淺談電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)

付啟剛

(重慶市電力公司運(yùn)維檢修部，重慶 400014)

1 某地區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

目前該地區(qū)配電網(wǎng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是該地區(qū)城市建設(shè)還處于高速發(fā)展階段，城市規(guī)劃不穩(wěn)定，配電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)率不高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完善；二是配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)還未有明確的目標(biāo)網(wǎng)架；三是配調(diào)集約化管理剛剛起步，管理水平仍有待提升；四是雖然具有與配網(wǎng)管理相關(guān)的各類信息系統(tǒng)，但對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的關(guān)注度不夠，自動(dòng)化水平不高。

1.1 配電網(wǎng)和配電設(shè)備情況

該地區(qū)配電網(wǎng)10kV線路共3133回，其中公用線路2856回，專用線路277回；線路總長(zhǎng)度17355km，其中架空線路10130km，電纜7225km。全網(wǎng)環(huán)網(wǎng)率為58.51%，可轉(zhuǎn)供電率47%。在聯(lián)絡(luò)線路中，單聯(lián)絡(luò)線路占線路總數(shù)的62%。10kV開關(guān)設(shè)備29031臺(tái)，包括壓氣式開關(guān)、真空開關(guān)、SF6開關(guān)等。10kV負(fù)荷開關(guān)占10kV開關(guān)總數(shù)的79.6%，斷路器5929臺(tái)，占10kV開關(guān)總數(shù)的20.4%，主要用來保護(hù)較大容量的變壓器或作為重要線路節(jié)點(diǎn)的開關(guān)設(shè)備。

1.2 配網(wǎng)相關(guān)信息系統(tǒng)

(1)配網(wǎng)GIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的空間數(shù)字配電網(wǎng)絡(luò)模型，為配電網(wǎng)工作管理、配電網(wǎng)規(guī)劃等提供圖形拓?fù)浜蛿?shù)據(jù)支持；對(duì)全局10kV配電線路及設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，并實(shí)現(xiàn)覆蓋全地區(qū)范圍的圖形操作、配網(wǎng)設(shè)備管理、圖紙打印、單線圖自動(dòng)生成、輔助停電管理、輔助轉(zhuǎn)供電方案設(shè)計(jì)等功能。

(2)配網(wǎng)MIS系統(tǒng)。配網(wǎng)MIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工作計(jì)劃、設(shè)備管理、巡視、缺陷、故障、兩票、停電、預(yù)試定檢、調(diào)度日志、定值、班務(wù)管理等配網(wǎng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的信息化管理。

(3)電力營銷系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能包括業(yè)務(wù)擴(kuò)充管理、計(jì)量管理、抄表管理、電費(fèi)管理、用檢管理、線損管理、購電管理、工作質(zhì)量、營業(yè)稽查、客戶服務(wù)、輔助決策等11個(gè)子系統(tǒng)，為其它配網(wǎng)信息系統(tǒng)提供客戶及其設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但其數(shù)據(jù)依賴人工錄入，數(shù)據(jù)質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。

(4)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)涵蓋全網(wǎng)各種計(jì)量點(diǎn)及采集終端，通過統(tǒng)一的主站系統(tǒng)，完成對(duì)電廠、變電站、公變、專變、低壓集抄等發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)、售電側(cè)的綜合性統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上開展線損四分分析、供售電量統(tǒng)計(jì)、供電質(zhì)量統(tǒng)計(jì)、客戶節(jié)能評(píng)估等應(yīng)用。

(5)主網(wǎng)EHS。主要通過遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)，通過人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)中的屏幕顯示(CRT)與動(dòng)態(tài)調(diào)度模擬屏，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視。在實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)與人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)，對(duì)斷路器、發(fā)電機(jī)組與調(diào)相機(jī)組、帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器、補(bǔ)償設(shè)施等實(shí)現(xiàn)遙控與遙調(diào)，以及發(fā)送時(shí)鐘等指令。該系統(tǒng)可提供變電站10kV出線開關(guān)狀態(tài)、電流和電壓。經(jīng)過多年的應(yīng)用和完善，系統(tǒng)已經(jīng)成熟，其提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、迅速。

(6)故障檢測(cè)系統(tǒng)。配網(wǎng)故障檢測(cè)系統(tǒng)，也稱信號(hào)注入故障檢測(cè)系統(tǒng)，由信號(hào)源和若干故障指示器組成。故障指示器安裝在線路的分支點(diǎn)出線上，信號(hào)源安裝在變電站內(nèi)與母線相連接，發(fā)生故障時(shí)，故障指示器就地動(dòng)作，并將信號(hào)通過GPRS傳送至后臺(tái)系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備成本低，建設(shè)周期短，經(jīng)過近2年的試運(yùn)行，故障檢測(cè)準(zhǔn)確率高，能迅速實(shí)現(xiàn)故障定位，適宜大規(guī)模推廣應(yīng)用。

(7)電壓型就地饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。電壓型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，可通過電壓型自動(dòng)化開關(guān)就地實(shí)現(xiàn)故障快速定位、隔離和非故障區(qū)段自動(dòng)轉(zhuǎn)供電。同時(shí)，通過為自動(dòng)化分段開關(guān)(含用戶分界開關(guān))配備通信終端，將電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等信息上傳至后臺(tái)，具有監(jiān)控、報(bào)警、實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)管理功能。電壓型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)雖然可以自動(dòng)定位、隔離故障并實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)移，但故障隔離過程需要變電站10kV開關(guān)重合閘配合，對(duì)系統(tǒng)形成多次沖擊，對(duì)變電站10kV出線開關(guān)機(jī)構(gòu)要求較高。

2 某地區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方案

結(jié)合該局配電網(wǎng)現(xiàn)狀以及國內(nèi)外先進(jìn)供電企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，該地區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)應(yīng)以配網(wǎng)調(diào)度為應(yīng)用主體，以覆蓋整個(gè)配網(wǎng)為基本考慮，以配網(wǎng)GIS為基礎(chǔ)，采用各種措施和手段。盡可能利用現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和分析應(yīng)用，并逐步向配網(wǎng)自動(dòng)化過渡，支撐配網(wǎng)生產(chǎn)指揮、運(yùn)行管理、客戶服務(wù)和規(guī)劃建設(shè)需求，提高配電網(wǎng)科學(xué)管理水平，進(jìn)而提高供電可靠率和客戶滿意度。

2.1 建設(shè)配電主站

(1)面向整個(gè)地區(qū)配電網(wǎng)，通過計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)提供的負(fù)荷數(shù)據(jù)、故障檢測(cè)系統(tǒng)提供的故障數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷管理和故障定位等功能。

(2)在城市建設(shè)成熟區(qū)域(或具有合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膮^(qū)域規(guī)劃)，規(guī)劃建設(shè)配網(wǎng)自動(dòng)化。

(3)對(duì)于負(fù)荷穩(wěn)定的聯(lián)絡(luò)線路、長(zhǎng)距離單輻射以及故障頻發(fā)架空線路，采用就地饋線自動(dòng)化形式，并通過GPRS／CDMA接入配電主站。

配電主站通過"準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)"(PI數(shù)據(jù)庫)與調(diào)度自動(dòng)化、計(jì)量自 動(dòng)化系統(tǒng)、配網(wǎng)MIS系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)等其他系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備的基本模塊和功能包括自動(dòng)繪圖AM與設(shè)備管理FM的配電圖紙地理信息系統(tǒng)(AM／FM／GIS)。自動(dòng)繪圖利用數(shù)字化儀手工錄入地圖，經(jīng)過矢量化操作，將其轉(zhuǎn)化為矢量圖。設(shè)備管理包括設(shè)備技術(shù)檔案和設(shè)備運(yùn)行工況的管理，同時(shí)將變電所、用戶作為設(shè)備管理相關(guān)的參數(shù)，不僅具有錄入設(shè)備技術(shù)檔案功能，記錄運(yùn)行工況變更情況，并具有設(shè)備技術(shù)檔案與設(shè)備運(yùn)行工況的對(duì)象查詢和區(qū)域查詢功能。配電設(shè)備管理是以電壓等級(jí)及線路組織設(shè)備。變電設(shè)備是以變電所組織數(shù)據(jù)，管理變電所及其所轄設(shè)備。用戶表計(jì)管理是以用戶組織數(shù)據(jù)，管理用戶信息及其所屬表計(jì)。

GIS功能主要包括地理信息、設(shè)備信息、適應(yīng)配網(wǎng)運(yùn)行管理和建設(shè)的分層管理、圖紙任意縮放、圖紙自動(dòng)漫游、圖紙導(dǎo)航、地圖管理、地圖編輯和距離自動(dòng)測(cè)量。電網(wǎng)SCADA包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算功能、信息報(bào)警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

3 效果分析

該方案通過建設(shè)配電主站，采集計(jì)量自動(dòng)化終端數(shù)據(jù)和故障指示器終端數(shù)據(jù)，近期實(shí)現(xiàn)覆蓋全網(wǎng)的負(fù)荷和故障管理；實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)調(diào)度集約化管理、快速復(fù)電機(jī)制以及客戶服務(wù)的有效支撐；實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)監(jiān)測(cè)、方式管理、應(yīng)急指揮、作業(yè)管理和故障快速定位等功能，滿足客戶信息需求，指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。以計(jì)量自動(dòng)化數(shù)據(jù)和故障指示器數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建設(shè)配網(wǎng)管理技術(shù)支撐系統(tǒng)是覆蓋范圍最廣、建設(shè)周期最短、實(shí)施難度最小、資金需求較少的方式。

同時(shí)，考慮到配電網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)配網(wǎng)自動(dòng)化主站，在農(nóng)村地區(qū)和工業(yè)園區(qū)建設(shè)就地型饋線自動(dòng)化；在城市建設(shè)成熟或規(guī)劃成熟地區(qū)全面實(shí)現(xiàn)"三遙"甚至"智能化"；在其它區(qū)域有計(jì)劃地建設(shè)或預(yù)留通信通道，按照配網(wǎng)自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化要求配置配網(wǎng)設(shè)備，優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境，待區(qū)域發(fā)展成熟、配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完善時(shí)，由故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐步向饋線自動(dòng)化系統(tǒng)過渡，再逐步過渡到標(biāo)準(zhǔn)型的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

結(jié)語

配電網(wǎng)作為發(fā)輸配電的最后一級(jí)直接面向用戶，其供電質(zhì)量和供電可靠性對(duì)電網(wǎng)和用戶有重要意義。因此，在城市規(guī)劃成熟地區(qū)做好配電網(wǎng)規(guī)劃，逐步形成完善、穩(wěn)定的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上建設(shè)配網(wǎng)自動(dòng)化才有實(shí)際意義。

[1]裴文.淺探電力系統(tǒng)中配電自動(dòng)化及管理[J].科學(xué)之友，2011.

[2]蘇俊斌.城市電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析[J].廣東科技，2011.