配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)分析

楊煒楠

【摘 要】配網(wǎng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)強(qiáng)化供電保障，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行的重要手段。由于配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備組成復(fù)雜，技術(shù)含量極高，為充分發(fā)揮配網(wǎng)自動(dòng)化在電力系統(tǒng)的保障作用，必須深入開(kāi)展自動(dòng)化技術(shù)研究工作。實(shí)踐表明，配網(wǎng)自動(dòng)化是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，能全方位提高整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)水平與管理水平。本文介紹了配網(wǎng)自動(dòng)化的定義及相關(guān)概念，并對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)過(guò)程中面臨的困難以及未來(lái)的趨勢(shì)作了進(jìn)一步的探討。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；優(yōu)化

1 配網(wǎng)自動(dòng)化的概念及意義

1.1 配網(wǎng)自動(dòng)化的概念

配網(wǎng)自動(dòng)化，是指將通信技術(shù)、電子技術(shù)，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)手段集中應(yīng)用到配電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的智能化監(jiān)控管理，通過(guò)這樣的方式解決配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理和低穩(wěn)定性等不足，改變供電的質(zhì)量，高供電系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行的目的。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)由配電主站、配電子站、通信技術(shù)和配電遠(yuǎn)方終端組成，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、變電所和配電所自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、自動(dòng)制圖、用電管理自動(dòng)化等功能，做到不間斷供電、遠(yuǎn)程維護(hù)診斷。

1.2 配網(wǎng)自動(dòng)化的意義

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化的目的是為了提高供電可靠性，提高供電質(zhì)量，提高服務(wù)質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平，使供電企業(yè)和用戶(hù)雙方受益。

實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以：

（1）當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，迅速查出故障區(qū)段，快速隔離故障，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)段客戶(hù)的供電，從而減少故障停電次數(shù)和停電時(shí)間，縮小停電范圍。

（2）在正常運(yùn)行情況下，通過(guò)監(jiān)控配網(wǎng)運(yùn)行工況，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式，從而使配網(wǎng)的潛力得以最大限度地利用。

（3）根據(jù)配電網(wǎng)電壓合理控制無(wú)功負(fù)荷和電壓水平，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

（4）減少和縮短設(shè)備檢修停電時(shí)間。

（5）合理控制用電負(fù)荷，從而提高供電設(shè)備利用率，增強(qiáng)供電能力。。

（6）提高供電可靠性。

（7）提高為客戶(hù)服務(wù)水平和客戶(hù)的滿(mǎn)意程度，改善供電企業(yè)形象。

（8）降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高供電企業(yè)的管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)

2.1.配網(wǎng)自動(dòng)化的綜合型受控端

新型綜合受控端基于高速SCADA系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的快速采集和信號(hào)的綜合處理，并且大大減少了受控端的數(shù)量，從而使系統(tǒng)的規(guī)模得到簡(jiǎn)化。這種受控端不僅具有以往終端所具有的功能，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的潮流分布、電壓情況、系統(tǒng)是否產(chǎn)生震蕩、頻率是否滿(mǎn)足要求等，將這些信息傳遞給主控方，供進(jìn)一步分析使用。同時(shí)，這些受控端之間還可以進(jìn)行相互通信，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的精確程度。

2.2配電線路載波通信技術(shù)和基于因特網(wǎng)的IP通信技術(shù)

通信系統(tǒng)一直是配電網(wǎng)自動(dòng)化的難點(diǎn)之一。在10kV及以下的配電系統(tǒng)里，由于受控端數(shù)目多，對(duì)通信的要求也顯著提高。因此，如果要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)潮流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、頻率控制等需求，穩(wěn)定的大容量的高速載波通信系統(tǒng)是必備的。該系統(tǒng)不僅可以滿(mǎn)足上述需求，還可以為客戶(hù)提供更多的生活服務(wù)，如電力線上網(wǎng)等。另外，光纖通信具有容量大、可靠性高、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為主流通信系統(tǒng)的首選。隨著成本的降低，采用光纖通信作為配電系統(tǒng)自動(dòng)化的主干通信網(wǎng)已得到普遍共識(shí)。

2.3定制電力技術(shù)

定制電力技術(shù)是柔性配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，它將智能電網(wǎng)技術(shù)、柔性送電技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等高科技技術(shù)用于中低壓配電網(wǎng)，用以消除諧波，防止電壓閃變，保證各相對(duì)稱(chēng)，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。主要由電壓穩(wěn)定器、快速無(wú)功補(bǔ)償器、頻率檢測(cè)器、高速斷路器等設(shè)備組成。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)突然增大負(fù)荷或者瞬間丟失大負(fù)荷時(shí)，該技術(shù)可以瞬間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的變化，并滿(mǎn)足極限情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定，該技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化，滿(mǎn)足高層次用戶(hù)的需求。

2.4新型FA系統(tǒng)

新型的FA系統(tǒng)主要的思路是實(shí)現(xiàn)分布式電源，即根據(jù)不同的負(fù)荷就地提供合適的電源，減小線路傳輸?shù)膿p耗，提高能量利用率。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)制訂的未來(lái)發(fā)展方案，未來(lái)我國(guó)將把輸配電系統(tǒng)分離，并在用戶(hù)端設(shè)立電網(wǎng)提供者的信息，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)選擇供電方。新型FA系統(tǒng)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化中也存在許多困難，主要有：分布式電源位置不確定，配網(wǎng)的運(yùn)行方式多變，從而導(dǎo)致二次設(shè)備難以滿(mǎn)足要求。

2.5配電系統(tǒng)的集中化管理

在以往的配網(wǎng)系統(tǒng)中，用戶(hù)是分散的，系統(tǒng)被迫分離為多島，多島之間功能相似，但系統(tǒng)難以交流，通道不可共享。集中化管理的配電系統(tǒng)，可以利用先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)將配電網(wǎng)控制中心與系統(tǒng)多島連接在一起。比如，將SCADA系統(tǒng)與配網(wǎng)控制中心通過(guò)接口連接起來(lái)，形成一個(gè)多級(jí)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用，最好的方法是最大限度利用用戶(hù)原有的軟硬件資源，保護(hù)用戶(hù)的投資，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化管理和多廠家產(chǎn)品共享的原則。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案實(shí)例

3.1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)設(shè)計(jì)如圖所示，包括最高層的主站層，主站層以配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)為核心，通過(guò)光纖與遠(yuǎn)程工作站進(jìn)行溝通；中間層是通信層，包括配電子站、專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)、公共無(wú)線通信網(wǎng)；底層為終端層，即設(shè)備層。

3.2 主站模式

配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)集中采集處理深圳城區(qū)范圍內(nèi)配電網(wǎng)運(yùn)行信息，采集終端的數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中到市局配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)中。下屬各區(qū)局客戶(hù)端在管轄權(quán)限范圍內(nèi)可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)和使用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)局配電網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、監(jiān)控和管理。

3.3 配網(wǎng)終端

配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)不需對(duì)配網(wǎng)一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模改造。對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的要求是：以遙信為主，實(shí)現(xiàn)城區(qū)電纜網(wǎng)故障指示器的信號(hào)回傳，縮短故障排查時(shí)間；以遙測(cè)為輔，監(jiān)測(cè)重要公用變壓器的負(fù)荷。配電終端的功能至少包括：支持接入各種類(lèi)型的故障指示器；開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流、電壓量采集，饋線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；故障檢測(cè)及故障判別功能，故障信息主動(dòng)上報(bào)主站；支持多種通信方式，提供DL/T634.5101 -2002，DL/T 634.5104 -2002，DNP3.0 等多種通信協(xié)議；失電或通信中斷后數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存，支持歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)充上傳。

3.4 通信模式

配網(wǎng)通信技術(shù)是基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)管理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通信系統(tǒng)的好壞從很大程度上決定了自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)劣。由于配網(wǎng)通信具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜多變，沒(méi)有一種通信方式能夠滿(mǎn)足配網(wǎng)自動(dòng)化通信的全部要求，因此配網(wǎng)自動(dòng)化宜采用綜合的、混合的通信方式?？紤]到配網(wǎng)通信對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性的特殊要求，隨著通信手段的不斷更新，目前可供選擇的通信方式有多種。按照傳統(tǒng)的分類(lèi)方法，可簡(jiǎn)單地分為有線方式（包括架空明線或電纜、電力線載波、光纖等）和無(wú)線方式（包括CDMA，GPRS，EDGE 等）。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今社會(huì)，電網(wǎng)的安全工作被提到了很高的位置，他直接關(guān)系到人們生產(chǎn)生活質(zhì)量的提高。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，電力市場(chǎng)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，不斷深化改革，電網(wǎng)與提高經(jīng)濟(jì)效益的改革同等重要，實(shí)行電網(wǎng)自動(dòng)化就能很好的實(shí)現(xiàn)改革效益的要求，成為社會(huì)發(fā)展的一大趨勢(shì)。

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（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局）