配電自動化系統(tǒng)在鶴壁低壓臺區(qū)智能運維中的探索

孫秀兵 全宏達 夏傳鯤

摘 要：目前，鶴壁供電區(qū)域內(nèi)的配電自動化系統(tǒng)僅能覆蓋數(shù)十條10kV配電線路，對低壓臺區(qū)線路的智能運維、故障判別定位尚缺乏有效手段。本文重點介紹了基于移動APN網(wǎng)絡(luò)和低壓臺區(qū)智能終端技術(shù)在低壓配電自動化應(yīng)用中的價值。

關(guān)鍵詞：移動APN；配電自動化；低壓臺區(qū)

中圖分類號：TM761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0141-02

The Exploration of the Distribution Automation System in the

Intelligent Operation and Maintenance of Hebi Low Pressure Platform Area

SUN Xiubing QUAN Hongda XIA Chuankun

（Hebi Power Company， State Grid Henan Electric Power Company，Hebi Henan 458030）

Abstract： At present， the distribution automation system in Hebi power supply area can only cover dozens of 10 thousand volt distribution lines， and there is no effective way for intelligent operation and fault location in low voltage area. This paper mainly introduced the value of the mobile APN network and the low voltage platform area intelligent terminal technology in the application of low voltage distribution automation.

Keywords： mobile APN；distribution automation；low voltage station area

1 研究背景

自1998年農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造工程實施以來，我國配電網(wǎng)健康狀況雖得到明顯改善。但是，隨著新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展，對配電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量提出了更高要求，建設(shè)具有堅強、智能特征且結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)實用、供電質(zhì)量高、電能損耗低的新型配電網(wǎng)絡(luò)迫在眉睫。

然而，鶴壁供電區(qū)的配電自動化系統(tǒng)尚處于建設(shè)階段，僅僅對數(shù)十條10kV電壓等級的高壓開關(guān)設(shè)備進行了自動化覆蓋，只能滿足高、中壓配電網(wǎng)的自動化需求。此外，鶴壁市電網(wǎng)自動化建設(shè)在10kV/0.4kV配電臺區(qū)至終端用戶等各配電環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、通信互動、監(jiān)控管理等尚存在薄弱環(huán)節(jié)，亟待改進。

智能配電臺區(qū)是配電自動化系統(tǒng)在低壓臺區(qū)層面上的延伸，其全面建設(shè)與實施將徹底改善低壓臺區(qū)的“盲調(diào)”現(xiàn)象，提高整個配電網(wǎng)的可視化水平，減少工作人員的巡視工作量。同時，通過智能配電臺區(qū)開展實時監(jiān)測，積累大量的配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，能有效提高低壓臺區(qū)搶修的服務(wù)水平，創(chuàng)造供電可靠、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的供電環(huán)境，促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展。

2 智能配電臺區(qū)簡介

基于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能配電臺區(qū)綜合管理技術(shù)是針對10kV/0.4kV配電臺區(qū)至終端用戶等各配電環(huán)節(jié)的全面監(jiān)控管理技術(shù)，對智能配電臺區(qū)綜合管理技術(shù)的研究應(yīng)實現(xiàn)與現(xiàn)有配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)等進行對接和數(shù)據(jù)共享，完善配電網(wǎng)設(shè)備的集中監(jiān)控管理功能。

綜合鶴壁供電公司的具體特點和現(xiàn)狀，通過加裝智能設(shè)備，使之具備運行參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備管理和10kV/0.4kV配電臺區(qū)、0.4kV低壓配電線路及終端用戶數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及通信互動等功能。智能配電終端用于監(jiān)控、管理配電臺區(qū)，并通過監(jiān)控的遙信數(shù)據(jù)提供低壓臺區(qū)的故障判別功能。通信組網(wǎng)則采用移動APN專網(wǎng)方式將智能終端與現(xiàn)有配電自動化系統(tǒng)連接，使配電自動化系統(tǒng)向低壓臺區(qū)延伸，滿足低壓臺區(qū)的自動化需求[1]。

3 智能配電臺區(qū)實施方案

3.1 分析配電網(wǎng)現(xiàn)狀，總結(jié)配電網(wǎng)現(xiàn)場的實際需求

在實施智能配電臺區(qū)前，要充分了解鶴壁地區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀，并結(jié)合已完成項目和正在實施的配電網(wǎng)節(jié)能項目進行分析，總結(jié)鶴壁地區(qū)配電網(wǎng)的實際需求，盡量填補目前配電網(wǎng)建設(shè)空缺部分，滿足現(xiàn)場對提升配電網(wǎng)智能化運營水平的要求。

3.2 根據(jù)現(xiàn)場實際需求，開發(fā)智能終端設(shè)備

根據(jù)鶴壁地區(qū)現(xiàn)場需求和配網(wǎng)通用性要求，研究基于配電網(wǎng)運維管理平臺的智能配電臺區(qū)綜合管理技術(shù)，開發(fā)智能終端設(shè)備，現(xiàn)場搭建無線通信網(wǎng)絡(luò)，完成設(shè)備單模塊研究與開發(fā)。

3.3 與配電自動化系統(tǒng)連接

智能終端設(shè)備完成設(shè)計開發(fā)后，通過101無線通信規(guī)約連接至現(xiàn)有配電自動化主站，并在主站端配置相應(yīng)模組及點號，使之完成主站與終端的連接。

4 智能配電臺區(qū)在臺區(qū)低壓搶修中的應(yīng)用

目前，低壓配電柜、電纜分支箱等設(shè)備的安全可靠性要求越來越高，其運行狀態(tài)的監(jiān)測及管理智能化需求也日益提高。加之智能配電臺區(qū)的建設(shè)與應(yīng)用，關(guān)乎居民用戶的生命及財產(chǎn)安全，對電網(wǎng)公司的企業(yè)形象具有重大的現(xiàn)實意義。因此，將智能配電臺區(qū)應(yīng)用于臺區(qū)低壓搶修尤為重要。

智能配電臺區(qū)通過利用無線網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)遠程遙信、遙測功能，可對低壓配電系統(tǒng)的電壓、負荷電流、故障電流、開關(guān)狀態(tài)等參數(shù)進行實時監(jiān)測，并可存儲相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時，結(jié)合配電自動化系統(tǒng)的FA功能，可縮小故障影響范圍，降低損失，提高低壓臺區(qū)的用電可靠性。

使用移動APN通信方式接入配電自動化主站的智能配電臺區(qū)低壓監(jiān)測系統(tǒng)具有可靠性高、實時性強、傳輸速度快、傳輸信息量大的特點，有效提高了監(jiān)測的實時性和準確性，因此選用無線GPRS/4G通信技術(shù)作為智能終端的接入方式。

智能配電臺區(qū)系統(tǒng)實現(xiàn)了對低壓臺區(qū)（低壓配電柜、電纜分支箱等）中電量參數(shù)的實時監(jiān)測和無線傳輸，并對低壓臺區(qū)的故障跳閘進行告警和故障判別，其主要由智能終端、數(shù)據(jù)集中器、服務(wù)器和系統(tǒng)軟件等部分組成：智能配電臺區(qū)終端、數(shù)據(jù)集中器（RS485-GPRS/4G）、移動APN專網(wǎng)及鶴壁供電公司配電自動化主站。

智能配電臺區(qū)終端的監(jiān)測裝置可就地實時監(jiān)測顯示電流值、電壓值、開關(guān)狀態(tài)，相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過移動APN網(wǎng)絡(luò)實時傳送至配電自動化主站及移動電話終端（手機），使運維部門和運維檢修人員實時了解現(xiàn)場設(shè)備的運行情況。其通過傳統(tǒng)RS485線路進行數(shù)據(jù)傳輸，通過強力磁鐵使之安裝于低壓臺區(qū)設(shè)備上。

智能配電臺區(qū)終端對于短路和接地故障采用波形判斷法，這可有效避免因大負荷運行和合閘涌流造成的誤報。發(fā)生短路故障時，該終端還能記錄故障電流值和故障發(fā)生時間，并將其實時傳送至配電自動化主站后臺，通過配電自動化系統(tǒng)的FA功能準確指明故障位置。

數(shù)據(jù)集中器是在整個自組網(wǎng)絡(luò)中確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重要中繼節(jié)點，其將終端采用的RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無線101通信規(guī)約，并通過GPRS或4G移動APN網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至配電自動化主站。該通信方式具有覆蓋面積廣、通信可靠的特點，能將智能終端的信息可靠地傳輸至配電自動化主站。

配電自動化主站是實現(xiàn)智能配電臺區(qū)功能的重要部分。目前，鶴壁供電公司的配電自動化主站已覆蓋數(shù)十條10kV配電線路，實現(xiàn)了10kV配電故障的判別及定位。將智能配電終端接入配電自動化主站后，將實現(xiàn)具備實時監(jiān)測、故障判別及定位功能的10kV配電自動化向低壓配電臺區(qū)延伸，使低壓臺區(qū)智能配電終端能與高壓配電自動化DTU、FTU等有效結(jié)合起來，解決低壓配電臺區(qū)的“盲調(diào)”問題，支撐低壓配電臺區(qū)運維、搶修工作。

5 試點組網(wǎng)方案

項目選擇河南鶴壁浚縣供電公司黎陽供電所周邊作為試點，進行了通信覆蓋的驗證工作。

該區(qū)域全覆蓋移動4G網(wǎng)絡(luò)，并且能夠順利接入移動APN專網(wǎng)。同時，該區(qū)域供電對象多為縣域城鎮(zhèn)的家屬院、居民小區(qū)，故障排查難度大，但適合智能臺區(qū)的布置。此外，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查得知，附近多處低壓供電區(qū)的低壓設(shè)備均為鐵質(zhì)箱體，非常適合智能終端使用強力磁鐵安裝。

6 結(jié)語

本文闡述了配電自動化系統(tǒng)在鶴壁低壓臺區(qū)線路故障中的應(yīng)用方式，并根據(jù)鶴壁供電區(qū)的實際情況，對鶴壁低壓配電臺區(qū)的智能運維方式進行了探索。同時，結(jié)合低壓臺區(qū)的特點，對智能終端的安裝、通信組網(wǎng)方式、配電自動化主站故障判別模式進行論述。為低壓臺區(qū)自動調(diào)節(jié)裝置、低壓故障的快速恢復(fù)等提供了參考。

參考文獻：

[1]王士政.電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2006.