農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)方案

司衛(wèi)衛(wèi)

摘要：近年來(lái)，我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于合理，但自動(dòng)化程度不足，這就會(huì)影響配電網(wǎng)的供電能力與安全運(yùn)行。而農(nóng)網(wǎng)作為電網(wǎng)的一部分，其自動(dòng)化建設(shè)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)具有極大的作用。本文對(duì)農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化技術(shù)原則和目標(biāo)進(jìn)行了分析，探討了農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，最后分析了農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：農(nóng)網(wǎng)配電；自動(dòng)化系統(tǒng)；技術(shù)原則；方案；設(shè)計(jì)

引言

配電自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的主要基礎(chǔ)。與城市電網(wǎng)相比，農(nóng)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、一次設(shè)備技術(shù)性能、通信系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用以及電網(wǎng)運(yùn)行管理水平上都有很大的差距。因此，建設(shè)農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化應(yīng)以提高配電網(wǎng)的供電可靠性和改善供電質(zhì)量為目標(biāo)，以實(shí)用化為檢驗(yàn)配電自動(dòng)化是否取得成效為標(biāo)志，避免僅為實(shí)施配電自動(dòng)化而對(duì)配電一次網(wǎng)架進(jìn)行大規(guī)模改造。

1農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化技術(shù)原則和目標(biāo)

農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)遵循“穩(wěn)定性、實(shí)用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合”的基本原則，將“根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況選擇技術(shù)方案，根據(jù)負(fù)荷重要性確定功能需求，因地制宜，差異化設(shè)計(jì)”作為指導(dǎo)思想，以建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)、智能、可靠、靈活”的中壓配電網(wǎng)絡(luò)為最終目標(biāo)。穩(wěn)定性：這里所說(shuō)的穩(wěn)定性主要包括系統(tǒng)和設(shè)備兩個(gè)方面。在設(shè)計(jì)農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，并對(duì)各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下的故障處理的可靠性予以充分的考慮；實(shí)用性：在制定農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)充分考慮其實(shí)用性，做到因地制宜、因網(wǎng)制宜，根據(jù)各自單位的特點(diǎn)來(lái)選擇最為合理的設(shè)計(jì)方案。自動(dòng)化系統(tǒng)必須綜合規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮各方案的特點(diǎn)，可以分步、分期實(shí)施；先進(jìn)性：先進(jìn)性指的是系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念應(yīng)具有一定的先進(jìn)性，系統(tǒng)規(guī)劃要具有前瞻性，在選擇技術(shù)設(shè)備的時(shí)候，要選用先進(jìn)且穩(wěn)定有效的技術(shù)設(shè)備，但不應(yīng)該理解為就是使用最新的技術(shù)和設(shè)備。

2農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

首先，設(shè)計(jì)城區(qū)內(nèi)的開閉站。在城區(qū)內(nèi)的開閉站中安裝DTU設(shè)備，以便能夠?qū)φ緝?nèi)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)提供的電壓、開關(guān)分合狀態(tài)、保護(hù)新型號(hào)等數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行收集，并利用通訊網(wǎng)絡(luò)將其傳送到主站，這樣監(jiān)控人員就能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況進(jìn)行掌握，以便及時(shí)處理出現(xiàn)的問題；其次，在配電室、箱式變和組合變中應(yīng)加裝配電變壓器綜合測(cè)控儀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、電量、低壓開關(guān)位置以及低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)刃畔⒌氖占?，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器的自動(dòng)投切控制；再次，刀閘室所有高壓出線電纜應(yīng)加裝電纜故障指示儀，利用DTU采集該信號(hào)以及電壓、電流、開關(guān)分合狀態(tài)等，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳至主站，以便監(jiān)控人員對(duì)刀閘室運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；最后，在對(duì)新建配電設(shè)施進(jìn)行施工的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格按照配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求與相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行，并將項(xiàng)目的通訊方式在實(shí)施中建設(shè)。另外，在購(gòu)買設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)配備配網(wǎng)自動(dòng)化終端裝置進(jìn)行購(gòu)置。

3農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對(duì)于農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要包括三層，如圖1所示。第一層：主站層。主站層是整個(gè)系統(tǒng)的最高層，包括一個(gè)主站系統(tǒng)，具體組成包括計(jì)算機(jī)設(shè)備及其外設(shè)、構(gòu)件。一般來(lái)說(shuō)，主站層設(shè)置在電業(yè)公司變電調(diào)度部門，以實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度、管理，分析、調(diào)整、優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的功能；第二層：子站層是系統(tǒng)的第二層，它包括若干個(gè)子站，它的主要設(shè)備為配電載波網(wǎng)關(guān)，通常設(shè)置在變電站中，其功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與下達(dá)。子站可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)連接就地的自動(dòng)化設(shè)備（如RTU，出線電能表），將其接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)。子站可以通過(guò)以太網(wǎng)連接就地的自動(dòng)化系統(tǒng)（如變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)），將其接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)；第三層：終端層。它是系統(tǒng)的的最底層，包括若干柱上開關(guān)監(jiān)控終端、變壓器監(jiān)控終端等監(jiān)控終端，一般設(shè)置在被監(jiān)控設(shè)備位置，主要職責(zé)是對(duì)被監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制與保護(hù)。

3.2通信系統(tǒng)

考慮到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通信數(shù)據(jù)量、通信實(shí)時(shí)性要求以及數(shù)據(jù)流特性等情況，農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以設(shè)置成4層通信網(wǎng)絡(luò)。第一層：局域網(wǎng)采用帶有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的10/100M以太網(wǎng)，電纜為其主要的通信媒質(zhì)，與主站內(nèi)的計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備相連；第二層：城域網(wǎng)將子站層的所有子站連接到主站。利用現(xiàn)有的光纖信道建立其子站到主站之間的通信信道；第三層：配電載波通信網(wǎng)，它是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中較為重要的一層通信網(wǎng)，在這一層通信網(wǎng)上，連接著配點(diǎn)系統(tǒng)的大部分設(shè)備。配電載波通信網(wǎng)如圖2所示；第四層：現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)。采用RS485接口，配電載波網(wǎng)關(guān)及各監(jiān)控終端都具有現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)接口，以方便接入各種當(dāng)?shù)氐淖詣?dòng)化設(shè)備。

3.3站端裝置設(shè)計(jì)

3.3.1故障指示器設(shè)計(jì)

在具體的實(shí)踐中，有很多方法可以對(duì)接地故障進(jìn)行判斷，這里要說(shuō)的是信號(hào)源注入法，也就是在長(zhǎng)線路分段節(jié)點(diǎn)和線路分支點(diǎn)位置設(shè)置故障指示器，并配備相應(yīng)的信號(hào)源設(shè)備。如果線路發(fā)生接地故障，信號(hào)源設(shè)備就會(huì)很快根據(jù)脈寬變化自動(dòng)投入不同的阻性負(fù)載，以利用電流疊加促使故障信號(hào)器自動(dòng)發(fā)射故障信號(hào)；當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，故障指示器會(huì)根據(jù)短路特征、電流突變、執(zhí)行的保護(hù)動(dòng)作等信息，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定位；此外，還可起到檢測(cè)負(fù)載電流的作用，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控終端。其中位于故障指示器附近的通信終端負(fù)責(zé)接收、解譯、重新編碼無(wú)線信息，并借助GPRS/GSM將其傳輸至中心站。

3.3.2配電終端監(jiān)控設(shè)計(jì)

配電終端監(jiān)控可以對(duì)故障信息進(jìn)行采集與轉(zhuǎn)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化中遙測(cè)、遙信與遙控的功能。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)故障指示器發(fā)出信號(hào)時(shí)，終端設(shè)備會(huì)及時(shí)接收線路中的負(fù)荷電流、動(dòng)作信息與開關(guān)狀態(tài)等，并且還會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析、編譯與發(fā)送。若電控開關(guān)具有監(jiān)控條件，通常在通信終端的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)的遠(yuǎn)程分合閘操作，但應(yīng)將分合閘狀態(tài)下的電源情況考慮在內(nèi)，如果采用的為遙控開關(guān)，建議配置直流電機(jī)或TV。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，科技的不斷發(fā)展使得人們對(duì)農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化的研究逐步加深，農(nóng)村電網(wǎng)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化發(fā)展中還面臨著許多的困難，不過(guò)相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，在不久的將來(lái)我國(guó)的農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化一定會(huì)取得成功。

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