城市配網(wǎng)自動化及配網(wǎng)規(guī)劃研究

陳進

摘 要： 隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用電量也在快速增加，對城區(qū)電網(wǎng)的舊有維護方式已經(jīng)不能再應(yīng)對越來越多的電網(wǎng)故障。城市配網(wǎng)自動化不僅能夠確保城市有一個可靠安全的供電系統(tǒng)，還能有利于將電力系統(tǒng)管理提高到一個新的層面。因此，為了保障供電的質(zhì)量、服務(wù)，提升電力系統(tǒng)管理水平，我國應(yīng)當加快對城市配網(wǎng)自動化的研究與建設(shè)。本文結(jié)合實踐經(jīng)驗分別介紹了城市配網(wǎng)自動化及配網(wǎng)規(guī)劃兩方面的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，以期為廣大電力行業(yè)人士提供一點幫助。

關(guān)鍵詞： 城市配網(wǎng)；自動化；規(guī)劃

當前我國經(jīng)濟正處在快速發(fā)展的歷史時期，各行各業(yè)對電量的需求猛增，同時農(nóng)村的城鎮(zhèn)化的進程也越來越快，供電服務(wù)的范圍也越來越大。在這種情況下，我國電網(wǎng)布局也愈發(fā)龐大復(fù)雜，故障發(fā)生率逐步升高。因此，不僅是為了保障供電的可靠、安全，也是為了更好地存進社會的發(fā)展，詳細規(guī)劃并建設(shè)城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，就很是必要。

一、城市配網(wǎng)自動化簡述

城市配網(wǎng)自動化是指利用現(xiàn)代電子、通信、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成配電網(wǎng)中的各類信息，所建立的一個完整的監(jiān)測、保護、控制配電系統(tǒng)正常運行和事故情況，同時也能進行配電管理的自動化管理系統(tǒng)。應(yīng)用城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)不僅能夠確保供電的可靠性和安全性，同時也能縮減成本，提高經(jīng)濟效益，更重要的是能夠提高供電的電力質(zhì)量及服務(wù)質(zhì)量。

二、城市配網(wǎng)自動化的應(yīng)用及研究

當前配電自動化在全國各地都已經(jīng)有一些應(yīng)用，湖北的鄂州、武昌今年也先后應(yīng)用了這一項技術(shù)，取得了顯著的效果。但同時也應(yīng)該注意到，由于實際情況復(fù)雜多變，當前部分地區(qū)仍存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、轉(zhuǎn)互供能力不足、配網(wǎng)設(shè)備達不到標準、選型標準不高、不能通用互換等問題。同時部分供電企業(yè)存在著機械設(shè)備以及管理上的不足等問題，這也限制了城市配電自動化技術(shù)的進一步應(yīng)用。本文接下來就分別從配電網(wǎng)架設(shè)備、信息化系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、自動化通信方四個方面研究了城市配網(wǎng)自動化。

（一）配電網(wǎng)架及設(shè)備

配網(wǎng)的主干線電網(wǎng)多是線路架空與地埋電纜兩種鋪設(shè)方式混合運行的模式，農(nóng)村的配電線路則多是架空線路。網(wǎng)架的供電方式將輻射型、“手拉手”饋線、環(huán)網(wǎng)饋線、“N-1”供電饋線等線路相結(jié)合，因此就對城市建筑設(shè)施有一定要求，而由于城市發(fā)展的需要，當前城市的建筑設(shè)施普遍復(fù)雜，十分不利于配電網(wǎng)架的建設(shè)。這種情況下，城市的主干線電網(wǎng)配電逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘芈耠娎|為主的模式，大中型城市也在逐漸加快對配電網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，相應(yīng)地相關(guān)平均環(huán)網(wǎng)率也穩(wěn)步提升，十分有助于構(gòu)建配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。不過在這個過程中又出現(xiàn)了線路與負荷之間的供需矛盾越來越大，配網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)供能力普遍較不足的問題，經(jīng)過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)這是由地埋電纜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次不明、聯(lián)絡(luò)不清導(dǎo)致的多電源線路分段沒有一個較好的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)以及對應(yīng)的負荷增長較快等問題造成的。針對這種情況，當前各供電企業(yè)應(yīng)當進行對先關(guān)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的調(diào)整改造，同時在堅持延展性原則的基礎(chǔ)上規(guī)劃、建設(shè)新的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的配網(wǎng)主干與分支網(wǎng)架，并且選擇符合未來配網(wǎng)負荷增長及轉(zhuǎn)供能力等自動化運行需要的設(shè)備、電纜型號，同時加大配電線路中的一供一備線路比例。

配網(wǎng)自動化終端的開關(guān)決定著整個系統(tǒng)能否運轉(zhuǎn)，而且終端設(shè)備開關(guān)接口匹配系統(tǒng)端口是對終端設(shè)備進行控制的前提條件。因此，供電企業(yè)應(yīng)當對這件事有一個深刻的認知，設(shè)置一個自動化設(shè)備的預(yù)留接口，方便故障發(fā)生和電力系統(tǒng)日常的檢修，更好地實現(xiàn)城市配網(wǎng)自動化。

（二）配電自動化系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)是當前配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，有助于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但是由于現(xiàn)實中各種各樣的復(fù)雜原因，當前的自動化建設(shè)、維護仍然有一些不足。因此，本文接下來將詳細介紹配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)的思路。

1.信息技術(shù)是城市配網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)與前提條件。構(gòu)建一個集成在線離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及地理圖形這些數(shù)據(jù)的完整配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，有助于監(jiān)測、保護、控制配網(wǎng)及其設(shè)備的正常運行及事故狀態(tài)，同時也有利于自動化管理用電、配電。

2.當前城市配電自動化系統(tǒng)主要應(yīng)用的是GIS這種配電信息技術(shù)，即一種在配網(wǎng)規(guī)劃時利用地理信息系統(tǒng)、配電網(wǎng)規(guī)劃以及生產(chǎn)運行管理技術(shù)等信息化技術(shù)運行管理配網(wǎng)線路的計算機綜合信息系統(tǒng)。具體來說就是GIS系統(tǒng)統(tǒng)一錄入、維護所有的站外饋線圖形、模型、站內(nèi)圖形、實測數(shù)據(jù)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、屬性數(shù)據(jù)及運行參數(shù)。需要總的接線圖、環(huán)線圖、單線圖時，系統(tǒng)可以自動調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)生成。但是同時電力企業(yè)在使用時也應(yīng)當加強對生產(chǎn)經(jīng)營管理、客戶服務(wù)的理解，仔細全面地設(shè)計總體規(guī)劃與方案，提高系統(tǒng)的實用性，同時還要通過解決數(shù)據(jù)圖存在的問題來減少運行維護的工作量。

3.為了方便數(shù)據(jù)、通信接口和新約規(guī)的接入，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應(yīng)當建設(shè)有一個具有清除明白的分層分布式結(jié)構(gòu)和平臺模塊以及系統(tǒng)應(yīng)用統(tǒng)一管理能力的支撐平臺。同時商用數(shù)據(jù)庫為了提高供電質(zhì)量與服務(wù)，可以設(shè)一個開放的標準SQL語言訪問接口，以方便與其它系統(tǒng)互聯(lián)、共享數(shù)據(jù)。

4.配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）的主要功能是在主站對配網(wǎng)進行遠方監(jiān)控，是通過主站負責(zé)接受終端設(shè)備和通信系統(tǒng)將配網(wǎng)的實時狀態(tài)的方法而實現(xiàn)的。其中實時狀態(tài)是指具備采集條件的10kV線路柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、配電變壓器和開閉站的數(shù)據(jù)、保護動作信息和運行的數(shù)據(jù)等。

5.企業(yè)要保證配網(wǎng)自動化系統(tǒng)功能和規(guī)模在大幅度提升的同時，系統(tǒng)還有進行線性無縫擴充的可能性。在建設(shè)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)時還要做到有充足的系統(tǒng)規(guī)模、內(nèi)存、處理速度、CPU負荷儲備，以應(yīng)對此后五年城市配網(wǎng)自動化遠景規(guī)劃的現(xiàn)實需求，同時還要保證系統(tǒng)性能不會因為線路數(shù)量的增加而明顯下降。

（三）配電自動化體系

當前配電網(wǎng)絡(luò)的布局結(jié)構(gòu)主要有四種模式，一是各自動化開關(guān)設(shè)備互相配合的結(jié)構(gòu)模式，二是主站、終端結(jié)合集中采集、監(jiān)控的結(jié)構(gòu)模式，三是主站、子站、終端三層集中采集、分散監(jiān)控的結(jié)構(gòu)式。第四種結(jié)構(gòu)模式在國內(nèi)應(yīng)用最為普遍，即主站、子站、終端三層體系集中采集、監(jiān)控。當前國內(nèi)在構(gòu)建配電自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，最常遇到的問題就是主站缺乏實用性，因此要在構(gòu)建之初就要做好調(diào)研與規(guī)劃設(shè)計，以保證城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)能夠自動同步更新信息變化。

（四）配電自動化通信方式

通信系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運行的命脈，但是當前大部分由于通信設(shè)備的系統(tǒng)復(fù)雜、各項工作差異較大、器械眾多，加之工作環(huán)境十分惡劣，嚴重影響到了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的運行、管理、維護。因此在構(gòu)建通信系統(tǒng)時綜合各方面因素，審慎考慮，因地制宜選用合適的通信方式。

三、對配網(wǎng)規(guī)劃的研究

提前做好配網(wǎng)規(guī)劃是高效快速地建設(shè)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的前提。在規(guī)劃時應(yīng)當把資金來源、工期、城市配網(wǎng)架構(gòu)、通訊方式、系統(tǒng)管理維護等因素都考慮到，同時為了確保配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的正常運行，在建設(shè)過程中應(yīng)當重視設(shè)備本身及承載物超重、供電能力較弱等問題。并且在堅持延展性原則、控制主干網(wǎng)線負荷電流、重視變電站聯(lián)絡(luò)饋線這三項原則的情況下，依據(jù)當?shù)爻鞘信渚W(wǎng)自動化的實際發(fā)展規(guī)劃同時結(jié)合建設(shè)要求構(gòu)建配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。即，網(wǎng)架改造的同時，主站建設(shè)以此到位，子站、終端則使用試點的方法分時分步進行建設(shè)。

結(jié)束語：

建設(shè)做好城市配網(wǎng)規(guī)劃，建設(shè)城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)有助于確保高效高質(zhì)供電，促進城市發(fā)展。雖然當前一些城市的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)已經(jīng)開始運行，但是也出現(xiàn)了一些問題。在這種情況下，電力行業(yè)從業(yè)人員應(yīng)當吸取經(jīng)驗教訓(xùn)改進創(chuàng)新當前的城市配電自動化技術(shù)，以求城市配電自動化系統(tǒng)能夠在我國得到普及開來。

參考文獻

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