配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)配置及其運(yùn)行方式分析

李強(qiáng)有

（河南電力公司駐馬店供電公司，河南 駐馬店463000）

配電作為電能發(fā)變送配中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在電力生產(chǎn)中具有非常重要的作用。但過(guò)去由于歷史的原因，一直未得到應(yīng)有的重視。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求。大規(guī)模的兩網(wǎng)改造結(jié)束后，配電網(wǎng)的布局得到優(yōu)化，但要進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的可靠性，還必須全面實(shí)現(xiàn)高水平的配電網(wǎng)自動(dòng)化。各地可根據(jù)具體情況，從配電網(wǎng)中的重要區(qū)域入手，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分步實(shí)施，先對(duì)部分配電線路進(jìn)行自動(dòng)化改造，最后覆蓋全網(wǎng)，建立一套高水平的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，從而達(dá)到提高供電質(zhì)量和供電可靠性。本文就城市10kV配電網(wǎng)中的配電線路提出了相應(yīng)的自動(dòng)化方案，并分析了多電源、多回路環(huán)形供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行方式。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則是首先實(shí)現(xiàn)配電線路的綜合管理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)具體如下：

1.1 提高配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，減少停電時(shí)間，縮小停電范圍，大大減少停電而導(dǎo)致?lián)p失；

1.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和配網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，使配網(wǎng)事故處理更加快捷、準(zhǔn)確；

1.3 全面提高配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行管理水平，理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)化平臺(tái)下，加強(qiáng)對(duì)配電設(shè)備和線路管理，使設(shè)備和線路管理更加及時(shí)、準(zhǔn)確，提高供電設(shè)備利用率，增強(qiáng)供電能力；

1.4 共享系統(tǒng)資源，為優(yōu)化決策、提高管理水平服務(wù)和配電管理工作效率；

1.5 “總體規(guī)劃，分布實(shí)施”總原則基礎(chǔ)上，市區(qū)范圍內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化；

1.6 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，貫徹“可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)”原則，提供成熟技術(shù)和產(chǎn)品，保證產(chǎn)品（特別是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）質(zhì)量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)就是要優(yōu)化配電線路結(jié)構(gòu)和配電接線方式，合理分段，合理選擇線路自動(dòng)化開關(guān)、通信設(shè)備和主站DMS軟件；實(shí)現(xiàn)配電線路的靈活聯(lián)絡(luò)，消除瞬時(shí)性故障，隔離永久性故障，縮小計(jì)劃?rùn)z修和故障停電范圍，減少檢修和故障停電時(shí)間，提高線路供電可靠性和配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，降低線路維護(hù)工作量和運(yùn)行費(fèi)用。具體功能包括設(shè)備定位與管理、運(yùn)行操作管理、事故預(yù)想與故障診斷、故障隔離與轉(zhuǎn)供、線路的局部跟蹤與動(dòng)態(tài)著色、臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)修改等。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)由主站DMS系統(tǒng)、通信系統(tǒng)與設(shè)備線路自動(dòng)化開關(guān)組成。

2.1 主站DMS

主站DMS軟件包括SCADA、AM/FM/GIS、故障自動(dòng)隔離和轉(zhuǎn)供系統(tǒng)及高級(jí)應(yīng)用軟件。系統(tǒng)采用開放式平臺(tái)，具有靈活方便的圖形界面，可縱、橫向集成。SCADA實(shí)現(xiàn)配電線路遙測(cè)、遙信、遙控及報(bào)警、監(jiān)視、操作模擬、數(shù)據(jù)記錄與分析，并具有以GIS為支撐平臺(tái)的相應(yīng)功能。自動(dòng)地圖AM、設(shè)備管理FM和地理信息系統(tǒng)GIS可將數(shù)字化的供電區(qū)域地圖和配電線路設(shè)備的地理位置與電力設(shè)備的參數(shù)、運(yùn)行狀況等數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)配電線路信息地理化、運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化和實(shí)時(shí)性，便于配電線路的運(yùn)行管理。故障自動(dòng)隔離和轉(zhuǎn)供系統(tǒng)可在故障后迅速判斷故障區(qū)段，隔離故障區(qū)域，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移供電方案，恢復(fù)對(duì)配電線路非故障段正常供電。高級(jí)應(yīng)用軟件可完成潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與停電方案分析，開關(guān)操作拓?fù)渥R(shí)別與著色。主站DMS基本硬件配置為PC工控機(jī)，光纖Modem和通信口以及輸入輸出設(shè)備(大屏幕彩顯、打印機(jī)等)。

2.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)的通信方式采用主從、雙環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖通信方式，具有眾所周知的優(yōu)點(diǎn)。雙光纖環(huán)結(jié)構(gòu)保留了環(huán)形結(jié)構(gòu)節(jié)省光纜的優(yōu)點(diǎn)，克服了環(huán)形結(jié)構(gòu)中光纜任一點(diǎn)故障影響系統(tǒng)運(yùn)行的缺點(diǎn)，具有自愈能力。整個(gè)通信系統(tǒng)包括主站端主機(jī)Modem和若干FTU配置的從機(jī)Modem，每一個(gè)Modem均有兩對(duì)光纖收發(fā)口，并通過(guò)兩根光纖串接成雙光纖通信環(huán)(主環(huán)與副環(huán))。正常情況下兩個(gè)環(huán)都工作，信號(hào)在兩個(gè)環(huán)中以相反的方向同時(shí)傳輸。環(huán)中任一處光纜或光纖Modem發(fā)生故障，光信號(hào)從故障點(diǎn)兩側(cè)的光纖Modem處自動(dòng)從另一個(gè)環(huán)中返回，保證通信的正常運(yùn)行。

通信規(guī)約采用較適合配電網(wǎng)的DNP3.0，也可根據(jù)實(shí)際情況采用其他的通信規(guī)約。

2.3 線路自動(dòng)化開關(guān)

線路自動(dòng)化開關(guān)可考慮采用重合器、自動(dòng)配電開關(guān)(自動(dòng)重合分段器)，也可采用柱上SF6開關(guān)和真空開關(guān)配用相應(yīng)的控制系統(tǒng)。根據(jù)各配電網(wǎng)的特點(diǎn)，并充分考慮今后配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和設(shè)備的升級(jí)能力，線路開關(guān)采用柱上SF6開關(guān)或柱上真空開關(guān)為宜。因?yàn)檫@兩種開關(guān)都具備開斷短路電流的能力，對(duì)本級(jí)故障段可由線路開關(guān)自身完成開斷功能，減少線路停電機(jī)會(huì)；而且這兩種開關(guān)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，有一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

線路開關(guān)配用FTU構(gòu)成線路自動(dòng)化開關(guān)。FTU可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，帶有遠(yuǎn)動(dòng)通信接口，從而可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信和遙控，支持多種通信方式，還可實(shí)現(xiàn)各種電量測(cè)量、負(fù)荷與開關(guān)動(dòng)作次數(shù)記錄，并提供編程接口和接口軟件，等等。配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)所需的信息通過(guò)各FTU采集后經(jīng)通信系統(tǒng)上傳主站，主站的控制命令又經(jīng)通信系統(tǒng)下達(dá)給各FTU執(zhí)行。另外，F(xiàn)TU還可自動(dòng)監(jiān)測(cè)開關(guān)的磨損狀況，必要時(shí)上報(bào)主站，調(diào)度值班員可據(jù)此安排檢修計(jì)劃，從而避免檢修的盲目性，減少計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間，縮小計(jì)劃?rùn)z修范圍。

3 運(yùn)行方式分析

配電線路正常運(yùn)行時(shí)，線路自動(dòng)化開關(guān)的FTU持續(xù)檢測(cè)和記錄開關(guān)狀態(tài)，線路電流、電壓等，并計(jì)算出功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率等運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)開關(guān)狀態(tài)、線路參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，F(xiàn)TU經(jīng)通信系統(tǒng)將異常信息上報(bào)主站。主站DMS系統(tǒng)每隔一定時(shí)間輪詢線路上的FTU，將查詢到的信息刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并最終存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。調(diào)度值班員可在主站大屏幕顯示器上的以區(qū)域地圖為背景的電氣設(shè)備位置圖上查詢這些數(shù)據(jù)，并可直接遙控操作各線路開關(guān)，改變系統(tǒng)運(yùn)行方式。當(dāng)配電線路發(fā)生故障時(shí)，主站DMS系統(tǒng)收到FTU或變電站斷路器的故障信息后啟動(dòng)故障檢測(cè)、隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)供系統(tǒng)并報(bào)警，巡檢相關(guān)FTU的事件記錄及其它信息，自動(dòng)判斷故障隔離和非故障段負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，并進(jìn)行模擬校核，最后提請(qǐng)調(diào)度值班員遙控操作或由主站DMS系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)施。

4 結(jié)語(yǔ)

本配電線路自動(dòng)化方案適用于各種供電方式的配電線路，能實(shí)施故障線路自動(dòng)隔離、非故障段供電的自動(dòng)恢復(fù)，大大提高配電線路供電可靠率和運(yùn)行自動(dòng)化；主站系統(tǒng)的開放式平臺(tái)，可兼容其他高級(jí)應(yīng)用軟件，可縱、橫向集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)上一級(jí)系統(tǒng)的通信接口，支持變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；FTU的開關(guān)磨損狀況監(jiān)測(cè)功能，提供了合理安排檢修計(jì)劃的依據(jù)。如再配以故障點(diǎn)定位系統(tǒng)，則可在故障后很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障分支和故障點(diǎn)定位，不僅能排除永久性故障，而且能消除瞬時(shí)性故障所反映的故障隱患，確保配電線路安全運(yùn)行。

[1]馮德,侯躍.配電線路自動(dòng)化技術(shù)介紹[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2002-12-30.