10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)

周小成 夏青合

摘要：近幾年，廣東電網(wǎng)公司以推動(dòng)10kV配電網(wǎng)智能化建設(shè)作為電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的重點(diǎn)工作，從基礎(chǔ)管理、目標(biāo)明確、長(zhǎng)期規(guī)劃、運(yùn)行控制和技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面著手，將配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展水平和智能化建設(shè)能力納入供電企業(yè)績(jī)效考核評(píng)價(jià)體系，形成全方位、高效率的工作機(jī)制，使得10kV配電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)體系日趨完善。但由于我國(guó)10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)尚處于初期階段，在供用電體系不成熟、設(shè)備質(zhì)量參差不齊等因素的影響下，在由配電網(wǎng)自動(dòng)化向智能化過(guò)渡的過(guò)程中還存在諸多困難，因此，有必要重視研究10kV配電網(wǎng)智能化建設(shè)的技術(shù)路線，以確保電能供電的可靠性。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng);自動(dòng)化;智能化;分析

導(dǎo)言

配電網(wǎng)自動(dòng)化是提升配網(wǎng)生產(chǎn)管理水平和提高供電可靠性的重要技術(shù)方法，也是國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容之。自2010年以來(lái)，配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)進(jìn)入高峰期，配電網(wǎng)自動(dòng)化的市場(chǎng)容量預(yù)計(jì)在10一20億。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有故障快速定位和快速隔離功能，如果配電網(wǎng)故障停電時(shí)間由小時(shí)級(jí)減少到分鐘級(jí)，將大幅度提高試點(diǎn)地區(qū)的供電可靠性，改善電能質(zhì)量。以2010年國(guó)家電網(wǎng)第一批配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程建設(shè)試點(diǎn)單位銀川供電公司為例，銀川的配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，供電可靠性、電壓合格率明顯提高，線損率從10.5%下降到4.8%，平均故障隔離時(shí)間從30一96分鐘減至5分鐘以內(nèi)。

1、10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的模式

1.1系統(tǒng)的模式

目前10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要有就地控制的饋線自動(dòng)化、集中通信的配網(wǎng)自動(dòng)化和集合配電自動(dòng)管理系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化（DA或DAS與DMS相結(jié)合）等3種模式。

（1）就地控制的饋線自動(dòng)化（FA）模式。FA有重合器方式、重合器加分段器方式和混合方式等3種基本組網(wǎng)方式。其中，重合器方式又稱為電流時(shí)間配合方式，重合器加分段器方式又稱電壓時(shí)間配合方式。通過(guò)由故障開(kāi)始到故障處理過(guò)程中電壓、電流、開(kāi)關(guān)分合和時(shí)間等一系列邏輯配合，F(xiàn)A可以檢查出并隔離故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)非故障段自動(dòng)恢復(fù)供電。FA能有效地縮小故障停電區(qū)域，縮短停電時(shí)間，進(jìn)而提高供電可靠性。

（2）集中通信的配網(wǎng)自動(dòng)化（DA或DAS）模式。DA/DAS模式通過(guò)在10kV配網(wǎng)架空線路的聯(lián)絡(luò)處和分段處安裝負(fù)荷開(kāi)關(guān)或在電纜線路的配電室、開(kāi)閉所環(huán)入環(huán)出點(diǎn)上裝設(shè)斷路器（或環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)），并在上述負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)監(jiān)控終端（FTU、RTU），連接至配網(wǎng)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在線路發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端即可收集到故障信息并集中至監(jiān)控中心，通過(guò)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析判斷出故障段，然后再由監(jiān)控中心發(fā)出一系列的分合閘指令來(lái)對(duì)故障進(jìn)行處理。同時(shí)，監(jiān)控中心和通信系統(tǒng)還能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)的監(jiān)控終端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)各設(shè)備、節(jié)點(diǎn)和中壓用戶的SCADA四遙功能。

（3）集合配電自動(dòng)管理系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化（DA或DAS與DMS相結(jié)合）模式。此模式借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息（GIS）技術(shù)，并利用DA/DAS中已經(jīng)建立的通信網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)時(shí)系統(tǒng)的DA與DMS以及其他多種系統(tǒng)進(jìn)行集成，大大延伸DA與DMS系統(tǒng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)用電、配電營(yíng)業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離線和在線的智能化管理與監(jiān)控。

1.2?10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)思路

（1）信息化。信息化是10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，配網(wǎng)系統(tǒng)的離線數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的地理接線圖、配網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行信息集成，以構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)及其設(shè)備在正常投運(yùn)和事故發(fā)生時(shí)的監(jiān)視、保護(hù)、控制和配電、用電管理的自動(dòng)化。

（2）配電GIS系統(tǒng)的建設(shè)。配電GIS系統(tǒng)是配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，它統(tǒng)一錄入和維護(hù)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)上所有站外的饋線接線圖、運(yùn)行參數(shù)以及屬性數(shù)據(jù)。通過(guò)自動(dòng)調(diào)用相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，配電GIS系統(tǒng)可以生成總的接線圖、單線圖和環(huán)網(wǎng)圖等，再將站外10kV饋線圖導(dǎo)入配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以保證模型的集中維護(hù)。而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和站內(nèi)圖形等均由調(diào)度自動(dòng)化主站的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)模塊維護(hù)。

（3）配網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)是由配網(wǎng)SCADA通過(guò)終端設(shè)備和通信系統(tǒng)傳送到主站的，在主站對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。根據(jù)一次網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，對(duì)具備采集條件的10kV饋線柱上開(kāi)關(guān)、配電變壓器、環(huán)網(wǎng)柜和開(kāi)閉站，配網(wǎng)SCADA可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集量一般包括配電開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信息等。

2、10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

對(duì)于配電網(wǎng)自動(dòng)化，《配電系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中給出了確切的定義：“利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電荷配電管理的現(xiàn)代化。

2.1配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)主要包括配電SCADA主站系統(tǒng)以及配電管理系統(tǒng)DMS等系統(tǒng)部分，其中，SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集與控制，DMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全面而綜合的管理。

2.2配電網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)

配電系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象包含了眾多的開(kāi)閉所和環(huán)網(wǎng)柜以及大量的柱上開(kāi)關(guān)，所有的配電設(shè)備不可能都接到配電網(wǎng)主站，所以增加了中間一級(jí)系統(tǒng)一配電網(wǎng)子站系統(tǒng)，用來(lái)與配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和自動(dòng)化終端相配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)配網(wǎng)的工況監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)優(yōu)化和故障隔離以及故障后恢復(fù)供電等。

2.3配電網(wǎng)自動(dòng)化終端

配電網(wǎng)自動(dòng)化終端主要實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)的環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)、開(kāi)閉所以及配電變壓器的監(jiān)控，要實(shí)現(xiàn)FTU、TTU等的三遙功能，同時(shí)可以識(shí)別故障并隔離。

3、10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)

根據(jù)上文分析，結(jié)合10kV配電網(wǎng)特點(diǎn)和工程實(shí)踐，認(rèn)為10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化和智能化的建設(shè)包括以下四方面：配電網(wǎng)架的科學(xué)規(guī)劃、智能化設(shè)備的應(yīng)用、通訊網(wǎng)絡(luò)的完善、分布式能源的接入。

3.1配電網(wǎng)架的科學(xué)規(guī)劃

10kV配網(wǎng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇合理的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。要求供電范圍和半徑合理，保障規(guī)劃期內(nèi)線路最大負(fù)荷狀態(tài)下的電能質(zhì)量。同時(shí)，不同線路間要具有互聯(lián)可能，線路分段數(shù)量和分段點(diǎn)要設(shè)置合理，使用戶享有盡可能高的供電可靠性。

3.2智能化設(shè)備的應(yīng)用

智能開(kāi)關(guān)在10kV配電網(wǎng)中的應(yīng)用有巨大意義，智能開(kāi)關(guān)可以與通訊系統(tǒng)互連并通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站與子站的控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)故障時(shí)的自診斷、自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)，而不需要經(jīng)過(guò)通訊線路。同樣，智能開(kāi)閉站也是配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向。作為10kV配電網(wǎng)的核心節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)有開(kāi)閉站僅實(shí)現(xiàn)了“三遙一視”功能，離智能化還有一定差距。而智能開(kāi)閉站的建設(shè)，將以站室數(shù)據(jù)集成總線DIB為核心，智能配電終端和站室信息管理終端為主體，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉站的實(shí)時(shí)信息監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙感的智能一體化。

3.3通訊網(wǎng)絡(luò)的完善

配電網(wǎng)的通訊技術(shù)是配電網(wǎng)管理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通訊系統(tǒng)的優(yōu)劣很大程度上決定了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的好壞。對(duì)于配網(wǎng)的關(guān)鍵一級(jí)--10kV開(kāi)閉站的光纖覆蓋率極低，不利于10kV配電網(wǎng)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。建議過(guò)渡方案為建設(shè)開(kāi)閉所到上級(jí)變電站的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)SDH網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)集中的10kV配電室、環(huán)網(wǎng)柜和箱變等采用EP0NI基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)），比較分散的10kV環(huán)網(wǎng)柜、箱變、柱上設(shè)備等采用公網(wǎng)GPRS通信。

3.4分布式能源的接入

分布式能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃料電池等的發(fā)展和使用是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要特征之一。這些分布式能源具有利用率高、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)集中供電在適應(yīng)負(fù)荷變化的靈活性與安全性方面存在的弊端。因而，在10kV配電網(wǎng)的建設(shè)中，分布式能源的接入有重要意義。

4、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的發(fā)展更是越來(lái)越快。10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)一直是電力系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是目前建設(shè)的主要方向。10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)工作多年，結(jié)合實(shí)際對(duì)當(dāng)前配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)行了分析，提出了自己的看法，在我國(guó)農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展道路上進(jìn)行了有意義的探索。

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