對10KV配電網(wǎng)運(yùn)行管理的探討

周剛

（重慶市電力公司市區(qū)供電局，重慶 400030）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對電的需求和依賴程度已經(jīng)越來越重要。電力系統(tǒng)的發(fā)展必須要有充足的電源、強(qiáng)大的輸電網(wǎng)、可靠的配電網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合,才會正常滿足社會各界的需要。安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地供電,是對現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行的三大要求。其中，以安全最為重要。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、保證電業(yè)工作人員和市民公眾的生命安全，必須在配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中不斷對其進(jìn)行監(jiān)測、分析和控制，實現(xiàn)運(yùn)行管理的自動化。配電自動化包括電網(wǎng)運(yùn)行、運(yùn)行計劃及優(yōu)化、維修管理和用戶接口管理及控制等4個主功能，這些功能之間有著十分密切的聯(lián)系，而安全管理則貫通在整個系統(tǒng)之中，防人身觸電、防誤操作、絕緣老化檢測、故障快速切除等工作是配電運(yùn)行管理的重點(diǎn)。

2 仿真技術(shù)在人員運(yùn)行培訓(xùn)中的應(yīng)用

仿真技術(shù)可應(yīng)用于變電站運(yùn)行分析和操作員培訓(xùn)，使操作員更易于掌握操作規(guī)程和技能。在短期內(nèi)提高電網(wǎng)運(yùn)行人員操作水平，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全性。

3 信息技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行管理的應(yīng)用

信息技術(shù)主要用于設(shè)備管理、在線狀態(tài)檢測、用電管理等方面。由于安全是現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要指標(biāo)，因此。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須在運(yùn)行過程中不斷對其進(jìn)行監(jiān)測、分析和控制。以絕緣系統(tǒng)為例，其壽命在很大程度上決定了整個設(shè)備的運(yùn)行壽命。電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)在負(fù)載運(yùn)行過程中。長期處于電、機(jī)械、化學(xué)和具有某些不確定性的環(huán)境等應(yīng)力或者因素的作用下，不可避免將逐漸老化；在系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，甚至還會導(dǎo)致絕緣缺陷的出現(xiàn)，如未能及時察覺并采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施，就有可能引發(fā)運(yùn)行事故，造成多方面的損失。因此，解決絕緣的問題，成為電力和相關(guān)行業(yè)所關(guān)注的重要課題。

配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理通過自動或手動方式，遙控和監(jiān)測高壓配電線上的開關(guān)設(shè)備和線路參數(shù)，以便實現(xiàn)自動隔離故障區(qū)間、以最佳的方式恢復(fù)非故障區(qū)域供電，為用戶提供經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。配電自動化系統(tǒng)(見圖1)必須具備以下運(yùn)行管理功能：

(1)在站內(nèi)或饋線故障時，自動進(jìn)行故障檢測、隔離和恢復(fù)。

圖1 靜態(tài)、動態(tài)信息管理功能組成

(2)供電恢復(fù)的最佳過程由計算機(jī)給出，并能自動實現(xiàn)供電恢復(fù)。

(3)發(fā)生過載或進(jìn)行維護(hù)工作時，自動實現(xiàn)負(fù)荷平衡的配電網(wǎng)供電過程。

(4)變電站和饋線的監(jiān)視實時地顯示在帶街區(qū)圖的圖形顯示器上。

(5)給出用戶和設(shè)備的連接信息。

圖2 GIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫的組成

(6)可打印出各種記錄和報告數(shù)據(jù)。

(7)可為操作者訓(xùn)練提供仿真過程。

4 配電自動化系統(tǒng)

配電自動化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)層、變電站自動化系統(tǒng)層或配電子站層、通信系統(tǒng)層和站端系統(tǒng)層四個層次組成。(見圖2、圖3)按硬件和軟件分包括以下部分：(1)智能開關(guān)：(2)通信網(wǎng)絡(luò)：(3)監(jiān)控、監(jiān)測終端，F(xiàn)TU(4)配網(wǎng)自動化SCADA；(5)配網(wǎng)自動化的基本高級應(yīng)用軟件；(6)SCADA與地理信息系統(tǒng)(GIS)的一體化；(7)系統(tǒng)仿真軟件：(8)配電工作管理系統(tǒng)(包括網(wǎng)絡(luò)分析、運(yùn)行管理、設(shè)備檢修管理工程設(shè)計、施工管理、配電規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)等)；(9)用電管理自動化(包括遠(yuǎn)程載波抄表系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、用電營業(yè)管理系統(tǒng)、用戶故障報修系統(tǒng))：(10)配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)(如能耗統(tǒng)計分析，配電網(wǎng)在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和變壓器負(fù)荷管理)。

4.1 智能開關(guān)

智能開關(guān)既可以無須通訊線路實現(xiàn)電網(wǎng)的自動診斷故障、自動隔離故障段、自動恢復(fù)非故障段的供電，也可以與通訊系統(tǒng)相接，通過子站與主站的控制單元實現(xiàn)遙測、遙控自動化。分段模式的開關(guān)功能有：延時合閘，失電分閘，合閘閉鎖。聯(lián)絡(luò)模式的開關(guān)功能有：延時合閘，時限閉鎖，脈沖閉鎖，兩側(cè)來電閉鎖，一側(cè)來電閉鎖，閉鎖自動解除。

遙控接口可監(jiān)視開關(guān)裝置，正確指示開關(guān)的分／合／接地的位置，設(shè)有備用電池以便在失電時操作開關(guān)裝置。

遙控接口可通過一個開放的協(xié)議與控制中心通訊，也可與不同的通訊介質(zhì)如PSTN模塊，無線電，光纖，DPLS等進(jìn)行通訊。合理選用通訊的方法是快速重組電網(wǎng)的一個重要因素。配電變壓器的斷路器必須能實現(xiàn)遙控。在故障時，保護(hù)裝置將使線路上的饋電開關(guān)跳閘。對于供電安全性：選擇電網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)的電線桿上安裝自動重合閘裝置，并與選擇電網(wǎng)的開斷點(diǎn)一起實現(xiàn)監(jiān)控，通過使用遠(yuǎn)動系統(tǒng)解決電網(wǎng)的供電可靠性。

4.2 監(jiān)控、監(jiān)測終端

監(jiān)控、監(jiān)測終端包括出線開關(guān)終端、分段開關(guān)終端、聯(lián)絡(luò)開關(guān)終端、開閉所開關(guān)終端、小區(qū)劃變開關(guān)終端等，其基本的功能是信息的采集和處理、接受并執(zhí)行遙控指令、事件記錄及上報、閉鎖功能、電源失電保護(hù)、參數(shù)設(shè)置、自診斷、自恢復(fù)、通訊功能。監(jiān)控、監(jiān)測終端的主要特點(diǎn)：采用交流采集，可檢測電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率、電能等高精度的數(shù)據(jù)。具有強(qiáng)大的通訊功能。支持多種通訊規(guī)約，開放的通訊方式。具有遙控功能。

4.3 通信網(wǎng)絡(luò)

為了提高系統(tǒng)的控制管理能力和減少通訊端口設(shè)備，提高系統(tǒng)的可靠性，將系統(tǒng)分為若干子群，每個子群由幾十個監(jiān)控終端組成，并由一個通訊控制器管理。通訊控制器起承上啟下的作用。對于上位，它接收從后臺發(fā)來的各種指令，對下位，收集數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)后臺的指令，并控制上、下位的通訊。

對RTU、FTU等監(jiān)控終端通訊通道的狀態(tài)及通訊質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)主通道的通信出錯達(dá)到預(yù)定極限或此通道中斷時，系統(tǒng)能自動切換到備用通道?？稍诰€啟停、切找通道，并進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視報警，并對各通道的通訊出錯次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。在網(wǎng)絡(luò)接入方式時，也能進(jìn)行正常的監(jiān)視、報警提示。

5 擴(kuò)展SCADA系統(tǒng)的功能

5.1 功能的投切。根據(jù)用電網(wǎng)的實際運(yùn)行情況，由值班調(diào)度員通過控制方式進(jìn)行遠(yuǎn)方微機(jī)裝置的功能進(jìn)行投入或退出的操作。

5.2 定值的修改，根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行方式，由值班調(diào)度員進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)備或修改微機(jī)裝置的某些定值。SCADA系統(tǒng)里的系統(tǒng)遙控操作必須按照順序進(jìn)行，因此提供防誤操作的設(shè)置功能。

圖3 配電自動化主站層結(jié)構(gòu)圖

5.3 拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)著色，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥ＶС謭D形的線路動態(tài)著色功能和潮流方向標(biāo)志功能。可實現(xiàn)線路檢修停電著色，線路開關(guān)的分、合閘著色，線路帶電著色，線路過壓著色，線路電壓等級著色，用動態(tài)流動的虛線或箭頭等方式顯示潮流方向。

5.4 故障錄波分析，能搜集帶有故障錄波功能的FTU的數(shù)據(jù)。對其進(jìn)行分析并給出波形。

5.5 故障分析模塊，可以對各種方式進(jìn)行故障計算，如：基于實時態(tài)的在線故障計算，確保開關(guān)的正常運(yùn)行、基于研究態(tài)的離線故障計算，校驗電氣設(shè)備的性能。對稱短路和各種不對稱短路故障的計算。各種斷線故障的計算。

同桿并架線的跨線短路故障的計算。能處理電力系統(tǒng)的復(fù)合故障計算和分析研究。能直接在單線圈上給出故障電壓電流的相分量和序量。

5.6 故障隔離和恢復(fù)模塊，適用于任意結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)。如輻射狀、網(wǎng)絡(luò)狀、多環(huán)網(wǎng)絡(luò)等：并可以處理系統(tǒng)的多重故障。

能進(jìn)行系統(tǒng)的實時分析，與故障分析、系統(tǒng)的在線潮流、防誤操作等模塊緊密集成，根據(jù)SCADA系統(tǒng)采集的實時信息，采用軟件智能方式對全網(wǎng)進(jìn)行實時分析和判斷。準(zhǔn)確判斷故障位置，保證系統(tǒng)安全。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際連接方式和負(fù)荷水平，對多種故障恢復(fù)方式進(jìn)行安全性和網(wǎng)絡(luò)線損壞等經(jīng)濟(jì)性的校核比較，在確保系統(tǒng)安全性的前提下，給出最佳的故障恢復(fù)方案，使配變負(fù)荷的分配盡可能平均、盡可能減少停電次數(shù)、電壓質(zhì)量盡可能好等多種目標(biāo)。

經(jīng)防誤操作校核，恢復(fù)方案可以直接提交SCADA系統(tǒng)進(jìn)行自動遙控處理，或者供調(diào)度員手動執(zhí)行，二者可以方便設(shè)置。充分利用FTU的采集數(shù)據(jù)，利用電壓、電流的突變量來對故障進(jìn)行定位判斷，使定位準(zhǔn)確、快捷。

[1]陳升.網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2003(2).

[2]李曉駿,邱家駒.基于Web技術(shù)的配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù),2003(4).

[3]鄣德勝，拜志忠，王州軍，等.配電自動化系統(tǒng)綜述[J].繼電器.2005，27(3).