淺談10kV配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

喻曉蘋+蔡海峰+方健美

摘 要：配電自動(dòng)化設(shè)計(jì)是以提高供電可靠性和改善供電質(zhì)量為目的。通過對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，配電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠迅速進(jìn)行故障研判，隔離故障區(qū)段，縮小停電范圍，快速恢復(fù)供電，支撐配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和搶修指揮等業(yè)務(wù)需求。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；終端；子站；主站；通信

一、配電自動(dòng)化概念

配電自動(dòng)化以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，綜合利用多種通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制，并通過與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的科學(xué)管理。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，具備配電SCADA、饋線自動(dòng)化、電網(wǎng)分析應(yīng)用及與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)互連等功能，主要由配電主站、配電終端、配電子站（可選）和通信通道等部分組成。配電SCADA也稱DSCADA，指通過人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)方控制，為配電網(wǎng)運(yùn)行和調(diào)度提供服務(wù)。

二、配網(wǎng)現(xiàn)狀

本工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的電纜線路接線方式主要以單聯(lián)絡(luò)、雙聯(lián)絡(luò)和多聯(lián)絡(luò)方式為主。10kV開關(guān)柜主要以HXGN型、SM6型為主，也有其他部分HK型。線路負(fù)載率超過75%為重載線路，低于20%為輕載。則本次建設(shè)改造區(qū)內(nèi)共有重載線路9回，占線路總數(shù)的2.08%，輕載線路136回，占線路總數(shù)的31.48%。針對(duì)重載線路的改造已列入本年度配網(wǎng)改造計(jì)劃。

經(jīng)過前期工程的建設(shè)，已經(jīng)完成了本區(qū)域約76回10kV線路，156座開關(guān)站的自動(dòng)化改造，并完成了本區(qū)域配網(wǎng)自動(dòng)化的總體結(jié)構(gòu)建設(shè)，主站系統(tǒng)、配網(wǎng)信息系統(tǒng)、通信網(wǎng)管系統(tǒng)等相繼建設(shè)完成，為后期配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、配網(wǎng)自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)必要性

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和電力市場(chǎng)的逐步建立，配電網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)越來越突出，形成了電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面，集中反映在配網(wǎng)故障后的恢復(fù)和處理、配網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供等問題，這種局面越來越不適應(yīng)社會(huì)需求。

配電自動(dòng)化是解決配網(wǎng)盲調(diào)問題，提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)精益化管理的有效手段，是智能配網(wǎng)的重要組成部分。

1.配電自動(dòng)化覆蓋率更高。在配電自動(dòng)化覆蓋區(qū)域內(nèi)，用戶年戶均故障停電時(shí)間從39.4分鐘下降到了4.74分鐘，平均倒閘操作時(shí)間從36分鐘下降到了4分鐘，事故處理中非故障區(qū)域平均恢復(fù)供電時(shí)間從56分鐘下降到了8分鐘，供電可靠率RS-3從99.8902%提升至99.9976%，體現(xiàn)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.配電自動(dòng)化在倒閘操作、事故處理、負(fù)荷分流等配網(wǎng)日常運(yùn)維管理工作中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。

3.大幅度減輕了配網(wǎng)運(yùn)行勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)維工作效率，實(shí)現(xiàn)城區(qū)電纜網(wǎng)主干線路范圍內(nèi)配電自動(dòng)化的全覆蓋，從而進(jìn)一步減少非計(jì)劃停電時(shí)間，提高對(duì)用戶的供電可靠性。

四、配網(wǎng)自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用：主站+子站（通信匯集型）+終端的三層結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

4.1一次設(shè)備改造設(shè)計(jì)

本區(qū)域?qū)τ诠╇娍煽啃砸筝^高，對(duì)現(xiàn)有的配電一次設(shè)備電纜化率較高的特點(diǎn)，按“進(jìn)線三遙、出線一遙”的模式差異化開展進(jìn)行配電自動(dòng)化建設(shè)改造，配套相應(yīng)的配電自動(dòng)化終端。實(shí)現(xiàn)三遙的間隔加裝輔助接點(diǎn)一副，DC48V電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一套以及三相電流互感器。對(duì)于無低壓電源及沒有配置PT柜的站點(diǎn)，需加裝1臺(tái)PT柜，主要為配電終端DTU提供工作電源及母線電壓采集。

4.2終端設(shè)計(jì)

配電終端用于對(duì)環(huán)網(wǎng)單元、開關(guān)站、配電室等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)或控制，應(yīng)滿足高可靠、易安裝、免維護(hù)、低功耗的要求，性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。配電終端建設(shè)應(yīng)根據(jù)供電可靠性需求、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、一次設(shè)備條件、饋線故障率等情況，按照經(jīng)濟(jì)、高效的原則，按照《配電自動(dòng)化規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》要求，在電纜網(wǎng)主干線路合理配置“三遙”終端的類型、數(shù)量和位置。

實(shí)現(xiàn)三遙的每座開關(guān)站配置一臺(tái)DTU，三遙接入間隔數(shù)為8回路及以下的，考慮采用一控八型DTU；三遙接入間隔數(shù)為8回路以上的站點(diǎn)考慮采用一控十六型DTU。

配電終端采用模塊化設(shè)計(jì)，具備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、通信等功能，滿足即插即用及遠(yuǎn)程管理的要求。配電終端應(yīng)滿足電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)有關(guān)規(guī)定和電磁兼容性要求，并具備防雷擊和過電壓保護(hù)措施；性能指標(biāo)應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境要求。

配電終端采用外部交流電源供電或電壓互感器（TV）供電方式，且應(yīng)配置無縫投切的后備電源。后備電源宜采用蓄電池，應(yīng)能保證配電終端運(yùn)行一定時(shí)間。

配電自動(dòng)化終端取電優(yōu)先考慮PT柜取電，取電電壓為AC220V。后備電源采用蓄電池，蓄電池宜采用閥控式密封鉛酸電池，宜裝設(shè)一組。蓄電池容量按4h事故放電時(shí)間考慮。

4.3通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)需依靠有效的通信手段將反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。

考慮到本項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域的供電可靠性要求、工程量、投資額度等因素，采用光纖通信方式將配電終端接入主站，并利用通信管理系統(tǒng)（TMS）實(shí)現(xiàn)對(duì)配電通信網(wǎng)中各類設(shè)備的綜合管理，有效提升對(duì)配電通信接入網(wǎng)的智能管理水平。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，本期通信配網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)建設(shè)計(jì)劃敷設(shè)37條光纜245.387公里，安裝OLT（含以太網(wǎng)板）設(shè)備13臺(tái)，安裝ONU設(shè)備230臺(tái)。ODF配線架550個(gè)，機(jī)柜18個(gè)，分光器460個(gè)，光衰耗器100個(gè)，尾纖（2M）1500根，通信電源9組，SDH以太網(wǎng)卡13塊。

五、成效分析

5.1經(jīng)濟(jì)效益

通過本工程建設(shè)提高供電可靠性，從而帶來經(jīng)濟(jì)效益。即通過配網(wǎng)改造及自動(dòng)化建設(shè)，在提高配網(wǎng)供電能力的同時(shí)，也在顯著提高供電可靠性和電能質(zhì)量。初步測(cè)算扣除人工現(xiàn)場(chǎng)故障巡視和現(xiàn)場(chǎng)操作造成的故障停電時(shí)間，實(shí)施配電自動(dòng)化后，主城核心區(qū)用戶平均故障停電時(shí)間可減少至0.07小時(shí)/戶·年。

配電自動(dòng)化實(shí)施區(qū)域內(nèi)可以充分利用一次設(shè)備資源，降低設(shè)備的閑置率，改善一次設(shè)備的整體運(yùn)行環(huán)境，有效延長了設(shè)備投資周期（平均每年可節(jié)省一次設(shè)備投資200萬元左右）。減少運(yùn)行維護(hù)和管理費(fèi)用帶來效益。通過對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及設(shè)備工況的監(jiān)視，運(yùn)行方式調(diào)整可通過遙控操作直接執(zhí)行，大大減少運(yùn)行人員的巡視次數(shù)及測(cè)負(fù)荷等工作量，節(jié)約運(yùn)行成本120萬左右。

5.2 管理效益

通過配網(wǎng)數(shù)字化、信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)配電生產(chǎn)精細(xì)化、集約化管理。有利于專業(yè)化管理，并能達(dá)到規(guī)范業(yè)務(wù)、提高工作效率的目的，全面提升配電專業(yè)管理水平。全面促進(jìn)高素質(zhì)、社會(huì)化的配電專業(yè)技術(shù)管理人才隊(duì)伍的建設(shè)，夯實(shí)企業(yè)發(fā)展根基。通過試點(diǎn)建設(shè)，培養(yǎng)配電專業(yè)發(fā)展所需要的各類技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理等專業(yè)人才及高技能人才，迅速提高員工的整體素質(zhì)，為公司的發(fā)展奠定良好的人才基礎(chǔ)。建立調(diào)控一體和配電自動(dòng)化管理體系。通過制定規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、驗(yàn)收等方面的標(biāo)準(zhǔn)，形成完善的制度體系，提升配網(wǎng)調(diào)控一體及配電自動(dòng)化的管理水平。提高工作效率。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化后，特別是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成共享后，主站可以充分利用各個(gè)應(yīng)用功能來自動(dòng)分析和處理各項(xiàng)管理事務(wù)，如報(bào)表統(tǒng)計(jì)、缺陷處理、停電管理等等，大大減少了人工參與量，即提高了工作速度，也提高了工作的正確性。

5.3社會(huì)效益

樹立良好行業(yè)風(fēng)格，全面提升本區(qū)域供電公司社會(huì)形象。為適應(yīng)新形勢(shì)下的新要求，國家電網(wǎng)公司提出了“一強(qiáng)三優(yōu)”的發(fā)展目標(biāo)，即把國家電網(wǎng)公司建成一個(gè)電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)、資產(chǎn)優(yōu)良、服務(wù)優(yōu)質(zhì)、業(yè)績優(yōu)秀的現(xiàn)代公司。通過實(shí)施配電自動(dòng)化，構(gòu)建停電管理系統(tǒng)等多種技術(shù)手段可有效縮短故障停電時(shí)間，進(jìn)一步提升用戶服務(wù)質(zhì)量，極大滿足居民生活用電需求，提高客戶滿意度，提高電力企業(yè)的社會(huì)形象。保障地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，為地方經(jīng)濟(jì)保駕護(hù)航。供電可靠性的提高，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)必需創(chuàng)造的良好硬件環(huán)境之一。通過配電自動(dòng)化的實(shí)施可有效的提高供電可靠性，為寧波的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供用電保障。構(gòu)筑和諧社會(huì)、節(jié)約型社會(huì)的需要。提高供電可靠性，緩解電力需求矛盾是構(gòu)筑和諧社會(huì)的重要內(nèi)容之一，通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，可以減少電量損失，減少設(shè)備損壞，減少維修費(fèi)用，節(jié)約國家緊缺資源。

5.4 總體成效

本期工程建設(shè)完成后，預(yù)計(jì)成效如下：

配電自動(dòng)化系統(tǒng)覆蓋率大大提高，此區(qū)將有145條線路，215座開關(guān)站（環(huán)網(wǎng)單元）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，配網(wǎng)監(jiān)控水平、調(diào)控一體化覆蓋范圍、故障分析診斷范圍、配網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化水平等大大提高。

一次網(wǎng)架負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力大大提高，通過網(wǎng)架的優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更趨于合理，提高網(wǎng)架負(fù)荷轉(zhuǎn)帶能力。自動(dòng)化區(qū)域所有線路均實(shí)現(xiàn)N-1，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑和備用容量，網(wǎng)架更加堅(jiān)強(qiáng)。

通信系統(tǒng)更加完善，光纖為主，載波補(bǔ)充的方式完全滿足電力系統(tǒng)安全防護(hù)有關(guān)規(guī)定，基于GIS的通信網(wǎng)管，綜合了光纜鏈路的建成，通信系統(tǒng)可靠運(yùn)行；

基本實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的“單口維護(hù)，全局共享”，基于信息交互總線的配電自動(dòng)化結(jié)構(gòu)更加完善。

六、結(jié)束語

本項(xiàng)目的實(shí)施結(jié)合之前一期、二期工程基礎(chǔ)與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，改造涉及主站、子站、一次設(shè)備、通信、終端等多個(gè)環(huán)節(jié)，通過一次網(wǎng)架優(yōu)化和配電自動(dòng)化建設(shè)，本項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域內(nèi)的配電自動(dòng)化覆蓋率將達(dá)到100%， 供電可靠率預(yù)計(jì)可提升至99.9891%。配網(wǎng)自動(dòng)化改造實(shí)施提高了整個(gè)城網(wǎng)供電的可靠性，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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