劉麗群

（佳木斯電業(yè)局，黑龍江 佳木斯 154002）

引言:

本文將配網(wǎng)自動(dòng)化分成分布智能模式和集中智能模式兩種進(jìn)行討論，指出分布智能模式存在著一些固有缺陷和局限性，隨著配網(wǎng)自動(dòng)化的推廣和深入，集中智能模式將成為主流。本文包括架空線路、環(huán)網(wǎng)柜及多種開(kāi)閉所，結(jié)合不同自動(dòng)化的模式，闡述了基于集中智能模式的配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用方案及實(shí)施佳木斯市區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)化方案的探討。近幾年來(lái)，我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展較快。但是，由于各地配網(wǎng)情況不同，認(rèn)識(shí)也不統(tǒng)一，造成配網(wǎng)自動(dòng)化模式'千差萬(wàn)別'，但實(shí)際上許多模式差別不大，重復(fù)開(kāi)發(fā)，而其中有價(jià)值的創(chuàng)意并不多，本文根據(jù)現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各地不同情況，歸納出一些適合于我國(guó)配網(wǎng)的實(shí)用的自動(dòng)化模式。

1 概述

配網(wǎng)自動(dòng)化的定義分廣義和狹義兩種。廣義上，是利用現(xiàn)代先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的控制、檢測(cè)和故障時(shí)快速處理（故障檢測(cè)、故障定位、隔離和非故障區(qū)的恢復(fù)供電）自動(dòng)化，及配電的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理的自動(dòng)化。狹義上，是配電網(wǎng)故障的自動(dòng)化處理，即包括故障檢測(cè)、故障定位、隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)整個(gè)過(guò)程。本文僅討論狹義上的配網(wǎng)自動(dòng)化（DA）內(nèi)容，配網(wǎng)自動(dòng)化基本原理是將環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配網(wǎng)線路通過(guò)分段開(kāi)關(guān)將供電線路分割成各個(gè)供電區(qū)域。當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障，及時(shí)將分割該區(qū)域的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，實(shí)現(xiàn)隔離故障區(qū)域。隨后，將因線路發(fā)生故障而失電的非故障區(qū)域迅速恢復(fù)供電。從而避免了因線路出現(xiàn)故障而導(dǎo)致整條線路連續(xù)失電，僅僅是故障發(fā)生的局部區(qū)域停電，大大減少了停電范圍，提高了供電可靠性。因此，配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃提出了幾點(diǎn)基本要求。

1.1供電線路要連接成環(huán)網(wǎng)，至少應(yīng)具備雙電源，對(duì)供電密集區(qū)甚至要考慮構(gòu)成多電源供電系統(tǒng)。

1.2干線要分段。這樣，才能避免線路某處出現(xiàn)故障導(dǎo)致整條線路連續(xù)失電，即通過(guò)分段開(kāi)關(guān)的倒閘，將非故障區(qū)域負(fù)荷轉(zhuǎn)移。分段原則，根據(jù)具體情況，或按負(fù)荷相等，或按線長(zhǎng)相等，或按用戶數(shù)量均等原則。根據(jù)部頒文件1999[95號(hào)]《10千伏配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》，‘考慮投資效益，一般線路長(zhǎng)度在3公里以內(nèi)的宜分3段，線路更長(zhǎng)時(shí)，分段不超過(guò)5段’。

1.3分段開(kāi)關(guān)，只需使用負(fù)荷開(kāi)關(guān)，無(wú)需斷路器。這將節(jié)省部分一次設(shè)備的投資。線路發(fā)生故障后，分段開(kāi)關(guān)作用是故障區(qū)域的隔離，而不是切除故障電流。當(dāng)故障發(fā)生后，變電站內(nèi)10KV出口斷路器跳閘，切除故障電流，此后，劃分故障區(qū)域的分段開(kāi)關(guān)才跳開(kāi)隔離故障，此時(shí)，故障電流已經(jīng)切除，因此，分段開(kāi)關(guān)無(wú)需使用斷路器。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用化模式

根據(jù)故障處理的具體形式，配網(wǎng)自動(dòng)化可以分為分布智能模式和集中模式兩種。

2.1分布智能模式：分布智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的FTU具備自動(dòng)故障判斷隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的能力，不需要通訊與主站系統(tǒng)的參與。這種模式主要有電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型兩種。主要設(shè)備就是FTU結(jié)合斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)構(gòu)成的具有重合功能的分段器。主要原理就是根據(jù)變電站出線保護(hù)重合閘到再次出現(xiàn)故障電流的時(shí)間確定故障區(qū)域（電壓時(shí)間型）或根據(jù)重合器開(kāi)斷故障電流動(dòng)作次數(shù)確定故障區(qū)域（電流計(jì)數(shù)型）。

此類方法顯著優(yōu)點(diǎn)就是成本低，不需要通訊與主站參與。但是，受原理的局限，不可避免的具有以下缺點(diǎn)：

2.1.1故障處理及供電恢復(fù)速度慢，對(duì)系統(tǒng)及用戶沖擊大

2.1.2需改變變電站速斷保護(hù)定值及重合閘次數(shù)

2.1.3同一線路上、下級(jí)重合器動(dòng)作缺乏選擇性

此外，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后，需改變重合器的整定參數(shù)；多電源多分雪的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，參數(shù)配合有困難。并且，故障點(diǎn)后面的分段器的重合閉鎖要依靠檢測(cè)故障時(shí)的異常電壓來(lái)作為閉鎖條件，而故障情況不同，異常電壓特征也變化較大，因此閉鎖條件復(fù)雜。

綜上所述，這種方法僅適合于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要是雙電源供電的'手拉手'線路，在不具備通訊手段或通訊條件不完善可靠性較低的場(chǎng)合。目前，我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化剛起步，一些地區(qū)配網(wǎng)基礎(chǔ)較差，且自動(dòng)化改造資金少，采用這種方法較合適。

2.2集中智能模式：集中智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的FTU將檢測(cè)的故障信息上傳給主站，由主站根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照一定的算法進(jìn)行故障定位，下達(dá)命令給相關(guān)的FTU跳閘隔離故障。此后，主站通過(guò)計(jì)算，考慮網(wǎng)損、過(guò)負(fù)荷等情況確定最佳恢復(fù)方案，命令有關(guān)FTU完成負(fù)荷轉(zhuǎn)供，文獻(xiàn)[5]稱之為DMS方式。這種模式特點(diǎn)是適用于任意結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)，并且可以處理一些特殊情況（如多重故障），可以考慮實(shí)際負(fù)荷水平和網(wǎng)絡(luò)約束。

這種方法的缺點(diǎn)是依賴于通信系統(tǒng)，對(duì)通信系統(tǒng)的可靠性和通信速率要求很高。但是，隨著國(guó)家投資力度的加大，配網(wǎng)自動(dòng)化在全國(guó)范圍逐漸推開(kāi)，許多地方自動(dòng)化系統(tǒng)的通信條件得到極大改善，有很多城市已具備光纖信道，因此，通信可靠性有了保證。這樣，在通信速率9600bit/s下，從故障發(fā)生到故障隔離及恢復(fù)供電整個(gè)過(guò)程在一分鐘左右即可完成。由于主站的故障處理算法是在配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上完成的，因此，即使是多電源復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，同樣適用，并且時(shí)間上幾乎是一樣的。

去年以來(lái)，煙臺(tái)東方電子配電自動(dòng)化事業(yè)部率先推出了網(wǎng)絡(luò)型FTU（DF9310VI型），F(xiàn)TU同配電子站（或主站）的通信是基于光纖通道的以太網(wǎng)方式，即使某處光纖斷了，F(xiàn)TU會(huì)自動(dòng)尋長(zhǎng)其它路由信道上傳資料，可靠性提高了，并且通信速率可達(dá)10MB/s，從而將整個(gè)故障處理時(shí)間減小到30秒以內(nèi)。目前，這種方式已經(jīng)在鎮(zhèn)江等地率先使用。下面給出幾種配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)用化模式。

架空線：統(tǒng)計(jì)表明，架空線路發(fā)生瞬時(shí)故障占整個(gè)故障的2/3以上，永久懷故障少于1/3。因此，架空線路的故障處理一定要區(qū)分瞬時(shí)和永久故障。對(duì)于瞬時(shí)故障，通過(guò)變電站出口斷路器的一次重合閘予以消除。而永久性故障，則由FTU上報(bào)故障信息給主站（或子站，簡(jiǎn)單線路可由子站完成故障處理；復(fù)雜線路故障有可能超出子站管理范圍，并且需要考慮供電轉(zhuǎn)供、過(guò)負(fù)荷、線損等情況則必須由主站完成）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況及考慮問(wèn)題出發(fā)點(diǎn)的不同，這里有3種故障處理模式，它們各有其特點(diǎn)。

模式一：分段器不具有重合功能，F(xiàn)TU檢測(cè)到變電站出口斷路器兩次切斷故障電流并且線路連續(xù)失壓一定時(shí)間后上報(bào)故障給主站。由主站根據(jù)FTU故障信息，確定故障區(qū)域。通過(guò)遙控進(jìn)行故障隔離與恢復(fù)非故障區(qū)供電。故障定位基本原理就是故障點(diǎn)前的FTU能夠檢測(cè)到故障電流，故障點(diǎn)后的FTU檢測(cè)不到故障電流，從而確定了故障區(qū)域。故障處理過(guò)程如下：

2.2.1故障發(fā)生，變電站出口斷路器D1跳閘（圖 1－a）

2.2.2 D1重合，如果閉鎖。FTU再次檢測(cè)到故障電流并且線路失壓一定時(shí)間后確認(rèn)變電站出口斷路器重合閉鎖，上報(bào)主站故障信息（圖1－c）

2.2.3 D1再跳閘，重合閉鎖。FTU再次檢測(cè)到故障電流并且線路失壓一定時(shí)間后確認(rèn)變電站出口斷路器重合閉鎖，上報(bào)主站故障信息（圖 1－c）

2.2.4主站收到FTU故障信息，確定出故障發(fā)生在開(kāi)關(guān)K2－K3間，遙控跳開(kāi)K2和K3，隔離成功后，閉合D1和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)K4，恢復(fù)供電（圖 1－d）

模式二： 變電站外第一個(gè)出線開(kāi)關(guān)具有重合功能，其它開(kāi)關(guān)不具有重合功能。處理過(guò)程如下：

2.2.4.1故障發(fā)生，變電站出口斷路器D1跳閘（圖 2－a）

2.2.4.2此后，變電站外第一出線開(kāi)關(guān)K1檢測(cè)到線路失壓、失流而跳閘（圖2－b）

2.2.4.3 D1重合，K1得壓，延時(shí)一定時(shí)間T（T＞變電站出口斷路器重合復(fù)歸時(shí)間）后重合，如果是瞬時(shí)故障重合成功，故障處理過(guò)程結(jié)束；如果是永久性故障，則線路再次流過(guò)故障電流（圖 2－c）

2.2.4.4 D1再次跳閘，此后，K1再次檢測(cè)到線路失壓、失流而跳閘并且重合功能閉鎖。FTU上報(bào)故障給主站（圖2－d）

2.2.4.5 D1再次重合，D1－K1段供電恢復(fù)。主站收到FTU故障信息，確定出故障發(fā)生在開(kāi)關(guān)K2－K3間，遙控跳開(kāi)K2和K3，隔離成功后，閉合K1和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)K4，恢復(fù)供電（圖2e）

這種方法適用于一些特殊場(chǎng)合。因?yàn)?，我?guó)目前配網(wǎng)自動(dòng)化沒(méi)有統(tǒng)一模式，一些地區(qū)不允許配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)變電站內(nèi)的10kV線路出口斷路器進(jìn)行監(jiān)控，或者變電站內(nèi)上了RTU但信息不能共享。為了保證故障上游的失電區(qū)能夠恢復(fù)供電，通過(guò)變電站外第一個(gè)出線開(kāi)關(guān)的延時(shí)重合，使得線路發(fā)生永久性故障時(shí)，變電站內(nèi)的出口斷路器也能夠重合成功，這樣，故障上游的失電區(qū)可通過(guò)閉合變電站外的第一個(gè)出線開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)。

3 關(guān)于佳木斯電業(yè)局自動(dòng)化發(fā)展的初步設(shè)想

隨著城網(wǎng)改造的不斷進(jìn)行，我局設(shè)備健康狀況不斷提高，變電所之間及線路之間的聯(lián)絡(luò)能力也不斷得到改善，聯(lián)絡(luò)能力的不斷增強(qiáng)，使供電可靠性也不斷提高，在作業(yè)時(shí)一些非作業(yè)地段可以經(jīng)手動(dòng)操作臨時(shí)帶出，較之以往有了一定的進(jìn)步。但隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，電力用戶對(duì)供電可靠性的要求也不斷提高，現(xiàn)在已不僅僅滿足于能否用上過(guò)去所謂的長(zhǎng)電，而對(duì)停電時(shí)間的縮短、停電范圍的縮小、電能質(zhì)量的提高、故障幾率的降低已越來(lái)要求越高，這些已成為電力系統(tǒng)越來(lái)越突出的問(wèn)題，也是我們今后著重解決的主要矛盾，也就是說(shuō)供電可靠性及電壓質(zhì)量的提高、供電管理的進(jìn)步是我們今后發(fā)展的目標(biāo)；同時(shí)配電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理，包括設(shè)備管理、負(fù)荷管理、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)控制、電費(fèi)管理等等的各種軟硬件日益成熟，都給我們指明了今后配電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)及發(fā)展目標(biāo)，也就是我們平時(shí)提到的配電自動(dòng)化，即配電管理系統(tǒng)。

下面就配電管理系統(tǒng)的主要內(nèi)涵、功能、目前國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r等簡(jiǎn)單介紹如下。

配電管理系統(tǒng)（DMS）是今后配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，目前我國(guó)很多城市已經(jīng)開(kāi)展，一些地區(qū)已經(jīng)成型。我省牡丹江局、綏化局、鶴崗局已相繼開(kāi)展，其他一些單位也正在醞釀之中。而我局也將其提上日程，一般來(lái)說(shuō)DMS是作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的代名詞，它包含數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、報(bào)警、人機(jī)界面、運(yùn)行記錄、儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行分析、故障檢測(cè)、故障隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、系統(tǒng)診斷、配電管理、負(fù)荷管理、營(yíng)業(yè)報(bào)裝、遠(yuǎn)方集抄等功能，主要包括以下一些內(nèi)容：

3.1 SCADA:

3.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)：記載實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；

3.1.2數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)：采集各監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)積累；積累量數(shù)據(jù)處理；計(jì)算量的處理；

3.1.3數(shù)據(jù)交換與傳輸：

與負(fù)荷監(jiān)控的數(shù)據(jù)交換；

與用電營(yíng)業(yè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；

與地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

與保修故障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；

與數(shù)據(jù)采集及控制單元的數(shù)據(jù)通信等；

3.1.4控制功能：

控制開(kāi)關(guān)的分合閘、補(bǔ)償電容器的投切；

3.1.5人機(jī)界面功能

3.1.6事故報(bào)警

3.1.7歷史數(shù)據(jù)管理

3.1.8其它等。

3.2 GIS:

地理信息系統(tǒng)，包括基本信息，如用戶名稱、地址、聯(lián)系人、帳號(hào)、繳費(fèi)情況等 ；用電信息，如用電量、負(fù)荷、停電次數(shù)和時(shí)間、電壓水平等；與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合可作為潮流計(jì)算的基礎(chǔ)資料。同時(shí)具備強(qiáng)大的瀏覽和操作功能。

3.3 配網(wǎng)高級(jí)分析軟件功能

對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、電壓/無(wú)功優(yōu)化、靜態(tài)安全分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、線損分析、可靠性管理等。

3.4 饋線自動(dòng)化功能

自動(dòng)化終端裝置、故障處理等。

3.5 配電管理功能

故障電話投訴管理、配網(wǎng)運(yùn)行管理、設(shè)備檢修管理、工作管理、三票的生成與管理、停電管理等。

3.6 與MIS系統(tǒng)及用電營(yíng)業(yè)系統(tǒng)接口

作為負(fù)荷控制、自動(dòng)計(jì)量、報(bào)裝接電、用戶咨詢、用電監(jiān)察等。以上介紹的是配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)的主要功能，其直觀表現(xiàn)為下圖：

目前，我國(guó)有很多企業(yè)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)及軟件開(kāi)發(fā)已形成一定的規(guī)模，其中一些企業(yè)為包括軟硬件全套開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，如煙臺(tái)的東方電子、北京科銳、南京南瑞等；另外一些企業(yè)為專業(yè)生產(chǎn)軟件或硬件，如北京電研博士杰、珠海許繼等等，已開(kāi)發(fā)成有一定規(guī)模的城市有銀川、泉洲、蓬萊、成都、紹興等。

我局目前中壓網(wǎng)絡(luò)已基本形成一定的規(guī)模，佳木斯市區(qū)的幾個(gè)變電所（包括新建的鐵南變）已具有一定的互帶能力，一些主要線路之間也具有一定的聯(lián)絡(luò)能力，線路分段也已基本完成。自動(dòng)化前期的基礎(chǔ)工作：線路改造已基本完成。我局目前對(duì)自動(dòng)化的初步設(shè)想為 ：首先在佳木斯建立主站系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入、建立平臺(tái)、地理信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，主站系統(tǒng)的建立考慮今后在佳市全面鋪開(kāi)自動(dòng)化，同時(shí)包含雙鴨山、七臺(tái)河兩個(gè)供電局的自動(dòng)化，由同一個(gè)主站控制，可形成一個(gè)地區(qū)調(diào)度，為今后的自動(dòng)化擴(kuò)充打下基礎(chǔ)；其次在佳木斯市建立2到4個(gè)子站，包括2到4個(gè)變電所，5到10條線路；所具備的功能首先達(dá)到線路的自動(dòng)化控制、故障自動(dòng)隔離、運(yùn)行管理、負(fù)荷控制等功能，最終發(fā)展為電量集抄、業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、用電管理等自動(dòng)化的全部功能。在此基礎(chǔ)上再向市區(qū)其余的幾個(gè)變電所、線路發(fā)展，最終擴(kuò)展到雙鴨山、七臺(tái)河 兩個(gè)供電局。首期投資估計(jì)在800到1200萬(wàn)元左右，最終投資約在3500萬(wàn)元左右。

由于我局自動(dòng)化目前只是在設(shè)想階段，對(duì)其設(shè)備及軟件開(kāi)發(fā)功能等還沒(méi)有一定的感性和理性認(rèn)識(shí)，要了解和認(rèn)識(shí)的還有很多方面，需要有一定的時(shí)間去摸索和認(rèn)識(shí)，同時(shí)國(guó)內(nèi)各自動(dòng)化設(shè)備廠家發(fā)展規(guī)模及功能也存在一定的差別，已在運(yùn)行的單位所采用的方式也各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們應(yīng)首先從了解運(yùn)行單位的運(yùn)行狀況，從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)入手，同時(shí)了解一些廠家所開(kāi)發(fā)的設(shè)備及軟件功能，全面掌握后再進(jìn)行方案論證設(shè)計(jì)，作好充分的準(zhǔn)備工作，以避免走冤枉路。我局可對(duì)生產(chǎn)廠家如東方電子、北京科銳、北京博士杰、南京南瑞、珠海許繼，已運(yùn)行單位如泉洲、鎮(zhèn)江、紹興、成都、蓬萊、銀川等進(jìn)行適當(dāng)考察，做好充分的調(diào)研工作，為今后的設(shè)計(jì)方案做好準(zhǔn)備工作。

以上是對(duì)配電自動(dòng)化概念的一些簡(jiǎn)要介紹及對(duì)我局自動(dòng)化設(shè)想的初步打算，由于對(duì)其認(rèn)識(shí)和了解的較少，難免有不足之處，請(qǐng)予以指正。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，針對(duì)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)提出了實(shí)用的配電自動(dòng)化方案。不同的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)的配電自動(dòng)化模式不同，但并不局限于某一特定的自動(dòng)化中斷。

[1]馬軍.配網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的研究[J].西安理工大學(xué)，2004-08-01.