配網(wǎng)自動化建設(shè)對供電可靠性的影響研究

趙云云

【摘要】隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，人們生活水平不斷地提高，各行各業(yè)對電的需求亦越來越大，對供電可靠性的要求越來越高。安全用電成為一個不容忽視的問題，所以配網(wǎng)自動化規(guī)劃與建設(shè)的重要性愈加突出，配網(wǎng)自動化可以實現(xiàn)遠程控制等多種功能，幫助我們解決電力安全性的問題。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng);自動化建設(shè);供電可靠性;影響

隨著人民生活水平的不斷提高，經(jīng)濟的迅速發(fā)展要求我們供電速度快、容量足、設(shè)施安全。經(jīng)濟的快速發(fā)展對供電可靠性的要求越來越高，然而由于配網(wǎng)運行環(huán)境的影響，嚴重對配網(wǎng)設(shè)備的安全、穩(wěn)定造成一定的影響。部分地區(qū)由于發(fā)展較早，受設(shè)備老化以及供電需求的不斷增加，當線路發(fā)生故障時，故障隔離與處理的速度顯得愈加重要。配網(wǎng)自動化建設(shè)的重要性愈加突出。

1.1配網(wǎng)自動化的內(nèi)容及意義

配網(wǎng)自動化是以一次網(wǎng)架和自動化設(shè)備為基礎(chǔ)，綜合運用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)測與控制，使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、高效的運行狀態(tài)。配網(wǎng)自動化可實現(xiàn)遠程控制，減小故障停電范圍，減少故障停電時間，提高供電可靠性，減輕運維人員工作壓力，提升用戶滿意度。所以配網(wǎng)自動化建設(shè)對于我們的發(fā)展是非常有意義的，也是當今社會發(fā)展的必然趨勢。

1.2配網(wǎng)自動化的工作系統(tǒng)

1.2.1配網(wǎng)主站

配網(wǎng)主站（簡稱主站或配電自動化主站）為配網(wǎng)終端處理中心，主要實現(xiàn)配網(wǎng)終端運行數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，對配網(wǎng)終端進行功能判斷和分析，為配網(wǎng)調(diào)度和配網(wǎng)生產(chǎn)服務(wù)，為供電可靠性提供基礎(chǔ)保障。

1.2.2配網(wǎng)自動化系統(tǒng)

實現(xiàn)配電網(wǎng)的運行監(jiān)視與控制的自動化系統(tǒng)，具備配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）、饋線自動化以及配電網(wǎng)分析應(yīng)用等功能，主要由配電自動化主站、配電自動化終端、配電自動化成套開關(guān)設(shè)備和相關(guān)附屬設(shè)備、設(shè)施，經(jīng)配電通信通道連接組成。

1.2.3就地控制型

就地饋線自動化系統(tǒng)不需要配網(wǎng)主站或配電子站控制，當線路發(fā)生故障時，系統(tǒng)通過配網(wǎng)終端相互通信、保護配合或時序配合，實現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)域的自動復(fù)電，并上報處理過程和處理結(jié)果至配網(wǎng)主站。就地型的優(yōu)點是能夠快速的實現(xiàn)故障定位和隔離，其缺點是在非故障區(qū)域恢復(fù)供電時，由于其不能掌握配電網(wǎng)整體的負荷分布情況，在轉(zhuǎn)供電時可能會發(fā)生過載導致二次故障的情況。

1.2.4集中控制型

集中控制型需具備完整的配網(wǎng)主站、配網(wǎng)終端及通信通道。當線路發(fā)生故障時，配網(wǎng)主站實時采集的配電網(wǎng)和配電設(shè)備運行信息及故障信號，由配電主站自動計算或輔以人工方式遠程遙控配網(wǎng)終端，實現(xiàn)故障區(qū)域的隔離和非故障區(qū)域的自動轉(zhuǎn)供電，提高供電可靠性。

集中控制型適用于所有類型線路，通過配網(wǎng)終端實現(xiàn)較復(fù)雜的保護功能，且配電終端與變電站的保護配合不需要太多級差。但是故障的判斷、隔離、非故障區(qū)域的復(fù)電嚴重依賴于通信質(zhì)量、配網(wǎng)設(shè)備運行穩(wěn)定性等因素，通信的故障和配網(wǎng)終端的異常都可能導致功能失效。

2.1配網(wǎng)自動化系統(tǒng)

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要依賴于配網(wǎng)終端，主要包括饋線終端（FTU）、站所終端（DTU）、配電變壓器監(jiān)測終端（TTU）及具備遠傳功能的故障指示器終端等。采用通信通道，完成數(shù)據(jù)采集和控制等功能。然后經(jīng)過配網(wǎng)主站的集中數(shù)據(jù)采集與數(shù)理，實現(xiàn)故障區(qū)域的準確判斷與隔離。并及時通知供電運維人員，提升工作效率和提高供電可靠性。

對供電可靠性的影響。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要依賴于配網(wǎng)自動化終端的穩(wěn)定性和合理性。鑒于配網(wǎng)終端的重要性，若饋線終端分布不合理，嚴重影響供電可靠性，當某條10kV中壓線路上自動化終端布點不合理或者無自動化終端，且線路發(fā)生故障時，因自動化終端布點不合理，根據(jù)配網(wǎng)終端的動作情況，將難以判斷故障范圍，且影響低壓用戶數(shù)較多，嚴重影響運維人員工作效率和影響復(fù)電時間。在雷雨和臺風多發(fā)季節(jié)，往往由于天氣的影響，運維人員難以在故障第一時間趕往現(xiàn)場處理，嚴重影響供電可靠性。

2.2自動控制系統(tǒng)

對供電可靠性的影響。自動控制系統(tǒng)不僅能快速，準確的確定故障地點，還能及時進行故障隔離和恢復(fù)非故障區(qū)域復(fù)電，減少了不必要的損失。目前配網(wǎng)自動化主要依賴于配網(wǎng)自動化斷路器的重合功能來降低線路瞬時故障對線路的影響，但當發(fā)生永久故障時，根據(jù)中壓線路自動化終端的布點，可以通過臨時轉(zhuǎn)供電進一步減少故障停電范圍和停電時間，提高了供電可靠性。配網(wǎng)自動化終端實現(xiàn)“遙控”后，當發(fā)生供電故障時，自動化系統(tǒng)可通過遙控操作進行故障的快速隔離和非故障區(qū)域的快速轉(zhuǎn)供電，進一步提高供電可靠性和提升用戶滿意度。

2.3配網(wǎng)自動化運行模式

根據(jù)實際按照實際業(yè)務(wù)需求的不同，分為運行監(jiān)測型和控制型兩種運行模式。運行監(jiān)測型模式是以及時定位配電網(wǎng)故障，監(jiān)視配電網(wǎng)運行狀態(tài)為主要目的的配電自動化建設(shè)模式。運行監(jiān)測型模式的特點是配電網(wǎng)絡(luò)具備完整的配電主站、終端及通信通道，通過具有遙信、遙測功能的配電終端，將配電網(wǎng)的運行狀態(tài)及故障信號及時上傳配電主站。

控制型模式是以實現(xiàn)故障快速隔離與供電恢復(fù)為主要目的的配電自動化建設(shè)模式。根據(jù)實現(xiàn)技術(shù)手段的不同，可分集中控制型和就地控制型兩種型式。兩者的區(qū)別主要在于當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，配網(wǎng)自動化終端通過現(xiàn)場配電終端、保護裝置或自動化開關(guān)裝置相互配合，及時準確定位故障區(qū)域，快速自行隔離故障、恢復(fù)非故障區(qū)域供電的過程中是否依賴配電主站和配電子站，同時將故障信號、開關(guān)動作情況、開關(guān)運行狀態(tài)等信息及時上報配電主站系統(tǒng)或相關(guān)調(diào)度、運維人員。

2.4提升居民用電整體質(zhì)量

近年來，供電人在進行配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)過程中，在考慮主網(wǎng)結(jié)構(gòu)的同時，往往根據(jù)配網(wǎng)日常管理需求，同時結(jié)合配網(wǎng)終端應(yīng)用的普遍性和廣泛性，更加注重配網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化和供電可靠性的提升。在此背景下，配網(wǎng)的可靠性是供電質(zhì)量得到本質(zhì)提升，同時根據(jù)主網(wǎng)潮流的分布，頻率和波形各項指標都趨于更加優(yōu)化，且在SCADA系統(tǒng)的支持下，可對各項電能信息進行動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)調(diào)整。比如配電網(wǎng)運行過程中，某時間段內(nèi)通過測量發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)的電壓以及頻率超出了設(shè)計，此時電網(wǎng)將會自動發(fā)出警告信息，相關(guān)工作人員能夠及時掌握電網(wǎng)的具體運行情況并合理判斷原因和及時作出自動化調(diào)控，同時也通過手動方式對實際查找工作加以輔助。通過以上方式，能夠在特定時間內(nèi)恢復(fù)指標，從而確保用戶的用電不會受到波動性的影響，保證用電能夠應(yīng)用到高質(zhì)量的電能。

2.5提供安全保障

電力生產(chǎn)期間，每個階段都必須確保安全，只有這樣才能確保人們最終應(yīng)用到可靠的電能。從實際情況來看，我國在前期電網(wǎng)建設(shè)過程中，大力發(fā)展配網(wǎng)建設(shè)工作，引入了安全、可靠、易管理與維護的配網(wǎng)設(shè)備一定程度上提高了配電網(wǎng)在實際運行過程中的安全性。從具體情況來看，根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃的布局，配網(wǎng)大多采用戶外架空線路，然后根據(jù)配網(wǎng)運行環(huán)境的多變性、惡劣興，增加了配網(wǎng)運維的工作難度和工作壓力，也增加了由于客觀因素造成停電的可能性。在自動調(diào)控的支持下，配網(wǎng)運行過程中可以通過中壓線路運行方式，獲取電網(wǎng)運行實時信息和數(shù)據(jù)，再進一步利用通信管理，進行運行數(shù)據(jù)交換，一定程度上對不穩(wěn)定因素進行防御，降低了突發(fā)要素對配網(wǎng)運行的影響，最大程度確保配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。可見，在供電過程中，通過自動配電網(wǎng)技術(shù)進行應(yīng)用，使供電安全變得更加合理，同時也間接的提升供電的可靠性。如圖2所示。

2.6合理規(guī)劃，提升供電可靠性

目前配網(wǎng)規(guī)劃以“提高供電可靠性”為抓手，以建設(shè)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)”的智能配電網(wǎng)為目標，按照“分區(qū)、分組、分層”的網(wǎng)架優(yōu)化思路，以配網(wǎng)供電片區(qū)為網(wǎng)格，以饋線組為單元，厘清主干線、支線層級關(guān)系，以問題為導向推進網(wǎng)架優(yōu)化及自動化建設(shè)。同時合理設(shè)置自動化節(jié)點和配網(wǎng)光纖敷設(shè)，做到同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步驗收投運。然而隨著配網(wǎng)供電范圍的不斷擴大，以及配網(wǎng)自動化設(shè)備的多樣性，在一定程度上增加了規(guī)劃難度，同時也使常態(tài)下電網(wǎng)的運行維護變得更加困難。通過應(yīng)用自動化手段，對電網(wǎng)中的各項設(shè)備進行有序調(diào)控，對組合狀態(tài)下的電網(wǎng)設(shè)備進行動態(tài)監(jiān)測，同時預(yù)測用戶實際需求，合理做好網(wǎng)架優(yōu)化。通過自動化手段，可以對電網(wǎng)的配網(wǎng)升級進行指引，對電網(wǎng)的后期改進加以指導，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，為人們提供更加穩(wěn)定的電能。

配網(wǎng)自動化建設(shè)還遠不止這些功能，例如它還可以對工作人員進行監(jiān)測以免其工作中出現(xiàn)問題。現(xiàn)在電網(wǎng)十分復(fù)雜，線路多且網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電網(wǎng)運行監(jiān)測和實施維護難度較大，耗時長。有了配網(wǎng)自動化建設(shè)，不僅幫我們節(jié)約了時間，簡化了工作流程，還提高了我們的工作效率。它完善的系統(tǒng)還能幫我們找到最好的解決方案，既經(jīng)濟劃算又十分安全。

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