淺談配電自動化的控制及管理

孔令波

摘 要：通過對城網配電自動化系統(tǒng)的功能分析，介紹了系統(tǒng)配置、與其它相關設備的功能接口等，指出配電自動化系統(tǒng)應形成一套適合我國配網國情的綜合配電自動化管理系統(tǒng)。

關鍵詞：配電自動化；配電管理；負荷控制；管理

1 電力自動化系統(tǒng)

電力自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通訊技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備（包括繼電保護、控制、丈量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設計。對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)督、丈量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息，數據共享，完成變電站運行監(jiān)督和控制任務。變電站綜合自動化替換了變電站常規(guī)二次設備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是進步變電站安全不亂運行水平、降低運行維護本錢、進步經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。

2 配電自動化與配電管理系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)的功能基本有五個方面，即配電SCADA、故障管理、負荷管理、設備管理/地理信息系統(tǒng)、配網應用分析同輸電網的調度自動化系統(tǒng)一樣，配電網的SCADA也是配電自動化的基礎，只是數據采集的內容不一樣。目的也不一樣，配電SCADA針對變電站以下的配電網絡和用戶，目的是為DA/DMS提供基礎數據。但是，僅僅是配電SCADA的三遙功能，并不能稱為配電自動化系統(tǒng)，必須在配電SCADA基礎上增加饋線自動化（FA）功能。饋線自動化的基本功能應包括饋線故障的自動識別、自動隔離、自動恢復。配網故障診斷是一個復雜的問題，根據配網實際情況和故障情況的差別，診斷的步驟與方法不同。診斷方案應適用于單相接地故障、相間故障、相間接地故障和三相故障。使用范圍為中性點不接地或小電流接地系統(tǒng)。

為了完成DA的功能，配電SCADA除了可以采集正常情況下的饋線狀態(tài)量，還應對故障期間的饋線狀態(tài)進行準確的捕捉；除可進行人工遠程控制，還應對饋線設備進行自動控制，以便實現故障的自動隔離和自動恢復。

3 GIS與面向電力系統(tǒng)的實時GIS平臺

由于配電網供電設備點多面廣，并且按地理分布，因此，對其管理離不開地理信息。常規(guī)的地理信息系統(tǒng)（GIS）由GIS軟件包、數據庫和計算機硬件組成?？梢酝瓿梢话愕膱D形制作、編輯與管理功能，以及空間數據分析和關聯(lián)分析。建立在GIS基礎上的設備系統(tǒng)通常稱為AM/FM/GIS系統(tǒng)（自動制圖/設施管理/地理信息系統(tǒng)）。

這種由常規(guī)G1S構成的設備管理系統(tǒng)，包括了許多電力系統(tǒng)分析所不需要的地質地貌信息，必然導致資源的浪費，而電力系統(tǒng)分析又對實時性要求極高，因此，需要一種面向電力系統(tǒng)的實時GIS平臺作為配電自動化/配電管理系統(tǒng)的基礎平臺。

這種平臺應具有以下特點：（1）良好的實時性；（2）對電力系統(tǒng)模型的良好描述；（3）對其它系統(tǒng)的開放接口。

4 負荷控制與負荷管理

調度自動化系統(tǒng)的主要任務是電網的安全經濟運行，而負荷的管理和控制則是配電自動化系統(tǒng)的主要目的。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，以往那種以限電為主要目的的負荷控制系統(tǒng)已經不適應當前形勢，電力供應的不平衡關系已倒置，現在的問題是如何將電用好，最大限度地滿足用戶需要。

因此，傳統(tǒng)的負荷控制系統(tǒng)應向負荷管理層次上發(fā)展，成為配電管理系統(tǒng)的一部分。目前許多電力局都有一套負荷控制系統(tǒng)，如何在新投運的配電自動化系統(tǒng)中借用負荷控制系統(tǒng)的資源以及如何將負荷控制功能升級為負荷管理功能，將原有負荷控制系統(tǒng)的硬件設備與新建的配電自動化系統(tǒng)有機結合、信息共享將是一個十分有意義的課題。

5 通信方式的選擇

配電通信系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，由于配電網終端節(jié)點數量巨大，給通信方案的選擇帶來困難，配電系統(tǒng)可選用有線、無線、光纖、載波等多種通信方式。對于通信方式的選擇應根據各地的具體情況選擇一種性價比最高的方式。下面簡要分析各種通信方式的利弊：

1.有線方式有電話線和專線兩種。

電話線方式設備投資較低，可靠性和實時性也較低，由于電話線架設非常方便，廣泛適用于實時性要求不高的配電終端。專線方式可靠性和實時性都很好，適合實時性要求較高的配電終端設備，缺點是需要架設專用通信線。

2.無線方式有普通電臺和高速智能數傳電臺兩種。

普通電臺已廣泛應用于負荷控制系統(tǒng)中，優(yōu)點是投資少，缺點是可靠性較低，頻點申請無委會控制較嚴。高速智能數傳電臺通信速率高，頻點可復用，支持x.25協(xié)議，有路由選擇功能和主動上報功能，適合配電自動化系統(tǒng)應用，缺點是價格較高。

3.光纖通信方式有光端機方式和光接口板方式兩種。

光纖通信的主要優(yōu)點是通信容量大、抗干擾能力強、損耗??；缺點是價格較高。光端機方式適合容量大的站點，成本也較高。光接口板的方式將光電轉換器直接置人配電終端內，并可以利用編碼復用方式多個配電終端設備公用一對光纖，有效地降低了成本。另外，如果多膜光纜能夠滿足配電系統(tǒng)的距離要求，選用多膜光纜也比單膜光纜通信成本低得多。因此，光纖通信方式在配電自動化通信系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。

6 開關設備與FTU的配合

配電開關設備是配網自動化的主體設備，用于配電自動化的智能開關與傳統(tǒng)的開關有很大區(qū)別，主要表現在其控制回路上，傳統(tǒng)的開關設備往往不能滿足自動控制的需要。為了滿足配電自動化所必須的故障識別和隔離等功能，開關設備必須具備故障的識別能力和控制能力。

用于配電自動化系統(tǒng)的開關設備有兩種。一種是自動重合器，它本身具有故障電流的識別能力和操作順序控制能力。另一種是與FTU一體化的智能負荷開關。

采用依靠重合器時序整定的方法實現饋線自動化功能，好處是不需要通信系統(tǒng)配合，但是對一次設備要求高，沖擊電流大，特別是對于小電流接地系統(tǒng)故障自動識別無法實現。與FTU一體化的智能負荷開關，通過FTU采集故障信息，與通信設備和計算機一起實現饋線自動化。其好處是對線路沖擊小，適用于小電流接地方式，但需要通信系統(tǒng)與之配合。從衡水配網實際出發(fā)，這種方式更適合衡水配網的具體情況。

以下是衡水配電自動化系統(tǒng)的rrU與負荷開關的接口要求：

（1）遙測采用三表法交流采樣，計量TA（Ia，Ib，Ie）3個，保護TA（Ia，Ib，Ie）3個，以及TV（Uab，Ube分別列于開關兩側）；

（2）遙控接口，合閘：常開接點，驅動合閘110V直流中間繼電器；分閘：常開接點，直接驅動分閘線圈；開關失電，用電容器驅動分閘操作機構；

（3）遙信狀態(tài)分為開關狀態(tài)（分、合）和儲能狀態(tài)2種；

（4）電源取自TV。

7 相關系統(tǒng)的信息交換與系統(tǒng)集成

配電網在整個電力系統(tǒng)中的范圍是中低壓網及深入到其中的高壓網，分界點在高壓，中壓變壓器的高壓側，但不包括高壓側的斷路器和隔離開關。配電網的保護控制系統(tǒng)分界點也相同。由于配電網是一個龐大復雜的系統(tǒng)，各種電力設備呈地理分布，對其應分層控制，同時對于配電網的供電質量和運行費用來看，配電自動化又是一個統(tǒng)一的整體。

在配電系統(tǒng)中包含以下接口與其它系統(tǒng)聯(lián)系：

（1）同上級調度自動化系統(tǒng)的接口；

（2）同用電管理系統(tǒng)的接口；

（3）同信息中心MIS系統(tǒng)的接口。

8 結束語

提高配電自動化系統(tǒng)的應用水平，可以實現：優(yōu)化配電網結構，提高供電可靠性；快速查找、排除電力故障，盡快恢復供電，提高優(yōu)質服務水平；合理分配電力負荷，降低線路損耗，提高電壓水平；大大縮短停電時間，減少人工操作次數；實時記錄配電網運行狀態(tài)，為配電生產運行提供決策支持。