智能電網(wǎng)的配電自動化改造研究

楊明

【摘 要】智能電網(wǎng)涵蓋了供電過程中發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度與用電各個環(huán)節(jié)，是供電企業(yè)直接面向客戶的重要供電載體。智能電網(wǎng)的配電自動化是全面建設(shè)智能化配電網(wǎng)的重要方式，通過對智能電網(wǎng)一次網(wǎng)架與線路改造、配電自動化主站建設(shè)改造、通信系統(tǒng)建設(shè)改造，能夠提升智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益、管理效益及社會效益，讓廣大電力用戶體驗到智能電網(wǎng)的高質(zhì)量人性化服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；配電自動化改造；供電企業(yè)

【中圖分類號】TM76 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）01-0124-02

國家電網(wǎng)公司已經(jīng)明確提出了智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，其中配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要構(gòu)成部分。伴隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的廣泛普及，將會大規(guī)模開展配電自動化改造，全面優(yōu)化配電自動化的能耗與分配機(jī)制，并且提升供電的可靠性與安全性。配電自動化是全面建設(shè)智能配電網(wǎng)的重要方式，能夠有效提升供電可靠性，同時也是現(xiàn)代電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的必然趨勢。

1 配電自動化及其構(gòu)成

電力系統(tǒng)中電網(wǎng)可以分為輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)，其中配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或發(fā)電廠接收電能，通過配電設(shè)備就地或逐級分配給用戶的電力網(wǎng)。電力系統(tǒng)中二次降壓變電站低壓側(cè)直接或降壓后向客戶供電的網(wǎng)絡(luò)即為配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中直接面對用戶的環(huán)節(jié)，由配電網(wǎng)架、配電線路、電纜配電線路、變電站、降壓變壓器等設(shè)備組成。

配電自動化即利用電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)配電網(wǎng)正常運行、事故監(jiān)測保護(hù)、控制的自動化系統(tǒng)，涵蓋了配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、配電變電站自動化與饋線自動化等方面。配電自動化系統(tǒng)又被稱為DA系統(tǒng)與DMS系統(tǒng)，分別為配電自動化及配電管理系統(tǒng)。配電自動化以一次網(wǎng)架與設(shè)備為基礎(chǔ)，配電自動化系統(tǒng)為核心，利用多種形式的通信方式對配電系統(tǒng)進(jìn)行實時的監(jiān)督控制管理，并通過相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息綜合來實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的科學(xué)管理。配電自動化實施區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)布局要做到科學(xué)規(guī)劃、合理安排；一次設(shè)備要滿足通信要求；饋線自動化線路要符合故障時的負(fù)荷轉(zhuǎn)移要求。配電站自動化系統(tǒng)主要由配電主站、配電終端、配電子站及通信通道等部門構(gòu)成。第一，配電主站。配電主站是配電自動化系統(tǒng)的最高層，是其中的核心。該層主要由服務(wù)器、工作站及數(shù)據(jù)采集網(wǎng)構(gòu)成。配電主站可以根據(jù)不同地區(qū)的配電網(wǎng)規(guī)模、用電需求、配電自動化的應(yīng)用情況選擇合適的軟硬件。對配電網(wǎng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，配合不同配電子網(wǎng)的關(guān)系對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，使得配電系統(tǒng)能夠始終保持最佳狀態(tài)。同時，按照合理配置拓展功能，結(jié)合當(dāng)?shù)刂悄茈娋W(wǎng)工作的進(jìn)行合理優(yōu)化智能化功能。第二，配電終端。配電終端即為安裝在中壓配電網(wǎng)現(xiàn)場的各類監(jiān)測控制設(shè)備總稱。配電終端應(yīng)用設(shè)備有配電線路、配電室、環(huán)網(wǎng)柜等。根據(jù)應(yīng)用對象與作用的不同，配電終端可以分為饋線終端、站所終端、配變終端等。另外，遠(yuǎn)動設(shè)備、綜合自動化設(shè)備等均可以實現(xiàn)配電終端功能。第三，子站層。配電子站即為配電主站與配電終端之間的中間層，主要作用是對變電站與饋線終端進(jìn)行通信，緩解主站通信工作壓力。子站層可以接收環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)站、配電變壓器等設(shè)備的工作狀態(tài)信息，并且傳遞至配電主站。第四，通信信道。配電自動化系統(tǒng)中通信信道是不可或缺的重要神經(jīng)系統(tǒng)，是配電網(wǎng)系統(tǒng)遙測的媒介。通信信道包括通信設(shè)備、通信線路、輔助設(shè)備等，有序分布在各個需要通信的設(shè)備中間。

2 智能電網(wǎng)的配電自動化改造

2.1 配網(wǎng)一次網(wǎng)架與線路改造

一次網(wǎng)架架空線路的改造需要根據(jù)供電實際需求選擇單聯(lián)絡(luò)鏈接模式或多分段三聯(lián)絡(luò)界限模式。電纜改造接線方式通常采用電纜單環(huán)網(wǎng)模式，開關(guān)站與環(huán)網(wǎng)柜為通信聯(lián)絡(luò)媒介。通過提升線路聯(lián)絡(luò)頻率、優(yōu)化線路運行方式等策略盡可能實現(xiàn)不同線路負(fù)荷的平均分布，以保證一次網(wǎng)架線路在周邊線路倒負(fù)荷時能夠始終保持正常工作狀態(tài)。保證一次網(wǎng)架線路中分段點的數(shù)量合理，使其分段點始終處于合理的位置，避免由于頻繁檢修導(dǎo)致的臨時停電，并且縮短臨時停電時間。配電一次網(wǎng)架與線路改造的最終目標(biāo)就是形成環(huán)網(wǎng)接線為核心的一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，打造安全可靠、穩(wěn)定運行的智能配電網(wǎng)。

2.2 配電自動化主站建設(shè)改造

配電自動化主站建設(shè)改造需要按照配電自動化改造的統(tǒng)一規(guī)劃，有步驟、有計劃地開展有序建設(shè)。配電自動化主站改造以滿足配電網(wǎng)數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測控制系統(tǒng)需求為主要工作目標(biāo)，完善配網(wǎng)模型管理、配網(wǎng)工作監(jiān)督、饋線自動化、調(diào)度自動化等功能。與95598系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)實現(xiàn)無縫信息傳遞，進(jìn)而拓展配電網(wǎng)智能化工作、分布式電源等功能，最終改造為能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整、控制、操作一體化的綜合性多功能配電管理平臺。硬件設(shè)備方面需要根據(jù)配電自動化主站功能需求選擇國際通用的設(shè)備，并且滿足與其他設(shè)備的通用交換及拓展設(shè)備性能的需求。對主站改造過程中需要對主站系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行保留處理，將其作為改造完成后主站系統(tǒng)配變監(jiān)測工作應(yīng)用，提升軟件、硬件設(shè)備的使用率，降低改造資金投入，提升改造經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 通信系統(tǒng)建設(shè)改造

配電自動化改造中通信系統(tǒng)建設(shè)改造是其中的關(guān)鍵步驟之一，改造質(zhì)量的高低將會直接影響到配電自動化系統(tǒng)質(zhì)量。用戶、供電設(shè)備、自動化系統(tǒng)之間均是通過通信系統(tǒng)來進(jìn)行信息交換處理，承擔(dān)著信息數(shù)據(jù)處理、發(fā)送返回等功能。通信系統(tǒng)建設(shè)改造要滿足可靠性要求。設(shè)備設(shè)施要選擇高可靠性裝置，如主控板、電源為冗余配置，用于電力系統(tǒng)自動回復(fù)，主備用部門需要使用實時熱備份技術(shù)，以保證系統(tǒng)修復(fù)中能夠始終保持供電不中斷。在選擇通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品時，要選擇已經(jīng)廣泛成熟使用的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制定科學(xué)高效的網(wǎng)絡(luò)備份策略，以保證供電通信網(wǎng)絡(luò)在故障時可以正常運行。通信方案建設(shè)方面可以選擇光纖、無線公網(wǎng)等多種通信方式結(jié)合的配電通信網(wǎng)絡(luò)，通過建設(shè)配電一體化通信平臺來實現(xiàn)不同通信方式的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一監(jiān)測管理。配電通信平臺可以兼容多種通信方式的統(tǒng)一工作與統(tǒng)一管理，統(tǒng)一接入多種通信方式，同時該平臺也可以供其他配電系統(tǒng)使用，避免配網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨立工作，有助于配電通信系統(tǒng)工作效率的提升。

3 智能電網(wǎng)的配電自動化改造效益

配電自動化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠提升智能電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益、管理效益及社會效益。第一，經(jīng)濟(jì)效益。通過智能電網(wǎng)的配電自動化改造，在全面提升配網(wǎng)供電能力的基礎(chǔ)上，有效強(qiáng)化了供電的可靠性與穩(wěn)定性，并且提高了供電電能的質(zhì)量。穩(wěn)定售電不僅僅可以為供電企業(yè)帶來長期穩(wěn)定的受益，同時也能夠提升供電企業(yè)的生產(chǎn)運營效率。伴隨著智能電網(wǎng)配電自動化的實施，配電網(wǎng)系統(tǒng)故障時間顯著縮短，平均倒閘操作時間已經(jīng)縮短至3 min以內(nèi)。智能電網(wǎng)配電自動化后能夠提升一次設(shè)備的利用效率，降低設(shè)備的閑置率，一次設(shè)備的使用環(huán)境與運用狀態(tài)可以得到改善，從而減少一次設(shè)備的投資規(guī)模。同時，智能電網(wǎng)的配電自動化能夠提升供電能力，發(fā)揮當(dāng)前供電設(shè)備的潛能，提升供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。第二，管理效益。智能電網(wǎng)配電自動化提升了配電工作效率，高效共享配電數(shù)據(jù)，降低了供電企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖紙管理的工作量。配電開關(guān)可以實現(xiàn)自動或遙控操作，減少配電現(xiàn)場操作工作人員。在配電自動化的過程中由于使用了兩側(cè)負(fù)荷轉(zhuǎn)供及開關(guān)柜帶電作業(yè)，能夠使得配電自動化改造中始終保持供電，強(qiáng)化了配電的可靠性與穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)的跨系統(tǒng)信息傳輸可以實現(xiàn)95598、故障搶修、用戶服務(wù)等功能的一體化，讓供電企業(yè)的調(diào)度處理人員能夠更加高效地處理電網(wǎng)故障，縮短電網(wǎng)事故匯報與指令傳達(dá)的環(huán)節(jié)，顯著減少了供電事故處理時間，強(qiáng)化了配電網(wǎng)的管理實效性。第三，社會效益。智能電網(wǎng)的配電自動化改造帶來了顯著的社會效應(yīng)，提升了供電可靠性、安全性，優(yōu)化了供電服務(wù)水平，實現(xiàn)了供電節(jié)能減耗。在配合智能電網(wǎng)配電自動化改造的過程中，對配電網(wǎng)一次設(shè)備、網(wǎng)架的改造能夠顯著提升供電的安全性，滿足社會生產(chǎn)生活日益提升的用電需求。通過完成饋線自動化能夠縮短故障處理時間，提升供電的可靠性。生產(chǎn)生活停電時間的縮短、供電的可靠性、電壓質(zhì)量的優(yōu)化能夠有效提升社會群眾對供電企業(yè)的服務(wù)滿意率，有助于國家電網(wǎng)“四個服務(wù)”宗旨的實現(xiàn)。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)配電自動化改造正處于發(fā)展成熟階段，智能電網(wǎng)配電自動化改造不僅是社會生產(chǎn)生活對電力系統(tǒng)的要求，也是電力事業(yè)進(jìn)步發(fā)展的象征。智能電網(wǎng)配電自動化改革不僅能為供電企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，還能夠有效提升供電質(zhì)量與可靠性，提升供電企業(yè)社會形象與供電技術(shù)，為我國智能電網(wǎng)自動化發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]