饋線自動(dòng)化和配電網(wǎng)二級(jí)主站系統(tǒng)的規(guī)劃及實(shí)施問(wèn)題研究

石文波

(國(guó)網(wǎng)鹽池縣供電公司，寧夏 鹽池751500)

0 引言

由于歷史原因，我國(guó)配電系統(tǒng)的管理水平不高，供電損耗大、自動(dòng)化程度低、故障處理恢復(fù)慢，已經(jīng)嚴(yán)重制約了供電企業(yè)的降耗、增效，尤其不適應(yīng)電力體制市場(chǎng)化改革的要求。完善的配電管理系統(tǒng)將有助于解決此問(wèn)題。但是，建立配電管理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜龐大的工程，我國(guó)用電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致配電網(wǎng)建設(shè)在全局性規(guī)劃上存在缺陷；區(qū)域電網(wǎng)中不同自動(dòng)化程度的設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，給設(shè)備改造和控制系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)難題。

1 饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的層次劃分

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)分為一次設(shè)備、控制設(shè)備、配電網(wǎng)二級(jí)主站（饋線自動(dòng)化控制主站）及配電管理系統(tǒng)主站等四個(gè)層次，各層次間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信連接。

1.1 一次設(shè)備包括

1.1.1 開關(guān)。實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化首先要求配電網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)分段開關(guān)的供電結(jié)構(gòu)，故障區(qū)段的定位、隔離及自動(dòng)恢復(fù)供電是一個(gè)重要功能，實(shí)現(xiàn)這一功能有兩種方式： 按順序重合及SCADA 監(jiān)視系統(tǒng)配合遙控負(fù)荷開關(guān)、分段器。后一種方式利用SCADA 監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可智能地給故障區(qū)段定位，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遙控負(fù)荷開關(guān)、分段器，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的自動(dòng)恢復(fù)供電，可以避免按順序重合方式下多次重合到永久性故障引起短路電流對(duì)系統(tǒng)的沖擊和開關(guān)反復(fù)動(dòng)作及負(fù)荷冷啟動(dòng)從配電網(wǎng)上攝取大量功率，是一種較合理的方式。

1.1.2 電壓、電流互感（傳感）器。一般使用體積小、造價(jià)低的傳感器。

1.2 控制設(shè)備包括

1.2.1 遠(yuǎn)方控制終端。分為柱上遠(yuǎn)方控制終端（架空線）和環(huán)網(wǎng)柜（地下電纜）控制終端。按照面向?qū)ο蟮脑瓌t，每個(gè)遠(yuǎn)方控制終端對(duì)應(yīng)一個(gè)一次設(shè)備或設(shè)備組合，負(fù)責(zé)其保護(hù)、測(cè)量、重合閘、遙控分合閘、事件記錄、開關(guān)的在線監(jiān)測(cè)等功能。

1.2.2 操作箱。配合遠(yuǎn)方控制終端進(jìn)行保護(hù)跳合閘、就地手動(dòng)跳合閘、遙控跳合閘操作，指示開關(guān)狀態(tài)和開關(guān)操作回路是否完好，實(shí)現(xiàn)電氣防跳。

1.2.3 開關(guān)操作控制電路和不間斷供電電源。

2 饋線自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要求

2.1 饋線自動(dòng)化相對(duì)獨(dú)立模式

饋線自動(dòng)化是配電自動(dòng)化中很重要的一部分，也是電力系統(tǒng)和用戶都很關(guān)心的部分，實(shí)現(xiàn)故障的定位、隔離和恢復(fù)對(duì)于提高供電質(zhì)量有著重要的作用，而要保證供電可靠性的指標(biāo)，沒有饋線自動(dòng)化是不可能實(shí)現(xiàn)的。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以優(yōu)先考慮饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意饋線自動(dòng)化的相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行模式，可以在有限投資的情況下，大大改善供電質(zhì)量。

2.2 兼容多種通訊方式和規(guī)約

由于目前的饋線遠(yuǎn)方控制終端形式多樣，通訊系統(tǒng)非常復(fù)雜，通訊方式和規(guī)約多樣。在我國(guó)現(xiàn)有的條件下，開關(guān)和終端設(shè)備的不標(biāo)準(zhǔn)和多樣化將長(zhǎng)期存在，所以饋線自動(dòng)化的設(shè)計(jì)必須兼容多種通訊方式和規(guī)約，才能適應(yīng)實(shí)際的需求。

2.3 通過(guò)遠(yuǎn)方控制終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼

遠(yuǎn)方控制終端技術(shù)發(fā)展迅速，功能不斷增強(qiáng)和完善，在實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)SCADA 時(shí)，可以利用遠(yuǎn)方控制終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼，減少通訊系統(tǒng)的投資。

3 饋線自動(dòng)化的功能要求

（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，將實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)送往控制中心。

（2）故障區(qū)段的定位、隔離和非故障區(qū)段的自動(dòng)恢復(fù)供電。

（3）分析應(yīng)用軟件：包括潮流計(jì)算、電壓/無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、負(fù)荷調(diào)整、操作順序自動(dòng)生成的防誤系統(tǒng)、事故分析軟件、狀態(tài)檢修分析軟件。

（4）自動(dòng)繪圖/設(shè)備管理或地理信息系統(tǒng)：包括配電網(wǎng)接線圖，設(shè)備實(shí)時(shí)位置、狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)顯示，操作記錄、事故記錄，開關(guān)變位、故障區(qū)段隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)顯示等。

饋線自動(dòng)化和二級(jí)主站結(jié)合應(yīng)用的一個(gè)重要內(nèi)容是 “故障定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電（FDIR）”。它主要是依靠新型遠(yuǎn)方控制終端具有數(shù)據(jù)采集、控制和通信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的一次性定位和隔離，既可免去開關(guān)試投所增加的“冷負(fù)荷”，又可縮短恢復(fù)供電的時(shí)間。利用遠(yuǎn)方控制終端的智能和通信能力，還可進(jìn)一步開發(fā)網(wǎng)絡(luò)重組和負(fù)荷的自動(dòng)轉(zhuǎn)移功能。遠(yuǎn)方控制終端沿線路安裝，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，需要有較好的環(huán)境適應(yīng)性和很高的電磁兼容能力。

4 二級(jí)主站系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃

4.1 二級(jí)主站的必要性

4.1.1 采用二級(jí)主站（FA 控制主站），可以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)類似的故障識(shí)別和恢復(fù)供電系統(tǒng)，獨(dú)立性強(qiáng)，宜閉環(huán)工作。

4.1.2 通過(guò)二級(jí)主站的就近控制，免除信息的逐層傳送，實(shí)時(shí)響應(yīng)快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，可擴(kuò)展性好，可以簡(jiǎn)化饋線自動(dòng)化系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的配合。

4.1.3 如果采用安裝在變電站/開閉所的二級(jí)主站取代RTU 和遠(yuǎn)方控制終端通訊，原RTU 不動(dòng)，較為符合國(guó)情。

4.1.4 作為后臺(tái)主站的配調(diào)DA 服務(wù)器，不僅起到后備保護(hù)作用，還可和地理信息系統(tǒng)、 按負(fù)荷平衡原則選擇開環(huán)點(diǎn)以降低網(wǎng)損相結(jié)合，既保證了安全、又?jǐn)U大了應(yīng)用范圍。

4.2 二級(jí)主站的功能

4.2.1 提供人機(jī)接口。

4.2.2 FDIR 功能：自動(dòng)處理來(lái)自線路的遠(yuǎn)方控制終端數(shù)據(jù)，對(duì)故障點(diǎn)定位，遙控線路開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障的隔離恢復(fù)提供人接口。

4.2.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能：作為配電自動(dòng)化的節(jié)點(diǎn)，與上一級(jí)SCADA/DMS主站通訊，上傳與接收SCADA 監(jiān)控及配電系統(tǒng)管理信息。

4.3 二級(jí)主站的兩種建設(shè)思路

4.3.1 一個(gè)變電站設(shè)置一個(gè)FA 控制主站： 這種方式FA 主站接受與管理來(lái)自遠(yuǎn)方控制終端及變電站RTU 或智能監(jiān)控裝置的信息，完成FA 主站及變電站監(jiān)控功能。如不想影響變電站已有的二次系統(tǒng)或二次系統(tǒng)軟硬件資源有限不宜再擴(kuò)展自動(dòng)化功能時(shí)，可考慮單獨(dú)設(shè)置一個(gè)基于PC 機(jī)的FA 控制主站，該主站與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主站或主RTU 通訊，接受來(lái)自變電站內(nèi)饋線監(jiān)控保護(hù)裝置的信息。這種以變電站為單元設(shè)置控制主站的做法，系統(tǒng)層次分明，有利于與變電站自動(dòng)化綜合考慮，共享軟硬件資源，但從通訊通道的靈活性及成本等因素來(lái)考慮，不一定十分適合，特別是當(dāng)本變電站的出線與其它變電站的出線構(gòu)成環(huán)網(wǎng)時(shí)，該主站需要與其它變電站的主站或出線上的RTU 交換信息，在此種情況下這種設(shè)置方式的缺點(diǎn)就明顯了。

4.3.2 設(shè)置區(qū)域控制主站：為防止上一方案中FA 主站出現(xiàn)問(wèn)題影響變電站的系統(tǒng)監(jiān)控功能，可采取設(shè)置區(qū)域控制主站（集控站）的措施：在一定的地理范圍或小區(qū)內(nèi)，設(shè)置一個(gè)控制主站，對(duì)變電站及其出線上的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。它一般被放在小區(qū)的一個(gè)變電站內(nèi)，亦可放在變電站外，由該主站完成饋線自動(dòng)化的功能。這一做法的優(yōu)點(diǎn)是有利于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通道設(shè)置，每一個(gè)變電站及線路開關(guān)的RTU 與控制主站就近相連，避免了與SCADA/DMS 主站之間的長(zhǎng)距離直接相連，可顯著地減小對(duì)通訊通道建設(shè)的投資。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，實(shí)行配電自動(dòng)化的首要目標(biāo)是增強(qiáng)可靠性，提高效率，降低成本，對(duì)這些目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況的評(píng)價(jià)要從全局效益出發(fā)，既要建立一個(gè)健全的配電管理系統(tǒng)，又要考慮配電系統(tǒng)運(yùn)行部門的實(shí)際設(shè)備狀況，還要顧及用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力。

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