城市配電網(wǎng)絡配電自動化的分步實施問題研究

【摘 要】實行配電自動化的首要目標是增強可靠性，提高效率，降低成本，對這些目標實現(xiàn)情況的評價要從全局效益出發(fā)，既要建立一個健全的配電管理系統(tǒng)，又要考慮配電系統(tǒng)運行部門的實際設備狀況，還要顧及用戶的經(jīng)濟承受能力。但我國配電網(wǎng)實際情況決定了一步到位地實現(xiàn)配電自動化存在困難，所以應該冷靜地根據(jù)實際情況，因地制宜，在做好總體規(guī)劃的前提下，分步進行。較可行的配電自動化的實施步驟是：首先進行整體規(guī)劃，結合配電網(wǎng)的地理信息系統(tǒng)（GIS），通過安裝于饋線終端的智能配電終端的通信連接，實現(xiàn)包括故障定位、隔離和自動恢復供電等功能的饋線自動化（FA）；然后在饋線自動化、變電站自動化和配電網(wǎng)GIS系統(tǒng)的基礎上，增加信息管理和相關的高級應用軟件，逐步擴充，建立完善的配電自動化及其管理系統(tǒng)。

【關鍵詞】城市配電網(wǎng)；配電自動化；供電可靠性；負荷轉移；故障隔離；技術先進；經(jīng)濟合理

0 引言

配電網(wǎng)電壓等級為110kV以下，隨著城市地區(qū)負荷密度的增長，220kV電壓等級已進入城市電網(wǎng)。除少數(shù)110kV及220kV高壓直供的大用戶外，通常所指的配電網(wǎng)為直接面向最終用戶的10/0.4kV中低壓電網(wǎng)，一般首先在10kV配電網(wǎng)實現(xiàn)配電自動化。中低壓配電網(wǎng)的故障往往會導致部分用戶停電，對配電自動化的要求就是盡快隔離故障和轉移負荷，以減少用戶的停電時間。

1 實現(xiàn)配電自動化的基本思路

網(wǎng)絡的電壓等級越高，對系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響越大，但其涉及的系統(tǒng)元件數(shù)卻越少，一般來說，每向下相差一個電壓等級，實現(xiàn)自動化所涉及的系統(tǒng)元件數(shù)就增1～2個數(shù)量級。也就是說，在高壓網(wǎng)實現(xiàn)自動化，投資小影響面大；而在中低壓網(wǎng)實現(xiàn)自動化，則投資大影響面小。目前我國大部分中低壓電網(wǎng)設備陳舊，線路和設備過載現(xiàn)象嚴重，缺乏大規(guī)模實現(xiàn)中低壓配網(wǎng)自動化的條件和物質(zhì)基礎，建設成本和資金成為影響配電自動化建設和改造決策的決定性問題。因此，必須根據(jù)建設資金、城市規(guī)劃、網(wǎng)架結構、配網(wǎng)設備等實際情況分析實現(xiàn)配電自動化的經(jīng)濟性和可能性，形成配電自動化的中間過渡方案和最終解決方案。

1.1 采用配電自動化的基本前提

是否有必要實施配電自動化的先決條件，是用戶的需求和用戶的重要性。只有用戶對供電可靠性的要求及用戶的重要程度達到一定要求時，才有必要考慮通過實施配網(wǎng)自動化來進一步提高配電網(wǎng)絡的供電可靠性和供電質(zhì)量。而對于具體的配網(wǎng)自動化工程，還應根據(jù)技術經(jīng)濟論證的結果，考慮實施的必要性和可能性，否則可通過提供自備電源的方式來滿足部分用戶對供電可靠性和供電質(zhì)量的要求。為了提高整體效益，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的基本要求，應從技術和經(jīng)濟兩個方面考慮。

在技術上可實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的前提條件是：①一次網(wǎng)絡規(guī)劃合理，接線方式簡單，具有足夠的負荷轉移能力；②變配電設備自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遙控和智能功能。

在經(jīng)濟上值得進行配網(wǎng)自動化的前提為：實現(xiàn)配網(wǎng)自動化所獲得的經(jīng)濟效益或社會影響，必須足以補償為實現(xiàn)配網(wǎng)自動化所投入的資金。

1.2 采用配電半自動化的設想

實現(xiàn)配電自動化應充分考慮本地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展水平，根據(jù)配電網(wǎng)的實際情況及遠景規(guī)劃，在經(jīng)濟能力能夠承受的范圍內(nèi)運作，有目的地進行城網(wǎng)改造，分階段投資和分階段實施配電自動化，并使各配電自動化子系統(tǒng)最終有可能構成一個健全的配電自動化大系統(tǒng)。在分階段的過渡過過程中，可考慮通過實現(xiàn)配網(wǎng)半自動化方式來提高供電可靠性水平。因此，制定適用的配網(wǎng)自動化設計原則是非常必要的，既要保護配電網(wǎng)的以往投資及可持續(xù)發(fā)展，也要保證總體經(jīng)濟效益。

1.3 預先開發(fā)離線配電網(wǎng)管理軟件系統(tǒng)的必要性

配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)需要分階段進行，最終要提高配電網(wǎng)運行管理水平則依賴于完善的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)。一般的配網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件應具備的主體結構共有四個主要子系統(tǒng)：①規(guī)劃分析計算；②用戶信息管理；③實時配網(wǎng)管理；④地理信息系統(tǒng)。其中子系統(tǒng)③與配電自動化有著密切的關系；子系統(tǒng)①、②則是輔助和前瞻性的工作；子系統(tǒng)④為與第三方系統(tǒng)集成方式。目前我國管理中低壓用戶的基層供電公司迫切需要的是子系統(tǒng)①、②和③，這是提高基層供電部門現(xiàn)代化運行和管理水平的關鍵。

2 實現(xiàn)配電自動化的階段及步驟劃分

由于配電網(wǎng)自動化建設所涉及的內(nèi)容廣泛，從配電變電站到最終用戶，管理對象繁雜，功能要求高。為了保證項目的實施切實可行，必須分項目分階段進行。這里有必要參考其它國家的實施經(jīng)驗。以韓、日兩國為例：

日本東芝公司的配電自動化系統(tǒng)的實施分為三個階段：

第一階段：饋線配電自動化，由站內(nèi)的重合閘繼電器和桿上 RTU 共同實現(xiàn)故障段自動隔離和定位；

第二階段：遙測遙控自動化，由RTU與站內(nèi)CPU通過通訊，可以遙控和監(jiān)視線路開關和線路參數(shù)；

第三階段：計算機輔助配電自動化，將計算機系統(tǒng)引入第二階段，可實現(xiàn)計算機對系統(tǒng)的控制、管理等自動操作。

韓國配電系統(tǒng)自動化分兩個階段開發(fā)：

第一階段：產(chǎn)品開發(fā)階段。由韓國電氣研究所組織，以LG公司為主的幾個主要廠家參與共同研制開發(fā)，監(jiān)視開關等電力設備和線路故障自動恢復；

第二階段：實際驗證研究階段，漢城江東區(qū)實際運用試點完成→由韓國電力公司的電力研究院和韓國電力研究所共同組成由多個大型企業(yè)參與開發(fā)安裝并試運行成功→1995年8月全部設備安裝完成，到1997年7月試運行及功能進一步優(yōu)化完成→以江東區(qū)25條配電線路作為運行試點→至1998年全部78條配電線路全部實現(xiàn)配電自動化。

我國近年來供電負荷快速增長，供電設備資產(chǎn)投入不足，配電網(wǎng)結構存在較多不合理因素，配電網(wǎng)發(fā)展不平衡，為了兼顧新舊設備同時運行，減緩電網(wǎng)改造的投資壓力，本文建議配電自動化的分步實施采用如下步驟：

（1）配電自動化用遠方控制終端的研制：研制適應配電自動化要求的配電終端。

（2）饋線自動化的實現(xiàn)：應用遠方控制終端實現(xiàn)單條饋線乃至配電變電站多條饋線的遙測、遙信、遙調(diào)、遙控、故障檢測和自動隔離、負荷的轉移。

（3）區(qū)域配電自動化的實現(xiàn)：實現(xiàn)基于二級主站的區(qū)域配電自動化功能。

（4）配電網(wǎng)GIS系統(tǒng)的實現(xiàn)：實現(xiàn)基于配電網(wǎng)GIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡實時監(jiān)視。

（5）配電系統(tǒng)上層應用分析程序的開發(fā)和實現(xiàn)：為配電網(wǎng)的拓撲、潮流、短路、整定、狀態(tài)估計、電壓無功優(yōu)化、負荷預測、電能質(zhì)量等提供分析計算工具。

（6）配電系統(tǒng)管理程序的開發(fā)和應用：包括設備管理、優(yōu)化檢修、故障投訴等。

（7）配電自動化及管理系統(tǒng)的綜合實現(xiàn)。

根據(jù)配電網(wǎng)的特點和項目實施的要求，我們按照從底層硬件設計到上層系統(tǒng)功能分析的順序?qū)⑴潆娋W(wǎng)自動化建設劃分為大致以下四個階段：

（1）遠方控制終端的設計和實現(xiàn)；

（2）配電變電站內(nèi)通訊方案的設計和實現(xiàn)；

（3）饋線自動化和配電網(wǎng)二級主站系統(tǒng)的規(guī)劃和實施；

（4）配電自動化上層軟件的設計和實現(xiàn)。

3 結束語

總之，要實現(xiàn)城市配電網(wǎng)實現(xiàn)自動化這一項綜合性的工程，應做好城市規(guī)劃及電源路徑的分布的統(tǒng)一規(guī)劃、建設較為完善的多路電源的配電網(wǎng)點、使用較為可靠的一次、二次設備、形成較好的供電設備和控制體系。

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[責任編輯：湯靜]