于 晶（國網(wǎng)湖北省電力公司武漢市漢南區(qū)供電公司，湖北武漢430090）

武漢遠城區(qū)配電自動化的實施與發(fā)展

于 晶（國網(wǎng)湖北省電力公司武漢市漢南區(qū)供電公司，湖北武漢430090）

通過漢南區(qū)配電自動化試點工程建設，完善了配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對一次設備進行了完善化改造，大大提高了配電網(wǎng)的可靠性和供電能力。漢南區(qū)配電自動化系統(tǒng)實現(xiàn)DSCADA功能，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進行實時監(jiān)控和遙控操作，并在主干環(huán)線實現(xiàn)集中型FA功能，能夠在較短時間快速切除配電網(wǎng)的故障區(qū)域并快速恢復供電，大大縮短故障查找和處理時間，提高供電可靠性。

武漢遠城區(qū)；配電自動化；實施與發(fā)展

1 引言

國家電網(wǎng)公司在電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃中提出了以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設”為原則，建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征，自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標。配電自動化是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的重要組成部分，其主要目標是保障配電網(wǎng)安全、提高供電可靠性、提高配電網(wǎng)的運行與管理水平。智能電網(wǎng)發(fā)展目標的提出給配電自動化的實施和發(fā)展帶來了新的生機。漢南區(qū)屬于武漢遠城區(qū)，具有農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)雙重特點，配電自動化試點具有一定的代表性。漢南區(qū)中壓配電網(wǎng)、通信、自動化等方面具備一定的基礎條件，具備實施配電自動化的基本要求。

2 配電自動化建設思路和規(guī)劃目標

2.1 配電自動化建設思路

第一步：結(jié)合農(nóng)網(wǎng)升級改造項目，優(yōu)化配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)布局合理、成熟穩(wěn)定。對配電網(wǎng)一次設備和綜合自動化裝置插件進行改造，滿足配電自動化終端接入要求。城關(guān)地區(qū)主干線開閉所、柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)箱實現(xiàn)“三遙”功能，農(nóng)村地區(qū)柱上開關(guān)、開閉所實現(xiàn)“二遙”功能，配電臺區(qū)實現(xiàn)“一遙功能”。配電終端建設分批、分期建設，實現(xiàn)試點區(qū)域內(nèi)配電終端覆蓋率100%。

第二步：在采用光纖、無線公網(wǎng)等多種通信方式完善中壓通信網(wǎng)的基礎上，建設實用型配電主站，實現(xiàn)配電線路、設備數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，在此基礎上實現(xiàn)饋線自動化功能，實現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)控一體化打下良好基礎。

第三步：依托配電自動化提供的配電網(wǎng)運行實時數(shù)據(jù)，通過信息交互總線方式，依據(jù)“源端數(shù)據(jù)唯一、全局信息共享”原則，實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)和其它應用系統(tǒng)的互聯(lián)?；ヂ?lián)的系統(tǒng)包括配電自動化系統(tǒng)、上一級調(diào)度自動化、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電網(wǎng)GIS平臺、PMS、營銷管理信息系統(tǒng)、95598等，通過多系統(tǒng)之間的信息共享和功能整合，實現(xiàn)停電管理應用、用戶互動、分布電源接入與控制等功能。

2.2 配電自動化建設思路和目標

（1）探索和實踐智能電網(wǎng)建設新形勢下配電自動化發(fā)展理念和實現(xiàn)方式。

（2）建設先進、實用、開放、互動的配電自動化系統(tǒng)。

（3）提高配網(wǎng)生產(chǎn)運行管理水平。

3 試點區(qū)域現(xiàn)狀分析

3.1 配電網(wǎng)基本情況

漢南區(qū)面積287km2，配電自動化試點覆蓋全區(qū)范圍。試點區(qū)域現(xiàn)有10kV配電線路總共55條，以架空線路為主，架空線路比率為90%，電纜線路主要集中在城關(guān)地區(qū)。城區(qū)公用線路26條，專用線路5條，線路手拉手比率60%。

全區(qū)現(xiàn)有開閉所16座，采用真空斷路器或SF6斷路器，綜自單元采用微機保護；現(xiàn)有柱上開關(guān)214臺，均為真空斷路器；現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜30個，普遍采用負荷開關(guān)；公變臺區(qū)421個。

3.2 配網(wǎng)存在的主要問題

（1）10kV線路接線方式多為放射狀，線路聯(lián)絡比率低，負荷不能轉(zhuǎn)供，運行方式不靈活，供電可靠性不高。

（2）開閉所、線路開關(guān)、環(huán)網(wǎng)箱、箱變等不能掌握運行實時情況，查找故障時間長，難度大。

（3）少數(shù)柱上開關(guān)無電動操作機構(gòu)，不能實現(xiàn)遠方操作。所有柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜未安裝電壓互感器、電流互感器，桿上無位置安裝配電自動化終端。

（4）開閉所無專用后備電源，主電源失電后無法進行分合閘操作，少數(shù)開閉所微機保護裝置無485接口，不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中采集。

4 配電網(wǎng)建設方案

4.1 配電一次網(wǎng)架改造方案

城關(guān)供電區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)宜采用環(huán)網(wǎng)接線，開環(huán)運行方式，對不同負荷密度的供電區(qū)域可選擇單環(huán)網(wǎng)或雙環(huán)網(wǎng)接線，并逐步實現(xiàn)網(wǎng)格化接線方式。城關(guān)供電區(qū)主干線上不宜直接接入用戶。所有用戶宜通過分支線接入，分支線接入主干線必須通過開關(guān)設備接入主干線，以減少主干線停電的時間和次數(shù)、縮小停電范圍。農(nóng)村供電區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用三分段，具備條件的實現(xiàn)單環(huán)網(wǎng)接線。主干線上一、二段不宜直接接入用戶；所有用戶通過分支線接入。

4.2 配電設備改造方案

對試點區(qū)不滿足自動化接入要求的一次設備進行完善化改造，具體原則如下：

（1）柱上開關(guān)改造。對接入配電自動化系統(tǒng)的聯(lián)絡開關(guān)、分支開關(guān)進行完善化改造，實現(xiàn)“三遙”配置。對手動機構(gòu)的線路開關(guān)進行更換或?qū)⒖刂葡浼蟹祻S加裝電動機構(gòu)。

（2）開閉所改造。對不具備采集條件的開關(guān)站二次回路進行改造，對無RS485接口的保護單元集中返廠更換插件，使其滿足DTU采集電壓、電流、開關(guān)位置信號的要求，實現(xiàn)“三遙”配置。

開關(guān)站加裝3kVA容量的UPS電源，保證交流電源失去后不影響DTU、通信單元等裝置正常工作。

（3）環(huán)網(wǎng)箱改造。對不具備采集條件的環(huán)網(wǎng)箱進行改造，將手動操作機構(gòu)改造為電動操作機構(gòu)，同時加裝PT、CT和DTU配電終端。

（4）新建或改造一次設備時，在設備選型時同步考慮配電自動化需求，選用一體化配電終端。

5 配電自動化主站建設方案

5.1 建設方案

5.1.1 軟件配置

系統(tǒng)采用先進、可靠、通用的軟件支撐平臺，通過標準的外部通信接口可以和其它系統(tǒng)平臺進行簡單的無縫集成，便于其他系統(tǒng)接口與訪問，支持二次開發(fā)。支撐平臺具備高可靠性和穩(wěn)定性、開放性，滿足各種數(shù)據(jù)和通信接口的接入，并隨時拓展接入新規(guī)約。平臺具有高效的實時數(shù)據(jù)處理分析能力，平臺上所有在線維護，包括圖形編輯、應用數(shù)據(jù)庫建立、對實時數(shù)據(jù)庫修改等，都不對正常運行產(chǎn)生任何影響。

5.1.2 硬件配置

系統(tǒng)硬件具有一定的先進性、超前性，并根據(jù)實用性原則進行優(yōu)化配置，以達到較高的性能價格比。系統(tǒng)硬件選用符合工業(yè)標準的通用、系列化產(chǎn)品，具有良好的維修服務支持。主站硬件分為以下幾個方面：SCADA服務器、數(shù)據(jù)采集服務器、WEB服務器、配網(wǎng)工作站、維護工作站、路由器、網(wǎng)絡設備、GPS天文鐘、防火墻、隔離裝置等。

5.2 主站硬件配置方案

圖1

操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫：

系統(tǒng)基于UNIX/WINDOWS混合平臺構(gòu)建，所有服務器隨設備安裝UNIX操作系統(tǒng)，工作站和報表工作站采用WINDOWS操作系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫采用國際上通用的Oracle商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，支持SQL標準數(shù)據(jù)庫訪問語言。

5.3 建設方案

綜合利用多種通信方式實現(xiàn)接入層通信網(wǎng)絡全覆蓋，使試點區(qū)域配電終端上線率達到100%。通信方式以光纖為主，無線公網(wǎng)通信為輔。具體按照如下的原則選擇通信方式：

（1）實現(xiàn)“三遙”的開閉所、主干線聯(lián)絡、分段開關(guān)采用光纖通信方式接入，以現(xiàn)有的SDH/MSTP高壓通骨干網(wǎng)為基礎，建設堅強的中壓通信網(wǎng)絡。沿10kV線路同桿架設光纜，采用以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（EPON），并在站點間實現(xiàn)通信手拉手保護。

（2）對于光纖無法到達的站點，實現(xiàn)“二遙”的環(huán)網(wǎng)柜、分支開關(guān)采用無線公網(wǎng)GPRS方式接入。試點項目通過租用運營商VPN專線，利用運營商內(nèi)部無線公網(wǎng)實現(xiàn)對終端設備的數(shù)據(jù)上傳，接入配電自動化主站的無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，并通過正反向物理隔離裝置加密認證實現(xiàn)二次安全防護（見圖2）。

①站所終端（DTU）

每個開閉所安裝DTU裝置1套，安裝3kVA高品質(zhì)UPS1套；采用光纖通信方式實現(xiàn)“三遙”，光纖無法到達的少數(shù)開閉所采用無線GPRS方式實現(xiàn) “二遙”。開閉所安裝1套3kVA UPS電源，作為后備電源。

每臺環(huán)網(wǎng)柜安裝DTU裝置1套，PT1組，按間隔安裝若干組CT。DTU裝置從PT上取電，環(huán)網(wǎng)柜每個間隔加裝電動操作機構(gòu)等措施實現(xiàn)“三遙”。

②柱上開關(guān)終端（FTU）

圖2 中壓配電通信網(wǎng)絡拓撲圖

每臺柱上開關(guān)安裝FTU裝置1套，安裝三相電壓互感器1組，安裝電流互感器1組，F(xiàn)TU從PT取電，額定電壓為24V，F(xiàn)TU內(nèi)置2個12V蓄電池，作為后備電源。柱上開關(guān)與FTU采用航空插頭方式連接。FTU與主站通信規(guī)約為101、104，通信接口為RJ485和RS232。

③配電變壓器終端（TTU）

配電變壓器安裝TTU，采用GPRS方式通信，實現(xiàn)一遙。

5.4 饋線自動化

饋線自動化的作用：

（1）切除故障（快）；

（2）隔離故障（小）?提高供電可靠性；

（3）恢復供電（多）；

（4）避免長時間大面積停電?提高應急能力；

（5）提高設備利用率?高效經(jīng)濟；

（6）擴大供電能力。

5.5 集中式饋線自動化

故障處理過程：

線路故障發(fā)生——保護信號產(chǎn)生——配電終端將故障信息（過流、零序電流信號動作）上傳主站——主站根據(jù)設定的保護定值遙控斷開故障點開關(guān)——主站下發(fā)遙控命令依次從電源側(cè)合上線路開關(guān)，恢復非故障區(qū)域供電。

對于環(huán)網(wǎng)線路：根據(jù)隔離后系統(tǒng)的運行方式，查找聯(lián)絡開關(guān)，對非故障區(qū)域負荷自動進行轉(zhuǎn)供，實現(xiàn)事故的自動處理。

6 結(jié)語

綜合利用多種通信方式開展中壓配電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設，實現(xiàn)接入層通信全覆蓋，配電終端實現(xiàn)全區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布。并根據(jù)縣域配電網(wǎng)實際情況，在城關(guān)地區(qū)采用光纖方式提高通信可靠性，在農(nóng)村地區(qū)采用無線公網(wǎng)提高通信覆蓋率，保證了配電自動化通信方式的實用性和有效性。通過試點項目建設，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，同時，積累了基于農(nóng)網(wǎng)配電自動化建設的經(jīng)驗，保證了配電自動化建設的實用性和可推廣型，為下一步湖北省農(nóng)網(wǎng)配電自動化技術(shù)的實施與發(fā)展打下良好的基礎。

[1]蘭 海.配電自動化在博興電網(wǎng)的應用[D].山東大學，2012（11）：34～ 35.

[2]何智祥.配電網(wǎng)目標網(wǎng)架實施策略研究[D].華南理工大學，2015（02）：27～28.

TM76

A

2095-2066（2016）33-0024-02

2016-11-12

于 晶（1976-），男，工程師，碩士研究生，主要從事運維檢修工作。