鐘麗波，李 然，周 洋，陶洪生，紀秀艷

（1.國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；2.中核能源科技有限公司，北京 100193）

配網(wǎng)自動化實用化應用分析與建議

鐘麗波1，李 然1，周 洋1，陶洪生1，紀秀艷2

（1.國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；2.中核能源科技有限公司，北京 100193）

在分析國內(nèi)外配網(wǎng)自動化發(fā)展過程與建設情況的基礎上，總結(jié)了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設模式，梳理了集中智能模式和分布智能模式的運行特點。針對我國配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設及運行情況，指出大部分地區(qū)在系統(tǒng)建設、運行及管理方面的常見問題，結(jié)合實際工作經(jīng)驗提出了建設“三個班組”的建議，在系統(tǒng)建設階段注重規(guī)劃，系統(tǒng)運行階段注重維護，建立和完善管理制度和管理流程，推進配網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用水平的提高。

配網(wǎng)自動化；實用化模式；系統(tǒng)規(guī)劃；運行管理；三個班組

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是實現(xiàn)城市配電網(wǎng)運行和管理高效規(guī)范的首要條件，系統(tǒng)集SCADA、GIS地理信息系統(tǒng)和PAS高級應用于一體，在運行穩(wěn)定可靠的基礎上為調(diào)度員提供實時運行信息及事故處理依據(jù)，其主要目標為監(jiān)視配網(wǎng)的運行工況，優(yōu)化運行方式，故障和異常情況下迅速隔離故障區(qū)段、恢復非故障區(qū)域送電，提高配網(wǎng)系統(tǒng)運行的可靠性和服務質(zhì)量。為了更好的進行配網(wǎng)建設，有必要對配網(wǎng)自動化的運行和管理模式進行總結(jié)和分析，為各地系統(tǒng)建設和實用化水平提升提供參考。

1 發(fā)展應用概況

配網(wǎng)自動化是減少故障停電時間，提高供電可靠性的有效途徑之一，目前在國際上已逐步成為提高系統(tǒng)運行水平、管理水平和降低線路損耗的重要手段，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，其發(fā)展過程大致經(jīng)歷4個階段［1］。

a.起步階段

在20世紀50年代以前，以美國和日本為代表的一些發(fā)達國家在配電變電站及線路開關(guān)設備的操作和控制上開始利用人工方式進行。50年代早期，部分國家開始應用時限順序送電裝置，但這種應用十分有限，主要用于查找饋線故障點，實現(xiàn)故障區(qū)間自動隔離。

b.局部自動化階段

70～80年代，結(jié)合配網(wǎng)改造，進行配網(wǎng)自動化的試點工作，局部饋線自動化功能得到實現(xiàn)，主要得益于電子與自動控制技術(shù)的發(fā)展，加快了配網(wǎng)自動化設備開發(fā)和應用的進程，如故障指示器、智能化自動重合器等，但是應用僅限于局部饋線故障的自動處理，并未實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控功能。

c.監(jiān)控自動化階段

80年代，實現(xiàn)了包括遠程監(jiān)控，故障自動隔離及恢復送電，電壓調(diào)控、負荷管理等實時功能在內(nèi)的配網(wǎng)自動化技術(shù)，進入了系統(tǒng)監(jiān)控自動化階段。但由于計算機技術(shù)的限制，當時的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)多限于單項自動化系統(tǒng)。

d.綜合自動化階段

80年代后期至90年代初期，地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)有了很大的發(fā)展，開始應用于配電網(wǎng)的管理，形成了離線的自動繪圖及設備管理（AM／FM）系統(tǒng)、停電管理系統(tǒng)等，并逐步解決了管理的離線信息與實時SCADA系統(tǒng)的集成，進入了配電網(wǎng)監(jiān)控與管理綜合自動化發(fā)展階段。

由于各國國情不同，配網(wǎng)自動化在建設理念、發(fā)展進程和建設模式上存在較大差異。目前，我國尚未全面推行饋線自動化系統(tǒng)，而是優(yōu)先發(fā)展以實時監(jiān)控為基礎，提高配電網(wǎng)運行管理規(guī)劃水平的綜合管理信息系統(tǒng)［2－4］。

2 系統(tǒng)建設模式

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要由配網(wǎng)主站、配網(wǎng)終端以及通信信道等部分組成。

配網(wǎng)主站系統(tǒng)作為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心，主要功能為實現(xiàn)配電網(wǎng)的實時監(jiān)控、故障信息處理和用戶管理等。主站系統(tǒng)采集開關(guān)位置、量測數(shù)據(jù)等信息，將控制命令傳送給終端，實現(xiàn)對柱上開關(guān)等一次設備的控制。此外，主站系統(tǒng)提供與EMS、MIS、GIS等系統(tǒng)接口［5］，充分利用GIS系統(tǒng)的圖模信息，為MIS等應用提供配網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和配網(wǎng)描述數(shù)據(jù)。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配網(wǎng)終端設備包括開閉站終端設備DTU、饋線終端設備FTU、配變終端設備TTU及故障指示器等，主要安裝在聯(lián)絡開關(guān)、主干線分段負荷開關(guān)和分支線分界斷路器等位置，實現(xiàn)對具備隔離故障、轉(zhuǎn)移負荷功能一次設備的遙信、遙測和遙控功能。

系統(tǒng)從層次結(jié)構(gòu)上具備一定的擴容裕度，根據(jù)地區(qū)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)規(guī)模，可以考慮配網(wǎng)主站和配網(wǎng)終端設備之間建立配網(wǎng)自動化子站。

配網(wǎng)自動化的通信功能主要為實現(xiàn)主站與子站、子站之間、現(xiàn)場單元之間的通信［6］，由于通信目的不同，通信方式也靈活多樣。兼顧可靠性、經(jīng)濟性和實用性原則，一般情況下配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主干以太網(wǎng)和獨立的采集網(wǎng)，鑒于地理條件、終端類型等因素使用的通信方式也不同，目前主要采用光纖、電力線載波、微波、無線通信等方式［7－9］，由于配網(wǎng)自動化的通信技術(shù)仍在不斷發(fā)展，制定統(tǒng)一標準的通信解決方案目前尚難實現(xiàn)。

3 實用化模式

根據(jù)故障處理的具體形式，配網(wǎng)自動化可以分為分布智能模式和集中智能模式2種［10］。

a.分布智能模式

分布智能模式下主站與通信系統(tǒng)的作用并不突出，主要依靠具備自動故障判斷隔離及網(wǎng)絡重構(gòu)能力的終端設備，常用FTU結(jié)合負荷開關(guān)或斷路器構(gòu)成的具有重合功能的分段器［11］。分布智能模式繞開了主站和通信系統(tǒng)，成本方面存在一定優(yōu)勢，但故障處理及恢復供電時間較長，且容易對系統(tǒng)及用戶造成頻繁沖擊。由于同一線路上、下級重合器動作缺乏選擇性，需要對變電站出線開關(guān)保護定值及重合閘次數(shù)進行修改，網(wǎng)絡重構(gòu)后也需重新整定，多電源多分支的復雜網(wǎng)絡，其參數(shù)配合困難。

分布智能模式對通信條件的要求較低，適合于“手拉手”線路等結(jié)構(gòu)相對簡單固定的網(wǎng)架，應用于配網(wǎng)自動化剛剛起步、基礎建設相對滯后地區(qū)。

b.集中智能模式

集中智能模式下，主站采集終端上報的監(jiān)測和故障信息，根據(jù)配電網(wǎng)的實時拓撲結(jié)構(gòu)，經(jīng)過分析計算判斷故障區(qū)間，并下達命令給相關(guān)的開關(guān)跳開以隔離故障區(qū)域［12］。故障隔離后，主站考慮網(wǎng)損、過負荷等情況再次計算，確定最佳恢復方案，控制相應開關(guān)完成負荷轉(zhuǎn)供。集中智能模式將網(wǎng)絡約束和實際負荷考慮在內(nèi)，對包括多重故障在內(nèi)的特殊情況也能夠正確反映和處理，可極大提高網(wǎng)絡重構(gòu)情形下的電壓質(zhì)量［13］。

4 建設中存在問題分析

20世紀90年代，配網(wǎng)自動化在國內(nèi)興起，各供電企業(yè)紛紛試點或大面積推廣配網(wǎng)自動化技術(shù)。然而，多數(shù)配網(wǎng)自動化試點項目建成后未能發(fā)揮相應作用。主要表現(xiàn)在預期與實際達成的效果相距甚遠；投資后效益不明顯，系統(tǒng)設備運行維護力度不夠等。因此在配網(wǎng)自動化建設運行過程中，應做好“規(guī)劃”與“維護”2項工作。

a.規(guī)劃階段前瞻性與經(jīng)濟性并舉

配網(wǎng)規(guī)劃首要是一次系統(tǒng)的規(guī)劃［14］，同時做好配網(wǎng)自動化的規(guī)劃，在規(guī)劃中既要考慮系統(tǒng)功能完善，又要考慮應用價值的實現(xiàn)。配網(wǎng)自動化建設的目標是提高供電質(zhì)量和管理效率，如果在一次網(wǎng)架不夠完善的情況下，增加自動化功能實現(xiàn)上的投入，不僅無法保證供電可靠性的提高，反而造成大量無效用的投入。因此系統(tǒng)建設前應做好配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負荷情況調(diào)查，且結(jié)合本地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃，進行自動化系統(tǒng)建設。

b.系統(tǒng)建設運行抓好管理維護

配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運行有其自身的特點，應堅持“簡單、可靠、實用、經(jīng)濟”的建設原則，統(tǒng)一設計、分步實施，必須從實際出發(fā)，有計劃、有步驟地分階段、分區(qū)域?qū)嵤圏c實施工作應根據(jù)各地區(qū)配電網(wǎng)的實際情況確定。系統(tǒng)運行過程中堅持建設和管理并重，結(jié)合配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設目標，建立和完善配網(wǎng)管理制度和管理流程，推進配網(wǎng)管理水平的提高。

c.促成不同廠家、型號設備兼容通用

由于配網(wǎng)自動化點多面廣的特點，往往同一公司使用終端設備涉及不同廠家，實際運行中，各廠家設備存在上送信息不一致，核心部件無法通用等問題，導致主站端需重復提出信號上送需求，設備故障后也只能等待相應廠家人員維修處理。在配網(wǎng)自動化運行穩(wěn)定，掌握設備運行規(guī)律后，有必要對終端設備的相關(guān)問題進行統(tǒng)一，提高不同廠家設備的兼容通用性，減小維護難度。

5 系統(tǒng)運行建議

配網(wǎng)自動化是一項涵蓋電網(wǎng)運行管理與自動化、通信等新技術(shù)的工作［15］。配電網(wǎng)本身具有點多面廣、涉及人員多、線路結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等特點，加上計算機、信息技術(shù)更新?lián)Q代快，因此配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運行維護工作的開展成為決定系統(tǒng)應用水平的關(guān)鍵。本文結(jié)合所在單位配網(wǎng)自動化運行情況，對系統(tǒng)應用提出建設“三個班組”的建議。

a.主站維護班組

配網(wǎng)自動化涉及到通信、自動化、一次設備、調(diào)度運行等一系列相關(guān)工作，人員培養(yǎng)和管理就是一項復雜的系統(tǒng)工作。由于人員編制等方面原因的限制，目前在一些地區(qū)調(diào)控中心主站采用主網(wǎng)、配網(wǎng)合用1套班組的模式。該模式下，班組成員維護工作壓力大，當工作出現(xiàn)沖突時，鑒于主網(wǎng)事故的影響程度，工作重心轉(zhuǎn)移，導致配網(wǎng)專業(yè)非緊急故障難以得到及時解決。為此，建議成立專門的配網(wǎng)主站維護班組，利用系統(tǒng)培訓和工作積累培養(yǎng)1套了解配網(wǎng)運行特點，掌握相關(guān)業(yè)務技能的班組成員，及時解決配網(wǎng)主站系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

b.GIS繪圖班組

遵循“源端統(tǒng)一、全局共享”原則，目前多地配網(wǎng)自動化系統(tǒng)使用的圖模依靠GIS系統(tǒng)導入，由熟悉現(xiàn)場接線情況的繪圖人員根據(jù)PMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)繪制沿布圖或環(huán)網(wǎng)圖，再通過數(shù)據(jù)總線接口對接到配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)。由于配網(wǎng)改造更新頻繁，圖模異動情況十分普遍，繪圖環(huán)節(jié)成為決定圖模質(zhì)量的關(guān)鍵，為此建議成立專門的GIS繪圖班組，有效提升圖模質(zhì)量?？紤]到配網(wǎng)終端設備點多面廣，多數(shù)情況下需各供電公司自行繪制所轄區(qū)域范圍內(nèi)的沿布圖，成立繪圖班組存在一定困難，建議對各片區(qū)繪圖人員組織經(jīng)常性的培訓，結(jié)合配調(diào)使用需求，統(tǒng)一繪圖標準、規(guī)范，減少主站端后期對圖模的維護工作量，提高圖模應用水平。

c.終端設備維護班組

配網(wǎng)終端設備大多安裝在戶外，承受的運行環(huán)境較惡劣，且隨配網(wǎng)一次設備分布在各個區(qū)域，這種情況一方面要求終端設備有承受惡劣環(huán)境的能力，另一方面也意味著加大設備維護人員的工作強度。在配網(wǎng)自動化開始建設階段，應考慮到日后設備維護責任問題。有些地區(qū)在配網(wǎng)自動化進入實用化之前將終端設備的維護、消缺等工作劃分到變電檢修工區(qū)，但未成立專門的維護班組，相應的維護人員實際上面臨和調(diào)度主站主、配網(wǎng)1套班組相似的情況，不利于配網(wǎng)工作的開展。為此，建議有關(guān)部門牽頭成立專門的設備維護班組，提高配網(wǎng)設備異常、故障處理的時效性。

6 結(jié)束語

國內(nèi)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設起步較晚，但發(fā)展較快，規(guī)劃建設與實際應用之間尚存在一定差距。系統(tǒng)建設應堅持和本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷容量等實際情況相結(jié)合，兼顧應用性和可擴展性，加強系統(tǒng)使用和維護力度，才能更好地發(fā)揮實際作用，實現(xiàn)提高供電可靠性和服務質(zhì)量的目標。

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Analysis and Suggestion on Practical Application of Distribution Automation System

ZHONG Li?bo1，LI Ran1，ZHOU Yang1，TAO Hong?sheng1，JI Xiu?yan2
（1.State Grid Shenyang Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.Chinergy Co.，Ltd.，Beijing 100193，China）

In this paper，based on the analysis of the construction and development process of distribution network automation in do?mestic and international，the construction mode of distribution network automation system is summarized，the characteristics of the centralized and distributed intelligent modes in practicdal operations are combed.In view of the distribution network automation con?struction and operation in domestic，common problems of system construction，operation and management in most areas are pointed out.“Three team”is proposed combined with practical work experience，the management system and process is established and im?proved.The application level of distribution network automation system is promoted.

Distribution network automation；Practical model；System planning；Operation management；Three team

TM76

A

1004－7913（2016）04－0027－04

鐘麗波（1982—），女，碩士，工程師，主要從事調(diào)度自動化運行維護工作。

2015－11－02）