農(nóng)網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)研究

張文鋒

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)網(wǎng)改造的深入，對(duì)供電可靠性和電壓質(zhì)量提出了更高的要求。為了適應(yīng)這種需要，提高農(nóng)網(wǎng)科技含量，改變農(nóng)網(wǎng)落后的狀況，迫切需要新的配電模式來(lái)解決這個(gè)矛盾，因此，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)網(wǎng)；配電自動(dòng)化；科技

配電自動(dòng)化是保證供電可靠性、提高電網(wǎng)供電能力的有效途徑。目前對(duì)配電自動(dòng)化的研究主要側(cè)重在城市配電網(wǎng)，而對(duì)農(nóng)村配電自動(dòng)化的研究相對(duì)較弱。與城市配電相比，農(nóng)村配電以環(huán)型供電方式為主，而城鎮(zhèn)郊區(qū)以及鄉(xiāng)村供電以輻射型供電方式為主。從配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上，一次開(kāi)關(guān)設(shè)備總體技術(shù)水平以及在技術(shù)人員的構(gòu)成上，都有較大差距。本文闡述了農(nóng)村配電自動(dòng)化實(shí)施的前提條件 ，提出了農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的兩種模式，分析了其功能設(shè)置，并討論了具體的實(shí)施方案。一、農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的前提條件農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)在農(nóng)村配電規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際供電條件、供電水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用戶性質(zhì)，因地制宜地進(jìn)行方案及其設(shè)備類型的選擇。首先必須滿足如下基本條件：具有環(huán)網(wǎng)供電、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；開(kāi)關(guān)設(shè)備滿足自動(dòng)化運(yùn)行條件；具有饋線終端單元 ；具有可靠的配電通信網(wǎng)絡(luò)。二、配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的模式，應(yīng)與縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)水平相當(dāng)。對(duì)于新建或改造的縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，除滿足調(diào)度自動(dòng)化功能外，應(yīng)綜合考慮配電自動(dòng)化的功能需求，選擇能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化和配電自動(dòng)化的一體化主站系統(tǒng)。

1.配網(wǎng)自動(dòng)化的提出

配網(wǎng)自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的區(qū)域自動(dòng)化系統(tǒng)。其中運(yùn)行及控制部分功能的自動(dòng)化由配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）實(shí)現(xiàn)，又可分為SCADA系統(tǒng)、電壓/無(wú)功控制、保護(hù)的協(xié)調(diào)治理及控制、饋線控制、故障處理（故障檢測(cè)、定位、隔離后故障區(qū)供電）、自動(dòng)抄表和負(fù)荷治理等。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)稱為DMS/DA系統(tǒng)，其中DMS是配電治理系統(tǒng)。DMS其實(shí)涵蓋了電力MIS、電力調(diào)度、變電站綜合自動(dòng)化、出線治理、負(fù)荷治理、供用電治理等供、配、用電多個(gè)環(huán)節(jié)，是一個(gè)包含多學(xué)科技術(shù)的綜合性大系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理芯片的集成度和處理功能大大提高，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展及分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的引入，給配電系統(tǒng)的控制、治理、通信提供了良好的界面。按照微機(jī)局域網(wǎng)的思想，將電網(wǎng)中所有的智能化裝置（IED）以最優(yōu)的結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，組成一個(gè)無(wú)論在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是在保護(hù)、控制、治理和運(yùn)行等方面均能適應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)需要的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為可能，并逐步開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。

2.配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)施的技術(shù)原則和目的

2.1實(shí)施配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)遵循的技術(shù)原則

a.可靠性要求具有可靠的2個(gè)以上的電源點(diǎn)，其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、控制器、RTU、FTU、通訊、中心主站及硬件設(shè)備都應(yīng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。

b.分散性由于配電網(wǎng)地域分散廣，應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)功能分散，在發(fā)生故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)控，就地處理。

2.2實(shí)施配電網(wǎng)自動(dòng)化的目的

實(shí)施目的是為了提高配電網(wǎng)的供電可靠率，改善供電質(zhì)量，降低損耗，降低運(yùn)行費(fèi)用，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，給用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3.實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)要求

3.1配電網(wǎng)絡(luò)要求

要求首先應(yīng)建立本縣區(qū)域內(nèi)接線合理、結(jié)構(gòu)牢固的10 kV配電網(wǎng)絡(luò)，其供電電源點(diǎn)、供電半徑、導(dǎo)線截面、導(dǎo)線架設(shè)、設(shè)備裝備水平等應(yīng)滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)要求；滿足正常情況下的供電可靠、損耗小、運(yùn)行穩(wěn)定、電能質(zhì)量高的要求；還應(yīng)滿足在環(huán)網(wǎng)供電情況下出現(xiàn)故障時(shí)，能夠進(jìn)行故障定位和故障隔離，并改變負(fù)荷供電路徑；能夠解除分支線路過(guò)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平衡負(fù)荷、保證電壓質(zhì)量、降低損耗等方面的運(yùn)行要求。

3.2對(duì)控制中心站的技術(shù)要求

由于縣域面積普遍較小，通?？h域配電網(wǎng)接線比較簡(jiǎn)單，重點(diǎn)用電大戶較少，中間層的FTU、TTU數(shù)量不會(huì)太多。因此可以只建立主站控制中心，而不必建立分區(qū)站。也就是所有的RTU、FTU、TTU都可以直接與主站控制中心進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。

縣域配電網(wǎng)自動(dòng)化主站是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它除了完成配電網(wǎng)SCADA功能外，還應(yīng)為DMS系統(tǒng)在線和離線應(yīng)用提供支持平臺(tái)。因此它應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：

a.滿足配電網(wǎng)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集處理和電網(wǎng)監(jiān)控功能，有足夠的響應(yīng)性。

b.滿足長(zhǎng)期在線穩(wěn)定運(yùn)行的要求，具有足夠的運(yùn)行可靠率。

c.有良好的開(kāi)放性，硬件、軟件、接口符合國(guó)家（國(guó)際）標(biāo)準(zhǔn)。

d.采用分布式結(jié)構(gòu)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)性能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展、互聯(lián)。

e.系統(tǒng)的配置應(yīng)具有一定的先進(jìn)性和較高的性能價(jià)格比。

3.3設(shè)備選擇

配電網(wǎng)設(shè)備包括架空線（電纜）、絕緣線、開(kāi)關(guān)設(shè)備（斷路器、重合器、分段器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)）、電能計(jì)量?jī)x器儀表、變壓器、RTU、計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備等。由于配電網(wǎng)設(shè)備全部分散運(yùn)行在戶外惡劣環(huán)境下，對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備、控制器、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備（RTU、FTU、TTU）通訊終端、備用電源等提出了更高的要求，必須滿足高低溫變化（-20°～+75°）、濕度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗風(fēng)沙等技術(shù)要求。因此在實(shí)施過(guò)程中一定要把好設(shè)備選型、選廠關(guān)，選擇的設(shè)備必須通過(guò)正規(guī)的型式試驗(yàn)，必須功能強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠（包括后備電源），并滿足技術(shù)參數(shù)的要求。

4.配網(wǎng)自動(dòng)化要注意的幾個(gè)問(wèn)題

配電網(wǎng)自動(dòng)化是一項(xiàng)投資大、技術(shù)復(fù)雜、涉及面很廣的系統(tǒng)工程。因此電力企業(yè)要量力而行，結(jié)合自己的實(shí)際情況和發(fā)展?fàn)顩r，講究實(shí)用，講求效益；并且要有計(jì)劃有步驟地分期分批分層進(jìn)行。首先要實(shí)施投資少、見(jiàn)效快的配電網(wǎng)自動(dòng)化的最基本部分。

a.建設(shè)和改造縣域配電網(wǎng)，建立起縣域多電源供電的配電網(wǎng)絡(luò)（一般要求有2個(gè)電源點(diǎn)），縣域10kV配電網(wǎng)要具備環(huán)網(wǎng)供電的能力，正常情況下可開(kāi)環(huán)運(yùn)行。

b.建立10kV配網(wǎng)自動(dòng)化控制中心配網(wǎng)自動(dòng)化控制中心采用的是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)，它由計(jì)算機(jī)前置機(jī)、打印機(jī)、通訊設(shè)備、模擬接口、UPS電源等硬件設(shè)施和相應(yīng)的軟件組合而成。10kV配網(wǎng)自動(dòng)化控制中心一般應(yīng)該和縣調(diào)度所設(shè)在一起。

c.縣域配網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)要實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)線路的遙控、遙信、遙測(cè)，并通過(guò)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換達(dá)到清除10kV線路上的瞬時(shí)故障、隔離永久性故障，恢復(fù)正常線路段的供電，通過(guò)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)代相關(guān)負(fù)荷，提高供電可靠性。

d.目前還不具備條件的地方可開(kāi)展一些配網(wǎng)自動(dòng)化的前期工作，對(duì)農(nóng)村供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷較大的配電線路應(yīng)加裝分段器。通過(guò)10kV線路出口重合器（或重合開(kāi)關(guān)）與分段器的自動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)清除線路上的瞬時(shí)故障，隔離永久性故障的配電線路半自動(dòng)化方案。這一方案每條線路一般只增加2～3個(gè)分段器，不用通訊就可以實(shí)現(xiàn)，這項(xiàng)工作投資省、見(jiàn)效快，且降低故障停電時(shí)間和縮小停電范圍。

5.結(jié)束語(yǔ)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)配電治理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)投資較大、牽涉范圍廣、系統(tǒng)集成多的綜合工程。盡管我國(guó)的配電網(wǎng)自動(dòng)化工作目前已進(jìn)入試點(diǎn)實(shí)施階段，但對(duì)于配電自動(dòng)化的熟悉仍然眾說(shuō)紛紜。因此如何搞好配網(wǎng)自動(dòng)化，并使它產(chǎn)生較大的效益，仍需要我們不斷積累經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐探索。