，而且可以準確判斷出故障信息，實現(xiàn)了故障隔離和供電恢復(fù)。

3.3 智能分布式饋線自動化技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，饋線模式主要有集中控制、綜合控制、分布式控制三種模式，集中控制和綜合控制在運行過程中會把全部饋線終端信息發(fā)送到主站，這樣一來就會導(dǎo)致主站的工作量加大，影響了系統(tǒng)的運行效率。而運用智能分布式饋線自動化技術(shù)可以實現(xiàn)故障區(qū)域的隔離，保證非故障區(qū)供電正常，同時該技術(shù)可以降低主站工作量，提高電力系統(tǒng)運行效率。

4 配電自動化技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

在電網(wǎng)中應(yīng)用配電自動化技術(shù)主要是為了監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)，使電網(wǎng)處于相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。其功能主要包括遙控、遙測、遙調(diào)等。此外，配電自動化技術(shù)還包括變電站運行故障報警、變電站運行管控、變電站預(yù)警功能、建立數(shù)據(jù)庫等。

4.1 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在運行中的應(yīng)用

在配電自動化系統(tǒng)運行過程中，可以將系統(tǒng)分成中心站級和現(xiàn)場級兩個控制層。其中現(xiàn)場控制層會通過分散模式安裝好相應(yīng)具有監(jiān)控功能、通信保護功能以及繼電保護功能的現(xiàn)場控制裝置，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的智能化監(jiān)控。必要時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的模擬測量。另外，要安裝適用于電網(wǎng)運行的保護測控裝置和繼電器裝置。中心站級控制層主要是利用以太網(wǎng)實現(xiàn)各種不同功能終端設(shè)備的連接，從而組成完善的監(jiān)控體系，達到集成化管理電網(wǎng)的目的。

4.2 配網(wǎng)自動化控制過程

在供電系統(tǒng)中應(yīng)用配電自動化系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)電網(wǎng)自動化監(jiān)控，收集相關(guān)運行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的收集和處理主要以配電間隔單元為基礎(chǔ)，將數(shù)字式測控裝置安裝到現(xiàn)場級高壓開關(guān)柜中，利用測控裝置進行測控，并采用集中供電的方式提供電力能源，可以有效降低干擾性，提升電網(wǎng)運行的可靠性。另外，利用220V交流電或直流屏集中可以得到監(jiān)控器供電源。開關(guān)量和模擬量主要是由變壓器數(shù)量和變壓器進出線路徑?jīng)Q定的，其中隔離開關(guān)可以獲取開關(guān)量，并從電流、電壓互感器得到模擬量，電壓互感器傳輸電壓信號為0～100V，電流互感器傳輸電流信號為0～5A。

在設(shè)計配電自動化系統(tǒng)時，外接任務(wù)一般可以利用通信電纜完成，可以根據(jù)使用要求選擇規(guī)格標準達到9×0.8mm2標準，并且可以達到系統(tǒng)要求的計算機屏蔽電纜，將通信電纜連接好以后可以對所有連接設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進行傳輸，并通過傳輸相應(yīng)的操控指令完成設(shè)備的運行操作，同時將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇傉局鳈C上，對接收到的數(shù)據(jù)信號進行分析和匯集，通過對數(shù)據(jù)進行分析，掌握系統(tǒng)實際的運行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果對系統(tǒng)自動化控制進行完善。另外，電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)還配置了數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲，以便可以對電力系統(tǒng)資料信息和電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進行查詢。

5 配電自動化技術(shù)的發(fā)展方向

5.1 綜合型自動化配電終端發(fā)展和應(yīng)用

隨著配電自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，會出現(xiàn)已有配電系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，新增故障信息統(tǒng)計、電價信息實時發(fā)布、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)判斷等功能的綜合型自動化配電終端，通過利用自動化配電終端可以實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的收集和整理，最大限度降低了現(xiàn)場終端使用數(shù)量，使電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到進一步的簡化，實時的對電價信息進行發(fā)布，保證電能質(zhì)量水平和檢測的時效性。

5.2 配電自動化系統(tǒng)集成化

配電自動化系統(tǒng)中包含了多個設(shè)備和子系統(tǒng)，是一個龐大、復(fù)雜、綜合性比較高的系統(tǒng)，不同功能的子系統(tǒng)之間也存在一定的聯(lián)系。為了適應(yīng)時代的發(fā)展，配電自動化系統(tǒng)在未來會進一步集成，所有的應(yīng)用都可以共享運行費用和投資費用，將用戶的投資充分發(fā)揮出來，并最大限度保護配電網(wǎng)運行的安全性。

6 結(jié)語

綜上所述，城市電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)技術(shù)主要是為了提高電力系統(tǒng)供電的可靠性，降低用戶停電概率，并提升供電系統(tǒng)設(shè)備故障的判斷反應(yīng)能力，實現(xiàn)非故障線路的快速恢復(fù)以及故障的自動化隔離。通過在城市配網(wǎng)中應(yīng)用配電自動化系統(tǒng)技術(shù)，可以全面提升配電網(wǎng)的管理水平，不僅可以保證供電的穩(wěn)定性和安全性，同時還可以減少配電網(wǎng)損耗，提升電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：呂海龍（1986-），男，湖北黃岡人，國網(wǎng)湖北省電力公司鄖西縣供電公司助理工程師，研究方向：電網(wǎng)配電。

（責(zé)任編輯：小 燕）