配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用分析

邱云峰

摘要：隨著電力需求的增加以及電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，基于保證供電可靠性、提高配電網(wǎng)運(yùn)行效率、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能控制考慮，有必要針對(duì)配電網(wǎng)實(shí)際情況應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。文章結(jié)合某城市配電網(wǎng)現(xiàn)狀，提出了具體的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用方案，可為類(lèi)似配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用提供一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動(dòng)化系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0059-01

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是集電子、計(jì)算機(jī)、通信等多項(xiàng)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)、管理等多項(xiàng)功能的現(xiàn)代化電力技術(shù)。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于提高供電質(zhì)量及電力企業(yè)綜合效益具有重要的意義，是未來(lái)智能配電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中不可或缺的組成部分。雖然我國(guó)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究及實(shí)踐方面已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然與預(yù)期目標(biāo)及發(fā)達(dá)國(guó)家水平存在較大的差距，因此，有必要對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行研究，文章主要結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行分析。

1.某城市配電網(wǎng)現(xiàn)狀

據(jù)筆者的調(diào)查，目前該城市配電網(wǎng)一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為合理和完善，且配電設(shè)備整體運(yùn)行狀況良好，具有配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，但一次網(wǎng)架、配電設(shè)備及通信系統(tǒng)還存在著一些問(wèn)題，需進(jìn)行改造和升級(jí)，以滿(mǎn)足全面應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，具體表現(xiàn)于以下幾點(diǎn)：首先，一次網(wǎng)架及設(shè)備不夠堅(jiān)強(qiáng)。部分開(kāi)閉所中壓開(kāi)關(guān)柜不具備電動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝條件，難以實(shí)現(xiàn)遙控功能；其次，配電自動(dòng)化設(shè)備覆蓋率較低。自動(dòng)化設(shè)備覆蓋率與智能電網(wǎng)建設(shè)要求還存在著一定差距；另外，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)整體實(shí)用化水平較低，無(wú)法最大化發(fā)揮配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的整體功效；最后，缺乏完整的配電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。目前，該城市還未建立完整的配電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，且部分電纜管道由于長(zhǎng)期維護(hù)的缺乏，進(jìn)而增大了配電網(wǎng)通信光纜的施工難度。

2.配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用方案

考慮該城市的可持續(xù)發(fā)展，基于上述該城市配電網(wǎng)存在著的諸多問(wèn)題，該城市配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)以“整體協(xié)調(diào)、因地制宜、戰(zhàn)略超前、循序漸進(jìn)”為原則，以實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)可靠、配電自動(dòng)化終端及通信網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋、智能配電調(diào)控的一體化為目標(biāo)，通過(guò)數(shù)字化、智能化配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建來(lái)提高該城市的供電質(zhì)量及供電可靠性，具體而言，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1配電自動(dòng)化設(shè)備的改造

1）環(huán)網(wǎng)改造。目前該城市網(wǎng)架線(xiàn)路采用的為雙電源雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)方式，供電能力目前符合“N-1”要求，無(wú)需對(duì)主網(wǎng)架進(jìn)行大面積改造，只需對(duì)環(huán)網(wǎng)柜等部分一次設(shè)備作自動(dòng)化升級(jí)，例如加裝電動(dòng)機(jī)構(gòu)、CT、故障指示器等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到100%。

2）自動(dòng)化開(kāi)關(guān)改造。據(jù)筆者調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該城市環(huán)網(wǎng)目前使用的有多種型號(hào)的開(kāi)關(guān)柜，為了實(shí)現(xiàn)SCADA功能，可加裝電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、控制器、測(cè)量單元、DTU、通信通道與主站連接。

3）開(kāi)關(guān)站PT、CT配置。結(jié)合類(lèi)似配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)關(guān)站升級(jí)“進(jìn)線(xiàn)三遙、出線(xiàn)兩遙”的方式，即進(jìn)線(xiàn)及聯(lián)絡(luò)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控，出線(xiàn)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控，并分別對(duì)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)加裝三相保護(hù)CT，對(duì)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)加裝三相測(cè)量CT。

4）站內(nèi)低壓電源改造。基于終端設(shè)備供電考慮，需對(duì)低壓電源進(jìn)行改造，并配備蓄電池以保證停電時(shí)能夠自動(dòng)切換。對(duì)于站內(nèi)已有公變電源的，只需進(jìn)行電源箱的標(biāo)準(zhǔn)化改造即可；站內(nèi)無(wú)低壓電源的，可充分利用鄰近的公變低壓電源。

5）開(kāi)關(guān)站的建設(shè)?？紤]該城市電網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及資源的充分利用，應(yīng)按自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置新建開(kāi)關(guān)站，所有間隔安裝好電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)及CT，且戶(hù)外開(kāi)關(guān)站預(yù)留相關(guān)設(shè)備及管道的安裝空間。

2.2配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般由配主站、配電子站、配電終端、通信網(wǎng)絡(luò)這幾個(gè)部分組成，實(shí)踐證明，含有子站/終端自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分層控制，并減輕主站的負(fù)載，但缺點(diǎn)是降低通信效率及配電終端互操作條件，并增加調(diào)試任務(wù)。但隨著基于IP的配電自動(dòng)化通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)需通過(guò)子站，網(wǎng)絡(luò)型配電終端可直接連接至主站，子站的省去不僅提高數(shù)據(jù)傳輸速度，還節(jié)約了建設(shè)成本，但有一個(gè)缺點(diǎn)就是增加主站的負(fù)載，可通過(guò)增設(shè)前置來(lái)均衡負(fù)載?；谏鲜隹紤]，該城市配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，與典型的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)相比，省去了配電子站。1）主站層。原主站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已具備基本的SCADA功能，因此，主站系統(tǒng)的升級(jí)改造嚴(yán)格遵循國(guó)網(wǎng)公司智能配電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，即在實(shí)現(xiàn)三遙的基礎(chǔ)上增加主站控制的饋線(xiàn)自動(dòng)化（FA）。同時(shí)，采用光纖為主，載波通信為輔的通信手段，以滿(mǎn)足主站系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咭蟆Ｔ撝髡鞠到y(tǒng)通過(guò)SCADA及FA功能的實(shí)現(xiàn)，可保證故障發(fā)生后，準(zhǔn)確切除故障，并自動(dòng)恢復(fù)供電。另外，搭建基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信息交互總線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與相關(guān)應(yīng)用的信息互通，從而擴(kuò)展系統(tǒng)的其他功能，為配電生產(chǎn)、調(diào)度、運(yùn)行等業(yè)務(wù)的閉環(huán)管理提供支持。

2）終端層?；谏衔乃龅碾p層配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，該配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)型配電終端采用，IP地址統(tǒng)一規(guī)劃，使自動(dòng)化配電終端覆蓋區(qū)域內(nèi)的10kV公用線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)站自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到100%。

2.3通信網(wǎng)絡(luò)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的選擇與建設(shè)需考慮多方面的因素，例如環(huán)境、成本、技術(shù)可行性等，同時(shí)要避免資源浪費(fèi)和重復(fù)建設(shè)，盡量與調(diào)度自動(dòng)化通信系統(tǒng)融合。基于該城市“配電主站+網(wǎng)絡(luò)型配電終端”的雙層配電自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)考慮，通信網(wǎng)絡(luò)采用“主干層+用戶(hù)層”的雙層結(jié)構(gòu)。結(jié)合目前該城市配電網(wǎng)實(shí)際情況及未來(lái)的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，能選擇的通信手段主要有無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）、電力線(xiàn)載波、無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)這3種。然而基于技術(shù)性、可靠性、實(shí)時(shí)性、安全性等綜合比較，該通信網(wǎng)絡(luò)主要采用EPON通信技術(shù)，覆蓋變電所至10kV開(kāi)關(guān)站，并使用以“手拉手”全保護(hù)倒換型為主的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.結(jié)論

通過(guò)文章所述配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)方案的應(yīng)用，不僅提高了供電可靠性，還給配電網(wǎng)的維護(hù)及管理帶來(lái)的便利，提高了電力企業(yè)的綜合效率，可為類(lèi)似情況配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考及借鑒，然而在具體的實(shí)踐過(guò)程中，還需結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況來(lái)應(yīng)用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。