提升配電自動化實用化管理的措施與建議

羅 興，周冬旭

(國網(wǎng)江蘇省電力公司南京供電公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

智能配電網(wǎng)是堅強智能電網(wǎng)的基石。智能配電網(wǎng)建設(shè)的重點工程包括：配電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)和改造，配電自動化試點和實用化，相關(guān)信息孤島的關(guān)聯(lián)和整合，分布電源的接入與控制，以及配用電系統(tǒng)的互動應(yīng)用等。

南京供電公司于2012年1月完成了一期配電自動化試點和實用化驗收，并正式投入使用。截至2014年底，南京供電公司已完成配電自動化三期建設(shè)，整體運行情況良好。但是，隨著配電自動化建設(shè)進度的加快，線路覆蓋率的不斷提高，如何充分發(fā)揮配電自動化建設(shè)工程的投資效益，已成為當(dāng)前面臨的一個非常迫切的任務(wù)；同時也對進一步規(guī)范配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)，加強運維管理以及做好相關(guān)功能實用化工作提出了更高的要求。

1 國內(nèi)外配電自動化建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 國外配電自動化建設(shè)現(xiàn)狀

配電自動化的核心在于提高供電可靠性，減少停電時間，改善對客戶的服務(wù)質(zhì)量，增加用戶的滿意度。

(1) 美國配電自動化發(fā)展經(jīng)歷了4個階段。第3階段從20世紀(jì)90年代中后期開始，在該階段，以配電管理系統(tǒng)、配電自動化、用戶自動化為主要內(nèi)容的綜合自動化成為配電自動化的發(fā)展應(yīng)用方向。第4階段從2004年開始，該階段研究高級配電自動化系統(tǒng)，主要是解決在分布式電源大量接入情況下的配電自動化建設(shè)。由于美國社會發(fā)展水平較高，配電網(wǎng)管理水平較好，對供電可靠性要求較高且效應(yīng)十分明顯，同時設(shè)備質(zhì)量水平較高，因此可實現(xiàn)免維護。

(2) 德國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，電力系統(tǒng)供電可靠性已經(jīng)達到很高的水平，客觀上對配電自動化的需求較少，因此在建設(shè)配電自動化過程中，德國一些配電公司從實際需要出發(fā)，通常采用的建設(shè)方式為：在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)成熟區(qū)域，經(jīng)過站點優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟比較后，在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵站點實現(xiàn)自動化功能，以較少的投資換取恢復(fù)供電時間的較大幅度減少。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定后，在局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點實施應(yīng)用自動化技術(shù)，這對德國配網(wǎng)比較有利。

(3) 日本配電自動化系統(tǒng)功能少而精，中壓配網(wǎng)普遍采用電力載波通信技術(shù)。日本與歐美國家有所不同，其供電半徑小，可靠性要求高，環(huán)網(wǎng)供電方式比較多，變電站內(nèi)多采用具有2，3次重合閘功能的重合斷路器；并在變電站設(shè)有短路故障指示器，根據(jù)短路電流的大小，推算出故障距離，實現(xiàn)故障隔離。

1.2 國內(nèi)配電自動化建設(shè)現(xiàn)狀

我國配電自動化建設(shè)起步較晚，但是隨著社會用電可靠性要求的不斷提高，以及公司各個層面的高度重視，大量人力、物力和新技術(shù)、新設(shè)備的投入，配電自動化建設(shè)得到了跨越式發(fā)展。

(1) 2012年，成都供電公司實現(xiàn)了國內(nèi)控制范圍最廣、線路條數(shù)最多的集中式饋線自動化(DA)功能。成都市主城區(qū)(共193 km2)372條線路全部投運DA功能，其中核心區(qū)(共13 km2)168條線路實現(xiàn)了DA全閉環(huán)控制運行模式。

(2) 天津城南供電公司配電自動化覆蓋線路開關(guān)遙控操作均遵循“能遙必遙”的原則，并且對轄區(qū)內(nèi)29條配電自動化線路部署了全自動DA，其余配電自動化線路均采用半自動方式運行。通過對配電自動化系統(tǒng)的深入應(yīng)用，示范區(qū)用戶平均故障停電時間由2011年的18.9 m in縮短到2013年的4.97 m in。

(3) 佛山供電局配電自動化采用就地控制模式，結(jié)合佛山配網(wǎng)實際情況，站外配電終端投保護及重合閘功能，利用時限與站內(nèi)保護配合，完成了故障區(qū)域的自動隔離和非故障區(qū)域的快速恢復(fù)送電。其判斷邏輯簡單實用，在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的情況下實現(xiàn)了資源的最大化利用；同時通過其故障自動研判系統(tǒng)，已基本實現(xiàn)配網(wǎng)故障處理、通知過程的全自動化。

(4) 南京供電公司將在2015年底前完成剩余300多條A+區(qū)域以及200多條A區(qū)域線路的配電自動化改造，并在2016年實現(xiàn)主城6區(qū)配電自動化的全覆蓋。

2 配電自動化建設(shè)的關(guān)鍵點

2.1 明確配電自動化建設(shè)原則

國家電網(wǎng)公司配電自動化規(guī)劃設(shè)計遵循“經(jīng)濟實用、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、差異區(qū)分、資源共享、建改同步”的原則。

南方電網(wǎng)公司對配電自動化建設(shè)無統(tǒng)一規(guī)范的要求，典型的佛山配電自動化建設(shè)模式是按照“簡單、實用、經(jīng)濟”的原則進行的。由于南方電網(wǎng)公司的建設(shè)模式投資小、技術(shù)成熟，在建設(shè)初期容易取得成效；但從長遠(yuǎn)來看，在持續(xù)提升供電可靠性、實現(xiàn)配網(wǎng)智能化管理以及應(yīng)對分布式電源大量接入帶來的挑戰(zhàn)等方面，還是國家電網(wǎng)公司按照區(qū)域、重要性進行針對性建設(shè)的頂層設(shè)計能夠更好地適應(yīng)未來發(fā)展的需要。

2.2 加強配電自動化運行管理

佛山、上海、杭州等供電公司配網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度非常高，可以直接向用戶發(fā)送停電通知短信。但目前南京供電公司的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在準(zhǔn)確性、一致性方面還存在一定的差距，需要結(jié)合經(jīng)營、配電及調(diào)度數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)清理進一步提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)應(yīng)用功能的拓展提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

此外，分析南京供電公司2014年8，9月份的運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，其終端在線率已經(jīng)接近99 %，而遙控使用率、遙控成功率、遙信動作正確率以及DA動作次數(shù)等指標(biāo)相比部分先進城市偏低，需要切實采取措施，納入常態(tài)化管理，進一步提高相關(guān)配電自動化設(shè)備的質(zhì)量和應(yīng)用相關(guān)運行指標(biāo)。

2.3 超前規(guī)劃配電自動化建設(shè)

中國工程院余貽鑫院士在2014-08-20的“第五屆配電自動化技術(shù)應(yīng)用論壇”上指出：“在配電自動化的研究中計及分布式電源大量接入刻不容緩”。美國電力科學(xué)研究院(EPRI)在其“智能電網(wǎng)體系”研究報告中提出了高級配電自動化(ADA)的概念。該報告將“高級配電自動化”定義為“配電網(wǎng)革命性的管理與控制方法”，它將實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面控制與自動化，并對分布式電源(DER)進行集成，使系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化。

3 對策及建議

3.1 優(yōu)化配電自動化系統(tǒng)建設(shè)模式

目前南京供電公司饋線自動化處理模式仍存在以下問題：

(1) 故障處理策略只判斷拓?fù)?，不區(qū)分配電網(wǎng)的接線模式，不利于發(fā)揮各種典型接線模式的優(yōu)勢；

(2) 存在多種接線和轉(zhuǎn)供方式(南京配網(wǎng)部分線路的聯(lián)絡(luò)點達到了6個)，導(dǎo)致全自動DA處理策略復(fù)雜；

(3) 在配電自動化沒有覆蓋的區(qū)域，還需要人工進行故障隔離和恢復(fù)供電；而為了確保操作的安全性和可靠性，也需要固定的處理方案。

建議在分析梳理南京配網(wǎng)典型接線方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)選簡便、經(jīng)濟、可靠的運行方式作為網(wǎng)架的主要運行方式，以簡化網(wǎng)架運行的復(fù)雜程度，實現(xiàn)配網(wǎng)的規(guī)范化、模式化接線。系統(tǒng)拓?fù)湟?guī)范、簡化，不僅可以提高配電自動化的運算速度和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞募m錯能力，而且還為配網(wǎng)故障的模式化處理創(chuàng)造了條件，實現(xiàn)各種典型接線配電網(wǎng)在主干線或者電源點發(fā)生故障后的模式化故障處理。這些配電網(wǎng)包括輻射狀網(wǎng)、手拉手環(huán)狀網(wǎng)、多分段多聯(lián)絡(luò)網(wǎng)、多供一備網(wǎng)、互為備用網(wǎng)、4×6接線網(wǎng)、雙射網(wǎng)、對射網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)。通過模式化故障處理，可充分發(fā)揮模式化接線網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

3.2 加強配電自動化設(shè)備的運維與分析

(1) 嚴(yán)格執(zhí)行運維制度和消缺流程。明確配電自動化運維職責(zé)分工，并在OMS系統(tǒng)中開發(fā)相關(guān)消缺管理流程；進一步落實運維力量，保證運維工作流程及缺陷處理流程正常流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)缺陷處理響應(yīng)速度滿足要求，從而確保終端在線率、遙控成功率等實用化運行考核指標(biāo)處于較好水平。

(2) 做好配電自動化系統(tǒng)分析評價工作。按時分析配電自動化應(yīng)用指標(biāo)情況，并對配電終端按照不同類型、不同廠家、不同批次等進行統(tǒng)計分析。對于出現(xiàn)的批次產(chǎn)品問題、家族類缺陷等進行重點分析解決。對于缺陷嚴(yán)重且消缺不力的設(shè)備廠家，后期系統(tǒng)招標(biāo)、建設(shè)時需要慎重考慮和選擇。

3.3 推進配網(wǎng)一、二次設(shè)備運維管理一體化

建議配電運檢單位在配電自動化職責(zé)劃分上實現(xiàn)開關(guān)設(shè)備一、二次部分的統(tǒng)一運維，即負(fù)責(zé)一次設(shè)備運維的班組及專職同時負(fù)責(zé)二次設(shè)備的運維管理。配電二次設(shè)備運維由設(shè)備運檢班組按片區(qū)進行管理，理順配電終端投運、退役、變更的業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)二次終端設(shè)備與一次設(shè)備同步投運，將配電自動化建設(shè)工作固化在配電網(wǎng)生產(chǎn)建設(shè)中，有效提高配網(wǎng)相關(guān)工作的協(xié)同能力。

3.4 加快配電自動化系統(tǒng)實用化應(yīng)用

3.4.1 深化配、用電數(shù)據(jù)信息資源的共享

目前，江蘇省電力公司正在對用電信息采集系統(tǒng)公變信息的采集進行改造，數(shù)據(jù)刷新周期為15 m in，最快約10 m in即可實現(xiàn)現(xiàn)場信息的準(zhǔn)實時上送。如果后期能進一步獲取專變的準(zhǔn)實時信息，實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)和營銷用電采集系統(tǒng)采集的準(zhǔn)實時測量數(shù)據(jù)互補，則可展現(xiàn)配電網(wǎng)的完整運行方式，為開展“基于多源信息融合的配網(wǎng)故障處理”、“智能配電網(wǎng)高效運行”提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

3.4.2 拓展多種通信方式的應(yīng)用

以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)技術(shù)光纖通信是目前遙控操作的首選。建議對因敷設(shè)困難等原因而導(dǎo)致光纖達不到的站點，綜合采用無線公網(wǎng)等通信方式實現(xiàn)搖控操作。

3.4.3 完善饋線自動化功能

建議進一步完善配電自動化系統(tǒng)饋線自動化功能，具體包括如下功能：

(1) 單重、多重故障準(zhǔn)確定位，自動生成故障隔離和健全區(qū)域恢復(fù)供電策略；

(2) 對于多供電途徑配電網(wǎng)，可以根據(jù)負(fù)荷分布和電流極限約束優(yōu)選健全區(qū)域恢復(fù)供電策略，包括區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑、區(qū)域負(fù)荷自動分解轉(zhuǎn)供以及最小甩負(fù)荷供電恢復(fù)等；

(3) 對于故障信息漏報等非健全故障信息的情況，故障定位應(yīng)具有一定的容錯性；

(4) 對于開關(guān)拒動的情況，故障處理策略能夠自適應(yīng)進行調(diào)整；

(5) 在生成故障處理策略時，應(yīng)綜合考慮檢修、保電、禁止操作等多種因素；

(6) 當(dāng)故障修復(fù)后，可自動生成返回正常運行方式的開關(guān)操作策略。

3.5 開展高級配電自動化功能研究與試點

在深刻理解高級配電自動化內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，建議結(jié)合配電自動化三、四期以及相關(guān)科技項目，開展高級配電自動化功能的研究與試點應(yīng)用工作。包括：開展配電網(wǎng)“大數(shù)據(jù)”分析；開展智能分布式與集中式饋線自動化協(xié)調(diào)試點；研究考慮分布式電源大量接入的配電自動化系統(tǒng)；開展配電網(wǎng)快速仿真與模擬技術(shù)研究。

4 結(jié)束語

配電自動化作為“一流配電網(wǎng)”建設(shè)的重要組成部分，在提高供電可靠性方面具有非常重要的作用。為更好地發(fā)揮配電自動化投資建設(shè)的效益，及時發(fā)現(xiàn)目前配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用工作中存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，需要重點圍繞配電自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完善和運行指標(biāo)的提升，推進集中式饋線自動化應(yīng)用以及開展高級配電自動化功能研究等工作，進一步規(guī)范和優(yōu)化配電自動化系統(tǒng)的全生命周期管理，以更好地支撐電網(wǎng)企業(yè)的各項配網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的運營目標(biāo)。

1 黃漢棠．地區(qū)配電自動化最佳實踐模式[M]．北京：中國電力出版社，2011．

2 徐丙垠，李天友，薛永瑞．智能配電網(wǎng)與配電自動化[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33(17)：38-42．

3 沈冰冰，吳 琳，王 鵬．配電自動化試點工程技術(shù)特點及應(yīng)用成效分析[J]．電力系統(tǒng)自動化，2012，36(18)：27-32．

4 劉 東．智能配電網(wǎng)的特征及實施基礎(chǔ)分析[J]．電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2011，26(1)：82-85．

5 徐丙垠，李天友．配電自動化若干問題的探討[J]．電力系統(tǒng)自動化，2010，34(9)：81-86．