基于智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

國(guó)網(wǎng)北京通州供電公司 李 昕 趙 薇 宋秀芳 果 然

1 智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)概述

在智能電網(wǎng)中，通過(guò)設(shè)計(jì)一定的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)各種運(yùn)行故障的快速反應(yīng)和分析，準(zhǔn)確的定位不同的故障，并實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速隔離，以減少故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響，改善電能質(zhì)量[1]。與傳統(tǒng)配電系統(tǒng)相比較，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在控制功能和通信功能，以及診斷和監(jiān)視功能等方面均體現(xiàn)出十分明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?？傮w來(lái)看，我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)在不斷的研究與發(fā)展當(dāng)中，但還需要重視相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，以更好的提升我國(guó)智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率[2]。智能電網(wǎng)的傳統(tǒng)配電模式與配電自動(dòng)化系統(tǒng)的比較如下。

傳統(tǒng)配電模式：控制。僅有一種控制模式；診斷和監(jiān)視。人工檢查、人工維修；通信。供給用傳遞模式，配電站與用電者之間處于單向交流或者無(wú)交流狀態(tài)；資產(chǎn)性能。無(wú)；感知。使用舊式電磁表進(jìn)行信息采集，采集效率相對(duì)偏低；運(yùn)營(yíng)服務(wù)。無(wú)。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)模式：控制。發(fā)電方式可采用分布或者集中的方式；診斷和監(jiān)視。遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)修復(fù)；通信。配電站與用電者之間處于可相互溝通，雙向可交流的狀態(tài)；資產(chǎn)性能。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)施綜合評(píng)估；感知。應(yīng)用智能表進(jìn)行信息采集，整體采集效率較高；運(yùn)營(yíng)服務(wù)。提供全面，人性化的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

2 智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

2.1 主站系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)

在我國(guó)的電力系統(tǒng)中，10kV配網(wǎng)是電力系統(tǒng)與用戶(hù)直接相連的重要環(huán)節(jié)，在本文的研究中，以10kV配電網(wǎng)為例分析相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。對(duì)于10kV配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)有效的去利用信息的技術(shù)，從而也是對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)之中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)合，使其系統(tǒng)處于在較為完整的狀況中。通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，可促使系統(tǒng)具備故障快速定位、快速隔離功能，可實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)非故障區(qū)供電等作用，并能夠大幅度提高試點(diǎn)區(qū)域的供電可靠性[3]。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，配電自動(dòng)化運(yùn)行指標(biāo)主要包括了以下一些方面的內(nèi)容。

2.1.1 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)可用率

在計(jì)算這一指標(biāo)的時(shí)候，可參照相關(guān)的統(tǒng)計(jì)時(shí)段總時(shí)間以及配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)停用的總時(shí)間（分鐘數(shù)）進(jìn)行具體的計(jì)算。其中，在一定的情況下可能會(huì)出現(xiàn)配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)停運(yùn)的狀況，并持續(xù)一定的時(shí)間，引發(fā)一定的后果。導(dǎo)致主站系統(tǒng)停運(yùn)的原因十分復(fù)雜，常見(jiàn)的原因?yàn)橄到y(tǒng)功能軟件停運(yùn)或者配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)主服務(wù)器硬件停運(yùn)[4]。

停運(yùn)情況的出現(xiàn)會(huì)影響到配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致其在一定的時(shí)間內(nèi)無(wú)法發(fā)揮出配電網(wǎng)監(jiān)視以及控制等功能。因此，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)停用的總時(shí)間指的是從停運(yùn)開(kāi)始、導(dǎo)致主站系統(tǒng)失去上述功能的總分鐘數(shù)。在這一時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)不可用。計(jì)算配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)可用率時(shí)應(yīng)用的公式為：配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)可用率=1-(配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)停用總分鐘數(shù)/統(tǒng)計(jì)時(shí)段總分鐘數(shù))×100%。

2.1.2. 遙控操作正確率

在進(jìn)行配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，自動(dòng)化遠(yuǎn)程遙控操作是一項(xiàng)十分重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)進(jìn)行10千伏配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可結(jié)合一定的管理和控制需求進(jìn)行一定的遙控操作[5]。但在這一過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)操作失誤等問(wèn)題。因此，操作正確率也成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)指標(biāo)。在對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，參照的公式為：遙控操作正確率=(遙控操作成功次數(shù)-遙控誤動(dòng)次數(shù)-遙控拒動(dòng)作次數(shù))/遙控操作總次數(shù)×100%。

2.1.3 年事故時(shí)遙信正確率及遙測(cè)準(zhǔn)確率

智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用一定的終端設(shè)備，例如饋線(xiàn)終端設(shè)備。這一設(shè)備功能十分強(qiáng)大，包括了故障檢測(cè)功能和遙控功能以及遙信功能等。借助這一設(shè)備，可與配電自動(dòng)化主站之間進(jìn)行快速的通信，及時(shí)的傳遞出各種與配電系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的信息和參數(shù)[6]。這一過(guò)程中需對(duì)遙信正確率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，計(jì)算這一指標(biāo)時(shí)需考慮年事故時(shí)遙信正確變化的情況和具體次數(shù)，具體的計(jì)算方法為：年事故時(shí)遙信正確變化的次數(shù)/年事故時(shí)遙信變化總次數(shù)×100%。

遙測(cè)準(zhǔn)確率。在計(jì)算遙測(cè)準(zhǔn)確率的時(shí)候，需要對(duì)總遙測(cè)點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)信息以及準(zhǔn)確遙測(cè)點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的收集，具體計(jì)算方法如下：遙測(cè)準(zhǔn)確率=準(zhǔn)確遙測(cè)點(diǎn)數(shù)/總遙測(cè)點(diǎn)數(shù)×100%。

2.1.4 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)全停事故次數(shù)

在一定的情況下，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)可能會(huì)受到一些因素的影響出現(xiàn)停運(yùn)情況，導(dǎo)致導(dǎo)致配電網(wǎng)失去應(yīng)有的控制以及監(jiān)視功能。對(duì)于那些導(dǎo)致配電網(wǎng)功能失效的情況，篩選出其中總時(shí)長(zhǎng)在60分鐘以上的事故，統(tǒng)計(jì)此類(lèi)事故發(fā)生的總次數(shù)，即為配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)全停事故次數(shù)。

2.1.5 配電終端在線(xiàn)率

配電終端在線(xiàn)率的計(jì)算過(guò)程中，需綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)中各種終端設(shè)備的數(shù)量，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)中斷設(shè)備的具體數(shù)量及出現(xiàn)中斷的總時(shí)間等，進(jìn)行借助一定的公式進(jìn)行計(jì)算，獲得具體的數(shù)據(jù)結(jié)果。在計(jì)算過(guò)程中，可參照公式計(jì)算：配電終端在線(xiàn)率=(1-∑終端設(shè)備與主站通信終端套數(shù)×中斷分鐘數(shù)/已投入運(yùn)行中斷設(shè)備套數(shù)×統(tǒng)計(jì)時(shí)段總分鐘數(shù))×100%。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮到不同監(jiān)控對(duì)象實(shí)際情況。在配電系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)中，需監(jiān)控對(duì)象十分廣泛，包括數(shù)量眾多的柱上開(kāi)關(guān)及眾多開(kāi)閉所和環(huán)網(wǎng)柜等。在整個(gè)電力系統(tǒng)中，考慮到實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行需求，無(wú)法將全部配電設(shè)備都接到配電網(wǎng)主站上。因此需在自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)一定的中間一級(jí)系統(tǒng)，即配電網(wǎng)子站系統(tǒng)。通過(guò)設(shè)計(jì)這一子站系統(tǒng)可與配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)進(jìn)行配合，并與自動(dòng)化終端一起構(gòu)成一個(gè)較為系統(tǒng)和完善的整體，以更好對(duì)轄區(qū)內(nèi)配網(wǎng)的情況進(jìn)行管理和監(jiān)控。如工況監(jiān)測(cè)和電網(wǎng)優(yōu)化以及對(duì)故障問(wèn)題的各種處理、故障隔離和故障處理后的供電恢復(fù)操作等。

2.3 自動(dòng)化終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)外，自動(dòng)化終端系統(tǒng)也是不可或缺的重要組成部分，需進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。在整個(gè)系統(tǒng)中自動(dòng)化終端系統(tǒng)所發(fā)揮的作用主要是監(jiān)控。通過(guò)設(shè)計(jì)并應(yīng)用這一系統(tǒng)可對(duì)相關(guān)開(kāi)關(guān)的閉合情況進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)控。同時(shí)，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，這些信息可幫助工作人員及時(shí)掌握整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行狀況，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種故障問(wèn)題[7]。但在突然出現(xiàn)停運(yùn)等事故時(shí)，極易出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)信息丟失的情況，影響到各項(xiàng)工作開(kāi)展。通過(guò)自動(dòng)化終端系統(tǒng)可保存大量數(shù)據(jù)信息，避免因?yàn)槭鹿实纫饠?shù)據(jù)失。另外在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)電壓失穩(wěn)情況，需及時(shí)進(jìn)行應(yīng)對(duì)。通過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)化終端系統(tǒng)并予以應(yīng)用可及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，提醒工作人員快速反應(yīng)，采取一定的應(yīng)急處理措施。之后還可借助終端系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)功能，維持安全、穩(wěn)定的拍點(diǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。