云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局 楊云溪

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配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用研究

云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局 楊云溪

【摘要】隨著供電需求的不斷增加，傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸顯露出了諸多問題和弊端，已無法滿足社會及經(jīng)濟發(fā)展對供電質(zhì)量的高要求，急需通過配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用來改善目前的供電現(xiàn)狀，以提高供電質(zhì)量及供電可靠性。文章以某城市配電網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象，分析配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的具體應用思路及方案，具有一定借鑒價值。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；自動化系統(tǒng)；應用

近些年，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對供電質(zhì)量的要求越來越高，迫切需要通過應用各項技術(shù)或者采取各種措施來提高供電可靠性，其中，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用與建設就是提高供電質(zhì)量的有效途徑之一。配電自動化系統(tǒng)可以說是電力系統(tǒng)智能化及現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，其融合了計算機、電子、地理信息等多項技術(shù)于一體，實現(xiàn)對配電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀況及事故情況的遠方監(jiān)測、保護控制、故障隔離、網(wǎng)絡重構(gòu)等。從而保證配電網(wǎng)運行效率、減少配電網(wǎng)故障機率、提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量及供電可靠性。雖然配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是我國電網(wǎng)未來發(fā)展的必經(jīng)之路，目前也取得了一定的成效，但由于我國配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設起步較晚，在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的研究與應用方面必須存在著諸多的不成熟，還需要作進一步深入探究，以促進我國配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設與發(fā)展。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用嚴格為講分為兩種類型，一是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的新建，二是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的改造。其中，基于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設成本及整體效益考慮，多以配電網(wǎng)系統(tǒng)的升級、改造為主。因此，文章主要結(jié)合某城市配電網(wǎng)實際情況，提出具體的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的改造應用方案，可為類似情況的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設提供一定的參考。

1　某城市配電網(wǎng)現(xiàn)狀

從2005 至2015 年十年間，該城市城網(wǎng)網(wǎng)供最大負荷、供電量以及全社會用電量穩(wěn)步增長，進而直接導致出現(xiàn)一些影響目前配電網(wǎng)系統(tǒng)整體運行可靠性、穩(wěn)定性和安全性的問題。

（1）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。據(jù)統(tǒng)計，存在單輻射線路約占27％的比例，城市邊緣區(qū)域由于負荷密度低電源站點少致使配電網(wǎng)多為放射狀接線，線路運行可靠性不高，負荷難以轉(zhuǎn)帶。配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，可靠性不高，線路分段少，停電檢修或事故處理停電范圍大，影響面廣；運行方式缺乏靈活性。線路分段開關(guān)和聯(lián)絡點設置不合理，部分線路雖然是聯(lián)網(wǎng)線路，但聯(lián)絡點不在線路尾端，在線路分段停電檢修時無法轉(zhuǎn)帶線路負荷。

（2）設備水平。部分配電設備存在家族性缺陷，城網(wǎng)改造期間安裝的柱上開關(guān)、隔離刀閘普遍存在耐候性差，銹蝕嚴重，操作不靈活等問題。開關(guān)、隔離開關(guān)的配置不具備遠、近地點遙控功能。

（3）配電網(wǎng)自動化主站建設。配電網(wǎng)沒有根據(jù)城市電網(wǎng)建設同步進行配電網(wǎng)自動化主站的建設，未能實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化控制功能。

因此，基于該城市的供電可靠性、穩(wěn)定性、安全性、持續(xù)性，以及社會經(jīng)濟發(fā)展考慮，有必要在該城市的配電網(wǎng)體系中應用配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。

2　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用目標

從該城市目前配電網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及未來戰(zhàn)略發(fā)展考慮，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用應實現(xiàn)以具體目標：通過加裝聯(lián)絡開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜的方式，提高配電線路間的聯(lián)網(wǎng)水平；完成配電線路原有老式開關(guān)改造，加裝電動裝置，實現(xiàn)開關(guān)分合自動操作，在配電線路故障時能夠自動隔離，對非故障區(qū)域自動恢復供電；基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電線路上開關(guān)的遠程投切控制，并對開關(guān)分段的過程現(xiàn)場進行了實時視頻監(jiān)視；具備多種方式互為補充的實時監(jiān)控模式；配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)采集平臺，達到“四遙”水平，積累數(shù)據(jù)并進行高級分析。

3　配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用方案

3.1配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)形式

目前，城網(wǎng)大部分地區(qū)已經(jīng)組成了靈活的“環(huán)網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，在10 kV環(huán)形電纜配電網(wǎng)絡中采用環(huán)網(wǎng)柜加裝FTU，和設置配電自動化系統(tǒng)已經(jīng)成為一種新型配電智能化的建設內(nèi)容。在各環(huán)網(wǎng)柜上的FTU 通信通道與配電自動化主站或子站系統(tǒng)相連。網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，主站或子站根據(jù)FTU 送來的信息，經(jīng)過軟件運算定位故障，并向環(huán)網(wǎng)柜的負荷開關(guān)自動發(fā)遙控命令，以達到隔離故障和恢復供電的目的。在正常情況下，可實現(xiàn)運行電參數(shù)的遠方測量，設備狀態(tài)的遠方監(jiān)視，開關(guān)設備的遠方控制和有關(guān)定值的遠方切換。根據(jù)監(jiān)測點的電壓和無功大小，控制電容器的運行狀態(tài)，達到無功就地平衡，減少線路損耗。

3.2配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)架構(gòu)

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)架構(gòu)主要主要包括以下組成部分。

（1）智能配電終端。將10KV 真空斷路器改造為電動操作機構(gòu)。隔離開關(guān)改造成三相一體式結(jié)構(gòu)，加裝電動機構(gòu)。安裝CT、PT。通過智能配電終端控制器，實現(xiàn)斷路器、隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，接收遙控操作指令，執(zhí)行開關(guān)分合操作。安裝網(wǎng)絡視頻設備，監(jiān)控開關(guān)操作狀態(tài)，實現(xiàn)開關(guān)視頻圖像數(shù)據(jù)的采集。

（2）3G 通信網(wǎng)絡。采用CDMA 3G 通信與光纖通信相結(jié)合的通信模式。解決配電現(xiàn)場網(wǎng)絡環(huán)境差、數(shù)據(jù)傳輸速度低的問題。將3G 無線設備安裝在配電終端控制器內(nèi)，將網(wǎng)絡視頻圖像、智能配電終端控制數(shù)據(jù)，傳輸?shù)脚渚W(wǎng)自動化系統(tǒng)中。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)利用3G 帶寬，實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)視頻圖像的實時查看，達到遙視的效果。

（3）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用開放式、分布式體系結(jié)構(gòu)，以滿足系統(tǒng)的維護、擴容和升級等方面的要求，系統(tǒng)內(nèi)服務器和工作站的所有內(nèi)部通信和所有與外部通信基于廣泛采用的國際標準和工業(yè)標準，這些標準恰當?shù)伢w現(xiàn)出開放系統(tǒng)的概念。系統(tǒng)采用雙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，計算機間用冗余的，工業(yè)標準的局域網(wǎng)（LANs）連接起來，按功能模塊來分配服務器和工作站，劃分網(wǎng)段，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

根據(jù)《全國電力二次系統(tǒng)安全防護方案》，為了滿足智能配電網(wǎng)系統(tǒng)安全分區(qū)的要求，系統(tǒng)的典型邏輯結(jié)構(gòu)將整個系統(tǒng)分為兩個區(qū)：安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅲ區(qū)。其中安全Ⅰ區(qū)是系統(tǒng)的主體，包括前置服務器、串口服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、SCADA 服務器、調(diào)度員工作站和報表工作站。安全Ⅲ區(qū)放置Web 服務器，Web用戶，用防火墻與安全Ⅰ區(qū)隔離。

前置服務器：前置服務器負責數(shù)據(jù)的采集和初步處理，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)庫服務器：數(shù)據(jù)庫服務器配置高檔服務器，數(shù)據(jù)庫為ORACLE。SCADA 服務器：SCADA 服務器配置高檔服務器，支撐平臺提供兩臺服務器之間的高效切換。

通過配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電線路運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)圖像遙視、開關(guān)開合遠程遙控操作。通過配電線路圖，展示線路運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。具備實時數(shù)據(jù)采樣、歷史數(shù)據(jù)采樣等功能。告警管理服務，提示線路運行異常情況。系統(tǒng)積累配電線路運行數(shù)據(jù)，可實時進行當時數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢。報表管理，分析線路運行穩(wěn)定性、可靠性 。

（4）GIS 綜合監(jiān)控平臺?；贕IS的綜合監(jiān)控平臺是建立在配電GIS系統(tǒng)的基礎上，以實現(xiàn)后臺監(jiān)控系統(tǒng)對故障點邏輯相關(guān)信息的判斷分析和自動提取相關(guān)信息的功能為根本目的，非常符合配電網(wǎng)絡迅速發(fā)展的需要。

4　結(jié)語

該城市的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)應用過程中，斷路器、刀閘的電動化改造，視頻采集、3G專用通道建設、配網(wǎng)主站建設是重點，事實證明，該方案的應用能提高通網(wǎng)架堅強程度、提高供電指標、提高線路安全性，效益非常明顯，可作參考和借鑒。

參考文獻

[1]劉海巖.阜新配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)設計與應用[D].華北電力大學,2014.