配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的管理模式研究

陳宇釗

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局 廣東 湛江 524000

引言

在城市建設(shè)和發(fā)展的過程中，商業(yè)化進(jìn)程不斷加快，社會(huì)需要更多的電力資源來滿足生產(chǎn)和生活需要。而配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行水平會(huì)直接影響電能的質(zhì)量，所以必須要采取科學(xué)合理的管理模式，注重地區(qū)的供電差異性，采取針對性的對策。借助自動(dòng)化配置，促使電網(wǎng)能安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的水平，從而為電力企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供有力的技術(shù)支持，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

所謂配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，指的是一種服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)的技術(shù)。其屬于融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電力技術(shù)的先進(jìn)體系，具體包括了配電自動(dòng)化系統(tǒng)，饋線管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、其他應(yīng)用子系統(tǒng)等。不但可以對電力運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)視，對配電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操作，也能及時(shí)檢測出故障，做好保護(hù)、控制、計(jì)量、供電等方面的工作，從而為用戶提供穩(wěn)定可靠的電力資源，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，減少停電的時(shí)間以及范圍，提高電力系統(tǒng)的管理效率和運(yùn)行質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的管理模式分析

2.1 配電網(wǎng)規(guī)劃編制的要求

2.1.1 供電區(qū)域劃分。整個(gè)配電網(wǎng)的規(guī)劃，必須包括高、中、低壓配電網(wǎng)，而且按照當(dāng)?shù)氐男姓^(qū)劃、地理?xiàng)l件、人口數(shù)量、電力負(fù)荷來劃分供電區(qū)域。規(guī)劃的時(shí)期為5年，需開展調(diào)查工作，通過調(diào)查了解該區(qū)域供電情況，制定出供電區(qū)分類報(bào)告。根據(jù)該報(bào)告來對配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整，具體見下表所示。如果定位和負(fù)荷密度指標(biāo)劃分結(jié)果的差異很大，那么要選擇等級較高的類型。

表1 供電區(qū)分類對照表

2.1.2 電壓等級設(shè)置。在配電網(wǎng)的電壓等級方面，需對層級進(jìn)行簡化。在分析和論證本地區(qū)的情況之后，選擇20kV配電網(wǎng)。在對配電網(wǎng)傳輸和組網(wǎng)方式進(jìn)行了科學(xué)分析之后，對配電網(wǎng)柔性直流進(jìn)行試點(diǎn)使用，再采用微網(wǎng)模式組網(wǎng)。同時(shí)選擇了兩種模式，一種是目標(biāo)網(wǎng)架，一種是飽和網(wǎng)架。根據(jù)用電階段的差異，制定出針對性的電網(wǎng)規(guī)劃對策，合理設(shè)計(jì)變電站站址和電力走廊通道。

對于高壓配電網(wǎng)的近期規(guī)劃，需關(guān)注主干網(wǎng)網(wǎng)架的情況，分析電力系統(tǒng)分布、投產(chǎn)時(shí)序、建設(shè)方案，滿足上級電網(wǎng)建設(shè)需求，制定出五年內(nèi)項(xiàng)目建設(shè)方案及投資規(guī)模估算。對于中、低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃，重點(diǎn)解決其中存在的不足，對網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃，制定出每年的規(guī)劃項(xiàng)目庫，算出具體的資金投入量。而且在五年規(guī)劃期內(nèi)，需每年對規(guī)劃項(xiàng)目庫進(jìn)行不斷改進(jìn)、完善[1]。

2.2 配網(wǎng)線路饋線自動(dòng)化技術(shù)

在配網(wǎng)線路饋線自動(dòng)化技術(shù)路線中，其建設(shè)需要將自愈作為目標(biāo)，采用主站就地協(xié)同自愈的模式，在產(chǎn)生故障時(shí)，可及時(shí)隔離故障和非故障段，并快速恢復(fù)，避免對供電產(chǎn)生不良影響。配電網(wǎng)線路自愈技術(shù)路線見下表所示。

表2 不同供電區(qū)域配電網(wǎng)線路自愈技術(shù)路線

第一，針對電纜架空混合的公用線路，要按照長度占比較高的線路類型來對自動(dòng)化建設(shè)模式進(jìn)行優(yōu)化。第二，新建饋線需要根據(jù)上面的目標(biāo)模式和設(shè)備選型、饋線來開展建設(shè)，考慮故障率、維護(hù)情況等，抓住重點(diǎn)，根據(jù)相應(yīng)的目標(biāo)模式、設(shè)備選型來對一、二次設(shè)備進(jìn)行改造[2]。

2.3 配電網(wǎng)主站系統(tǒng)

整個(gè)配電網(wǎng)主站系統(tǒng)包括了主站、子站、配電終端3個(gè)部分，其中主站的作用在于控制、管理，其終端借助子站來傳遞數(shù)據(jù)以及信息。而且根據(jù)配電網(wǎng)的規(guī)模來選擇配電子站、終端大小，科學(xué)設(shè)置配電自動(dòng)化系統(tǒng)。配電自動(dòng)化是建立在信息化技術(shù)基礎(chǔ)上的，能提升供電的穩(wěn)定性，改善電能質(zhì)量。在對其進(jìn)行建設(shè)的過程中，必須統(tǒng)籌考慮各種元素，進(jìn)行全面規(guī)劃，而且充分利用相應(yīng)的資源，比如負(fù)荷管理系統(tǒng)、調(diào)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)等。借助信息網(wǎng)絡(luò)來促使各個(gè)系統(tǒng)得以連接。為了保證安全性，還要使用防火墻。最后還要使用開放式的數(shù)據(jù)庫，促使數(shù)據(jù)源更加多元，信息也能得到共享，但不能對軟硬件進(jìn)行重復(fù)建設(shè)和開發(fā)。

2.4 線路的調(diào)壓

很多地區(qū)的電力線路距離很長，而且電力負(fù)荷很高，同時(shí)配變布點(diǎn)缺乏，人口和負(fù)荷分布不合理。其中接入的特殊負(fù)荷，導(dǎo)致了末端低電壓現(xiàn)象，所以需要采用線路調(diào)壓器來進(jìn)行調(diào)壓。第一，在線路調(diào)壓器輸入端需要設(shè)置避雷器，以及具有隔離開關(guān)的高壓真空斷路器。在輸出端，則要安裝單向隔離開關(guān)以及避雷器。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)旁路的功能，也要在輸出的位置設(shè)置具有隔離開關(guān)功能的高壓真空斷路器[3]。一次接線的設(shè)置具體見圖1所示。第二，對線路調(diào)壓器技術(shù)參數(shù)的設(shè)置，需要兼顧調(diào)壓器的穩(wěn)定性，以及對整個(gè)電力系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的影響。第三，線路調(diào)壓器需按照安裝位置后端用戶的負(fù)載，來設(shè)置容量，可根據(jù)最大負(fù)荷的1.8倍來選擇，充分考慮負(fù)荷因素。第四，為了避免安裝位置到末端用戶產(chǎn)生壓降，需將位置設(shè)置在用戶附近。在夏季或者雨季，中壓架空線路還要根據(jù)防風(fēng)工作政策、技術(shù)措施要求，采用相應(yīng)的防風(fēng)加固技術(shù)。

圖1 線路調(diào)壓器一次接線圖

2.5 自動(dòng)化調(diào)度和通信網(wǎng)絡(luò)

通過自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)，能自動(dòng)收集配電網(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)，促使工作人員根據(jù)各個(gè)用電階段的負(fù)荷、電網(wǎng)電源的分布，來進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。從而提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性[4]。

此外，在整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中還包括了多個(gè)監(jiān)控終端，形成了完善的通信控制管理系統(tǒng)。作為配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的樞紐，通信網(wǎng)絡(luò)起著非常重要的作用，其能夠快速接收到控制端所發(fā)出的命令，同時(shí)發(fā)出工作指令。也能及時(shí)對不同監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、通訊質(zhì)量進(jìn)行一定的監(jiān)管。當(dāng)信道狀態(tài)和通信質(zhì)量處于良好的狀態(tài)下，若主信道產(chǎn)生于終端，系統(tǒng)會(huì)切換至備用的通道。相反，若在線監(jiān)控通道產(chǎn)生了故障，系統(tǒng)會(huì)快速發(fā)出警報(bào)信息，而且對不同通道的出錯(cuò)率進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，方便工作人員進(jìn)行查閱和使用[5]。

2.6 高級應(yīng)用子系統(tǒng)

高級應(yīng)用子系統(tǒng)包括了Web子系統(tǒng)、報(bào)表子系統(tǒng)、圖形子系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測等。其中Web子系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的Web瀏覽器功能，通過其可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱和修改，比如遙感數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)、不平衡數(shù)據(jù)、表計(jì)數(shù)據(jù)、線損數(shù)據(jù)等，通過表格、曲線圖來進(jìn)行展示。報(bào)表子系統(tǒng)有著和Excel相似的功能，可促使表格和圖形進(jìn)行結(jié)合，而且永久保存數(shù)據(jù)，同時(shí)兼容各種設(shè)備，通過表格、曲線的表現(xiàn)形式，以不同的顏色來區(qū)分各種狀態(tài)，一目了然。圖形子系統(tǒng)屬于SCADA的重點(diǎn)部分，直接展示出電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)供給側(cè)和需求側(cè)交互的重點(diǎn)樞紐。其會(huì)直接展示出電力元器件的運(yùn)行狀況，通過曲線圖展現(xiàn)出電力系統(tǒng)的參數(shù)變化。借助Documenet/View的設(shè)計(jì)理念，對數(shù)據(jù)和圖形就那些分離，只要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)類型的處理手段，便能產(chǎn)生不同的圖形子系統(tǒng)。再將應(yīng)用數(shù)據(jù)作為服務(wù)器，借助CORBA遠(yuǎn)程調(diào)用、直接通信，從而建立基于Web的圖形子系統(tǒng)，達(dá)到遠(yuǎn)程管理的目的。負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)則能收集和上傳各種數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析本區(qū)域的各種負(fù)荷情況，計(jì)算電量數(shù)據(jù)、用電報(bào)裝、電力工程情況等。而且綜合電力用戶的大數(shù)據(jù)，按照各種區(qū)域、各種用電負(fù)荷來進(jìn)行預(yù)測分析，自動(dòng)生成歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)律。并且綜合各種情況，形成負(fù)荷發(fā)展特性曲線，對將來的電力增長趨勢進(jìn)行預(yù)測，并將其作為規(guī)劃的依據(jù)[6]。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)和商業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，增加了用電的負(fù)荷量，也帶來了一些電力供應(yīng)安全問題。為此，很多電力企業(yè)都開始使用先進(jìn)的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，但為了保證供電的安全和穩(wěn)定，必須對整個(gè)配電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)化管理、調(diào)配。從而優(yōu)化電力供應(yīng)質(zhì)量，滿足人們對電力資源的使用需求，為電力企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。