城市配網(wǎng)自動化及其配網(wǎng)規(guī)劃的應用

王子寬

（國網(wǎng)冀北電力有限公司香河縣供電分公司 河北省廊坊市 065400）

由于城市用電量的激增對供電系統(tǒng)帶來的工作壓力，所以保障城市配電網(wǎng)的科學規(guī)劃非常重要。為了保障自動化建設在城市配電網(wǎng)中的合理應用，應當保證建設規(guī)劃的合理性與規(guī)范性，在自動化技術、計算機計算與通信技術的幫助下提升在線實時監(jiān)測環(huán)節(jié)，對配電網(wǎng)運行狀態(tài)進行合理控制，提升供電整體質量，保證配網(wǎng)的正常運行。

1 配電網(wǎng)自動化的意義與構成

近幾年，隨著我國城市化進程的逐步推進，在城市化進程當中，人們的生活工作以及社會的生產(chǎn)都離不開電力的支持，用電設備的激增導致人們對用電量的需求直線上升，進而出現(xiàn)了很多用電問題。為了解決這種情況，應當制定能夠迎合當?shù)赜秒娦枨蟮墓╇姺桨?，保證這個地區(qū)的生活、工作和生產(chǎn)不會受到負面影響。在這樣的背景下，將網(wǎng)絡信息技術、計算機控制技術以及自動控制技術的城市電網(wǎng)線路自動化傳輸模式受到了重視。這樣的輸電模式能夠將城市用電網(wǎng)格化，電網(wǎng)間可以在計算機智能控制的情況下保證協(xié)調(diào)工作，并且根據(jù)用電需求對不同的網(wǎng)格輸送不同的電量，提升了地區(qū)用電的質量與效率。對配網(wǎng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測以及采集工程是配網(wǎng)自動化的主要特征，并且在配電應用分析、地理信息監(jiān)測、負荷管理以及饋線自動化等層面也表現(xiàn)出來明顯的優(yōu)勢。由此可以得知配網(wǎng)自動化在信息容量方面以及功能方面都具有顯要的優(yōu)點。配網(wǎng)自動化能夠促進終端設備與應用分析的有機結合，并且配網(wǎng)自動化還能夠將各種數(shù)據(jù)信息反映到地理背景圖上，例如電桿、饋線與變電站技術信息數(shù)據(jù)等，采用離線管理和在線分析的方式，將一次設備與二次設備的特點突出表現(xiàn)出來。

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)構成如圖1所示，這個系統(tǒng)主要由四個部分構成：第一部分為配電主站，配電主站的安裝位置通常情況下會選擇在調(diào)度中心內(nèi)部，發(fā)揮著與各個子站保持正常溝通聯(lián)系的作用。第二部分為配電子站，配電子站的安裝位置通常會選擇在變電站的內(nèi)部，能夠與終端設備保持互相通信。但是由于系統(tǒng)構成較為復雜，涉及到不同的涉筆，分布范圍也較為廣闊，所以所有的配電子站都與配電主站進行連接，將會影響正常的運行。第三部分為配電遠方終端，這個部分的主要職責是對配網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)包含的內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜、變壓器、柱上開關以及開閉所展開實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和控制出現(xiàn)問題的設施，進而優(yōu)化當前的配電網(wǎng)。第四部分為通信網(wǎng)絡，通信網(wǎng)絡的設置會處于重點設備與配電主站之間，能夠在接收到配電主站的命令后將相應的信息進行傳遞，并且對終端設備的信息進行采集，在通信方式的選擇過程中，應當集合配電系統(tǒng)具體環(huán)境特征突顯出通信方式的可靠性與實用性。在當前階段，較為常見的通信方式有無線通信以及光纖兩種方式，在配網(wǎng)信息系統(tǒng)中較為常見的是無線通信方式。無線通信方式在建設初期不用投入過高的費用，但是在后期的維護過程中需要較高的成本。而光線通信同樣具有較高的成本，但是在穩(wěn)定性方面卻可以提高可靠性的保證。

圖1：配網(wǎng)自動化系統(tǒng)構成圖

圖2：配網(wǎng)自動化系統(tǒng)流程圖

2 城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)技術特點與基本原則

SCADA、GIS、PAS等是當前城市配電自動化系統(tǒng)中的基本系統(tǒng)解決方案，能夠運用離線管理或者實時監(jiān)控等手段來采集配電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)、相關設備數(shù)據(jù)或者地理圖形數(shù)據(jù)等，在采集完相關數(shù)據(jù)之后，能夠運用與電網(wǎng)接線圖形的結合，推進配電網(wǎng)絡集成度的加強。除了運用基本的軟硬件隔離功能，還可以運用電線載波、光纖或者無線通信等通訊方式，能夠在開放發(fā)展的環(huán)境當中顯現(xiàn)出自身具備的技術優(yōu)勢。因此，開放性、可靠性以及實用性是當前城市配網(wǎng)自動化系統(tǒng)（如圖2）的主要特點。

從配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的配置原則方面看，主要有以下幾點：

（1）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)當中，應當使操作系統(tǒng)的接口可以符合POSIX、OSI、IEEE等國際標準。

（2）操作系統(tǒng)的接口所對應的語言方面，應當使其與SQL結構語言標準類型保持基本吻合。

（3）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)當中的人機操作界面，需要與Windows的相關標準保持一致。

（4）在信息通訊的過程中，涉及到的通訊協(xié)議應當繼續(xù)運用以往的TCP/IP。

除了以上幾個方面，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)想要保持良好的發(fā)展趨勢，應當密切關注自動化系統(tǒng)自身擴展性問題，并且還需要考慮到過程中的維護性與實時性等特征，盡力處理好容量、規(guī)模和處理效率之間的問題，利用實時監(jiān)控的措施來及時掌握系統(tǒng)運行過程中的各類參數(shù)信息，這樣能夠為維護工作的順利看展提供有利條件，還可以讓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的整體運行效率和質量都給予可靠保障。

3 建設配網(wǎng)自動化存在的問題

隨著科學技術的發(fā)展，配網(wǎng)自動化技術已經(jīng)得到優(yōu)化進步，已經(jīng)被廣泛運用到城市供電系統(tǒng)當中。雖然相關技術已經(jīng)取得了進步，但是在發(fā)展過程當中仍然會面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。在當前的城市配電網(wǎng)建設過程中，通常會采用線路結構的埋設以及結構連接方式，多數(shù)會采用埋設的方式。由于配網(wǎng)結構較為復雜，很容易出現(xiàn)線路的安全故障，令配電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性受到負面影響。

3.1 結構設計缺乏合理性

電力企業(yè)在設計配電網(wǎng)結構的過程中，很少會站在全局的角度思考穩(wěn)定，設計內(nèi)容缺乏大局觀，經(jīng)常會出現(xiàn)顧此失彼的情況，進而使主站與控制端不匹配的情況時有發(fā)生。電路設備之間出現(xiàn)沖突，將會對供電通道的容量難以滿足實際的用電需求。除了結構設計的缺乏大局觀，還有個別電力企業(yè)為了追求經(jīng)濟利益，設計過程中沒有將電力供給的安全性給予充足的關注。由于缺乏安全性理念，盲目的將自動化技術應用在老化的配電網(wǎng)當中，令當前的配電網(wǎng)結構出現(xiàn)不合理。

3.2 盲目使用新型設備

電力企業(yè)為了順應電網(wǎng)自動化建設的趨勢，在沒有清晰了解實際需求的情況下購入新型電力設備，造成新設備與舊設備不能夠實現(xiàn)良好兼容，難以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。不僅會造成資源浪費，還會影響系統(tǒng)運行可靠性，沒有對電網(wǎng)自動化建設帶來實質性的作用。

4 配網(wǎng)自動化的規(guī)劃應用

4.1 供電方式與一次設備

由于我國地區(qū)廣闊，企業(yè)各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況都會有所差別。由于受到地域和發(fā)展情況的影響，我國城市電網(wǎng)主要依靠電纜網(wǎng)的方式。配電網(wǎng)的供電方法主要由三部分來決定，即線路開關設備、電源點以及網(wǎng)架。由于網(wǎng)架與電源點能夠展現(xiàn)出多種組合方式，呈顯著不同的攻防形式，例如單電源輻射狀供電、網(wǎng)格狀供電、多電源環(huán)狀網(wǎng)供電以及多電源互備供電等。在線路開關設備方面，例如分段器、斷路器、環(huán)網(wǎng)柜或者負荷開關等，通過不同的配置選擇，能夠呈現(xiàn)功能各異的供電配合方案。在我國的城市電纜網(wǎng)的構成當中，通常會選擇環(huán)網(wǎng)柜、真空斷路器等作為當前配電線路的主設備，在農(nóng)電架空線網(wǎng)通常會選擇分段器、負荷開關、重合器等當做配電線路的主設備。

4.2 遠程終端系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)當中，遠動主要是對FTU、TTU對線路開關以及配電臺區(qū)進行監(jiān)控。運動系統(tǒng)和設備的穩(wěn)定性與可靠性主要包含了環(huán)網(wǎng)控制、遠方控制、保護動作以及就地手動幾個方面。在處理配電網(wǎng)自動化遠動系統(tǒng)的過程中，會將線路電源和傳輸規(guī)約作為主要內(nèi)容，如果保證設計內(nèi)容能夠滿足戶外環(huán)境以及不間斷電源實現(xiàn)配電自動化是一項值得深思的難題。配網(wǎng)自動化遠方終端能夠給予保護、控制和監(jiān)測對饋電線路FTU的通訊管理能力，屬于針對變電站間隔與配電自動化饋線設計出的一體化現(xiàn)場終端，非常適合運用于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的變電站10kV饋出斷路器的管理。

4.3 主站系統(tǒng)

在主站系統(tǒng)設計方面，呈現(xiàn)出來層次化與模塊化特點。層次化主要是指將相關的軟件劃分為基礎平臺和應用模塊兩種類型，在功能擴充與修改的時候，不需要改變原來的基礎平臺層，僅需要在相應的功能模塊上進行即可。這樣的方式能夠強化系統(tǒng)中的可靠性與擴充能力。模塊化則是將當前的基礎平臺作為基本條件，盡力去按功能模塊化，為功能的增加、修改提供便利，滿足不同的投資規(guī)模。網(wǎng)絡結構需要在硬件設計方面保證雙網(wǎng)平衡，能夠成為彼此的備用模式，能夠使帶寬和通信的可靠性得到提升。

4.4 配電GIS

通俗來講，配電網(wǎng)GIS是對以往的配電系統(tǒng)中的運作方式進行修改，利用先進的計算機設備在電子地圖上面進行配網(wǎng)實時調(diào)度工作，并且對客戶工作、查詢決策以及設備管理展開相關的操作的信息管理系統(tǒng)。由于配電網(wǎng)工作涉及范圍比較高，不同崗位的管理人員所需要承擔的管理責任也會有所差別，并且在工作的時候，要求設備提供的功能也會存在區(qū)別。因此，企業(yè)在配電網(wǎng)GIS建設過程中，應當對不同崗位的職責要求和工作環(huán)境進行全面的了解，分析不同職能部門的功能需求，這是促進配電網(wǎng)GIS建立過程中重要考慮的因素。在充分考慮內(nèi)部職能部門的功能需求之后，制定出具有針對性的解決方案，滿足不同客戶的需求。

4.5 通信系統(tǒng)

信息之間能夠準確、迅速的傳輸與接收，將會對整個系統(tǒng)的運行效果產(chǎn)生直接影響。在設計配電自動化的通訊方案時，所要考慮的各項因素，主要包括主站對子站的通信、子站之間通信、子站對現(xiàn)場單元的通信、主站對現(xiàn)場單元的通信以及現(xiàn)場單元之間的通信等。在當前的配電自動化試點工程系統(tǒng)當中，通訊方案中主要是針對主站對子站的通信以及主站對現(xiàn)場單元的通信兩種。通信系統(tǒng)作為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)當中的重點與難點，在規(guī)劃的過程中會因區(qū)域的差別、條件的不同使通訊方案呈現(xiàn)多種多樣，通常包含光纖、有線電纜、電力載波等等。但是從整體的角度來看，混合通信方案更加能夠迎合當前的實際需求，通訊干線運用光纖的時候，由于城市區(qū)域內(nèi)供電半徑比較短嗎，具有比較高的性價比，支線運用其他的通信方式時，需要考慮到距離干線的遠近以及傳輸要求，遠距離孤立點通常會選擇無線傳輸。

5 結束語

在自動化系統(tǒng)建設過程中應當結合信息化系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)的運行情況，保持標準化與規(guī)范化，構建配網(wǎng)規(guī)劃方案。滿足實際生活生產(chǎn)的用電需求，保證城市電力系統(tǒng)保持運行的穩(wěn)定性，推進城市電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。