論城市配電網(wǎng)自動化的改造技術(shù)

劉德強(qiáng)

摘要：經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展對配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行提出了全新的要求，只有通過提高配網(wǎng)自動化水平，加大對配網(wǎng)自動化的改造力度，掌握先進(jìn)的配網(wǎng)自動化改造技術(shù)，才能有效地提高配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而降低配網(wǎng)運(yùn)行成本，提高配網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行水平。本文首先介紹了城市配網(wǎng)饋線自動化改造技術(shù)的內(nèi)涵，然后分析了配網(wǎng)自動化技術(shù)的原則以及城市配網(wǎng)自動化改造技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市配網(wǎng);配網(wǎng)自動化;改造技術(shù);應(yīng)用

0 ?前言

城市配網(wǎng)的自動化改造不僅能全面提升配網(wǎng)供電的安全性、可靠性，也能控制停電對整個配網(wǎng)帶來的不良影響，同時也能最大程度上優(yōu)化供電服務(wù)質(zhì)量，全面提升配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

1 ?城市配電網(wǎng)饋線自動化改造技術(shù)

理論層面，配網(wǎng)系統(tǒng)自動化主要是以自動化的模式來自動配電，此技術(shù)一般依賴于高端的設(shè)備、儀器等來實(shí)施遠(yuǎn)距離監(jiān)督、控制，進(jìn)而達(dá)到理想監(jiān)測狀態(tài)。一般來說，配網(wǎng)自動化包括三大部分：第一，配電管理系統(tǒng);第二，配網(wǎng)自動化系統(tǒng);第三，配網(wǎng)scada系統(tǒng)，這三大部分有機(jī)配合、相互輔助。在所有的系統(tǒng)中，配網(wǎng)管理系統(tǒng)屬于自動化的核心，在很大程度上影響到配網(wǎng)自動化的形成，極大地影響到供電是否平穩(wěn)、安全，其主體功能為：監(jiān)督、檢測配網(wǎng)與遠(yuǎn)程設(shè)備，而且實(shí)際運(yùn)行中也能對相關(guān)的通訊數(shù)據(jù)實(shí)施分析與管理，以此來科學(xué)地保護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的配電方式。配網(wǎng)scada是圍繞監(jiān)控內(nèi)的開閉與配電室等實(shí)施科學(xué)地檢測。

饋線自動化改造技術(shù)主要是對供電線路實(shí)施合理劃分，形成若干小段區(qū)域，從而達(dá)到對各個區(qū)域的準(zhǔn)確化管控，各個區(qū)域都獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn)，一個區(qū)域存在故障，則可以通過隔離此區(qū)域來控制對相鄰區(qū)域的不良影響，從而全面提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。

饋線自動化一般覆蓋三個層次：首層為端站層，其功能為：檢測、處理故障，配電子站傳出故障處理的指令以后，配電終端則能第一時間接受命令，并對應(yīng)匯報故障處理狀況，二層則為子站層，其主體功能為：端站層的高效控制，從而有效地排查、處理故障，故障達(dá)到特定范圍時，則要上報到主站來加以處理，三層則屬于主站層，其主體功能為：有效地協(xié)調(diào)不同子站間的運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是存在缺陷、問題的子站。

饋線自動化改造一般包括以下幾種方案：第一，無信道饋線自動化方案;第二，有信道饋線自動化方案;第三，綜合智能優(yōu)化方案。其中前兩個改造方案中無信道饋線自動化方案為就地控制類型，其成本投資較大，缺點(diǎn)在于無法及時地調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不能很好地消除其缺陷和問題，有信道饋線自動化方案則可以更好地應(yīng)對與克制無信道方案的不足和弱點(diǎn)，然而，若信道受損時則可能造成整個系統(tǒng)處于錯誤運(yùn)行狀態(tài)，綜合智能化方案則能將以上兩種方案的優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合起來，達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

具體如下圖1所示：假設(shè)F1處發(fā)生故障，綜合智能優(yōu)化饋線自動化方案的處理，應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行：

斷路器在半秒延時后將跳閘，而且再次重啟一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)重啟成功意味著故障屬于瞬間故障，相反，則為永恒性故障，再憑借子站朝著主站傳輸信號來明確故障點(diǎn)的準(zhǔn)確部位，由此可以切斷R1對應(yīng)隔離故障，確保剩余子站能維持電力電能的供應(yīng)。

2 ?配網(wǎng)自動化技術(shù)的技術(shù)原則

2.1 可靠性原則

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運(yùn)行的一個必要原則就是可靠性原則，其根本規(guī)定為在任何時間范圍內(nèi)，供電資源都需要維持恒定，因?yàn)橹挥性诖_保配網(wǎng)自動化平穩(wěn)的前提下才能確保城市配電的正常進(jìn)行。

2.2 分散性原則

分散性原則重點(diǎn)從兩大方面入手：第一，讓配電設(shè)備分散化布設(shè);第二，分散配電的使用風(fēng)險。配網(wǎng)設(shè)備參照現(xiàn)實(shí)具體的配電需求、型號與概念等有著各自的特點(diǎn)，其中存在一定的差異性，重合器機(jī)械設(shè)備利用中必須集中關(guān)注任何一次性故障形成的機(jī)械設(shè)備的損害，而且要單獨(dú)設(shè)計主站中的軟件，確保各個功能設(shè)備能在單獨(dú)運(yùn)行中又積極配合，防止系統(tǒng)整體受損。

2.3 簡約化原則

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)屬于高度復(fù)雜、繁瑣的工程系統(tǒng)，需要其中不同人員都參與學(xué)習(xí)，配網(wǎng)設(shè)備的各種元件如果出現(xiàn)受損，勢必會對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)帶來不可估計的損害，同時，對整個配網(wǎng)自動化系統(tǒng)也將帶來難以估量的結(jié)果。需要配電操作中，要想保證安全、平穩(wěn)供電，則要本著簡約化的原則來規(guī)劃各個供電設(shè)備，而且要經(jīng)常性地檢查不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3 ?城市配網(wǎng)自動化主站與子站系統(tǒng)

城市配電網(wǎng)主要包括三層基本構(gòu)造，具體為配網(wǎng)主站層、子站層以及終端層，具體布設(shè)如下圖2所示。

配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)整個配網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的位置，主站系統(tǒng)設(shè)置于配網(wǎng)自動化的頂部，能很大程度上支持位于下方的子站系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，子站系統(tǒng)能接連地把系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、信息等傳輸至主站，主站也能深入地管理一切信息。

配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)的建設(shè)一般要發(fā)揮下面的功能：

第一，SCADA功能。配網(wǎng)自動化第一步必須發(fā)揮的功能為：SCADA功能，其中具體是指：采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)、動態(tài)監(jiān)控、故障記錄以及數(shù)據(jù)存儲等，以上功能為主站的主體功能，拓展性功能則包括：遠(yuǎn)程控制饋線保護(hù)功能、定值的設(shè)置與修改功能、地理接線功能等。

第二，地理信息管理功能。配網(wǎng)系統(tǒng)通常覆蓋范圍廣大，其中包含大量的信息數(shù)據(jù)，對此要求特定的技術(shù)來管控地理信息系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)、信息，配網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)屬于分層管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，方便廣大按用戶對于整體數(shù)據(jù)的分析、檢查和管理，同時，也能為自動化系統(tǒng)創(chuàng)造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺。

配網(wǎng)自動化子站的主要功能為：配網(wǎng)自動化監(jiān)控與管理。主要憑借自動化開關(guān)設(shè)備和自動化信息技術(shù)有效配合，達(dá)到對配網(wǎng)的遠(yuǎn)距離監(jiān)督、控制與管理，配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)可以極大程度地為系統(tǒng)提供高水平的供電服務(wù)，確保供電服務(wù)質(zhì)量。子站系統(tǒng)建設(shè)則要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)傳輸功能，可以及時高效地總結(jié)基礎(chǔ)層的信息、數(shù)據(jù)，而且面向主站系統(tǒng)傳出動態(tài)的數(shù)據(jù)、信息，系統(tǒng)發(fā)生故障以后則可以第一時間分析故障，同時，也能接收命令，主站系統(tǒng)與基層之間的命令傳達(dá)則要通過子站系統(tǒng)，從而達(dá)到轉(zhuǎn)發(fā)與傳達(dá)的目標(biāo)，其中控制開關(guān)的閉合與開啟十分關(guān)鍵，同時，自動化子站還能發(fā)揮自動恢復(fù)功能，以及失電以后的自我回歸功能。

第三，高級系統(tǒng)程序。一般指的是可以用來優(yōu)化完善配網(wǎng)管理的高級軟件，自動化子站系統(tǒng)的一般功能為：配網(wǎng)自動化的監(jiān)督、檢查與管控，其中需要自動化開關(guān)設(shè)備和信息技術(shù)的完美配合，從而達(dá)到對配網(wǎng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程化監(jiān)控、監(jiān)督與管理，配網(wǎng)自動化子站系統(tǒng)可以最大程度提升系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

4 ?城市配網(wǎng)自動化通訊系統(tǒng)

城市配網(wǎng)系統(tǒng)對于通訊系統(tǒng)有著越來越高的要求，這就使得通訊系統(tǒng)的運(yùn)行正在面臨著很大的挑戰(zhàn)，具體體現(xiàn)在：

4.1 網(wǎng)絡(luò)通訊速度亟待提升

現(xiàn)階段，通訊系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸中存在帶寬不足的問題，一些通訊系統(tǒng)依然選擇網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)，這一技術(shù)的弊端體現(xiàn)在能夠最大程度地降低通訊傳輸容量，而且個別人員網(wǎng)絡(luò)操作中可能需要各自統(tǒng)計配合設(shè)備、設(shè)備計算，從而增加了使用成本，最主要的是商業(yè)通訊容量都小于1.6Tbit/s，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸亟待完善與優(yōu)化。

4.2 傳輸中可擴(kuò)展性問題

因?yàn)殡娋W(wǎng)的業(yè)務(wù)類型越來越多，特定形態(tài)的傳送平臺難以妥善地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的調(diào)整與動態(tài)變化，要想有效地應(yīng)對數(shù)據(jù)傳輸中的多種變化問題，則要更新、完善物理接口。

要想有效地解決和應(yīng)對配網(wǎng)自動化通訊建設(shè)的問題，當(dāng)前多種自動化通訊技術(shù)被應(yīng)用其中，他們都妥善地解決了通訊系統(tǒng)的問題，以下三種通訊技術(shù)可以被發(fā)展和應(yīng)用：

波分復(fù)用技術(shù)。此技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：可以最大程度上擴(kuò)展通訊容量，帶寬問題也不會成為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)的主體障礙，波分復(fù)用科技在數(shù)據(jù)傳輸中相對透明、高效，這樣就很大程度上節(jié)省了光纖資源，其不足之處在于需要較高的成本投入。

多業(yè)務(wù)傳送平臺。必須充分地借助SDH這一基礎(chǔ)平臺，憑借開展ATM與以太網(wǎng)容量打造出全新的業(yè)務(wù)傳輸平臺，此平臺有著很多物理接口，從而讓更多的業(yè)務(wù)從這些接口接入，以簡單的構(gòu)造來充分地發(fā)揮各自功能。

光以太網(wǎng)技術(shù)。所謂的“光以太網(wǎng)”主要是光網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)的有效配合與雙向結(jié)合，這一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：有著光網(wǎng)絡(luò)的廣闊存儲容量，而且整體運(yùn)行起來更加地簡單、便捷，而且有著超強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

5 ?結(jié)語

城市配網(wǎng)自動化改造技術(shù)是一門先進(jìn)的科技，自動化系統(tǒng)一般包括三大結(jié)構(gòu)層次：主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)以及終端。城市配網(wǎng)自動化改造要想達(dá)到理想的目標(biāo)，就必須做好對饋線自動化的改造，其中包括三大自動化改造方案。要想實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化關(guān)鍵是創(chuàng)建自動化通訊系統(tǒng)，依賴于此系統(tǒng)來形成全新的技術(shù)優(yōu)化對策措施，提高整個配網(wǎng)系統(tǒng)的自動化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁欽成.配電系統(tǒng)故障處理自動化技術(shù)[M].中國電力出版社，2006.

[2] 郭永基.電力系統(tǒng)可靠性分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3] 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.中國南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則[M].中國水利水電出版社，2006.