張 帥 常娜娜

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配電自動(dòng)化系統(tǒng)分析及改進(jìn)方案

張 帥1常娜娜2

（1. 國(guó)網(wǎng)西咸供電公司，陜西咸陽(yáng) 712000；2. 國(guó)網(wǎng)咸陽(yáng)供電公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)中直接面向電力用戶的一個(gè)環(huán)節(jié)，是檢測(cè)供電可靠性的重要部分。配電自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用，為調(diào)度運(yùn)行控制能力、故障處理能力和配網(wǎng)檢修能力的提高奠定了基礎(chǔ)，也對(duì)社會(huì)保電活動(dòng)等提供可信的技術(shù)手段和技術(shù)措施，極大減少停電次數(shù)和停電時(shí)間。本文結(jié)合西咸新區(qū)供電公司成立后的配電網(wǎng)規(guī)劃，對(duì)配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并從主站信息和饋電線路方面提出了切實(shí)有效的改進(jìn)方案。

配網(wǎng)自動(dòng)化；主站信息；饋電線路

配電網(wǎng)分布面廣，線路復(fù)雜，設(shè)備多，建設(shè)工地多，配網(wǎng)安全生產(chǎn)一直是電力安全生產(chǎn)的重頭。目前在沒(méi)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)的情況下，配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不能及時(shí)掌握，配網(wǎng)調(diào)控處于盲調(diào)狀態(tài)，存在很大的安全隱患。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，使調(diào)控人員能實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的掛牌、刀閘和跌落保險(xiǎn)的人工置數(shù)等功能，可以使調(diào)度畫(huà)面與現(xiàn)場(chǎng)一致，做到正確指揮，心中有數(shù)，極大提高了供電可靠性[1-2]。通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)備異動(dòng)管理功能，調(diào)度能確切掌握最新的配網(wǎng)建設(shè)投運(yùn)情況，徹底改變配網(wǎng)資料落后的局面，為安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，配電自動(dòng)化系統(tǒng)已成為國(guó)內(nèi)先進(jìn)供電公司必不可少的配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行工具，使配電網(wǎng)的安全生產(chǎn)水平有了質(zhì)的提升[3-5]。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）的作用為方便配電企業(yè)可以在遠(yuǎn)方終端實(shí)時(shí)地監(jiān)視、分析和操控配電設(shè)備，該系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分，即配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息采集與監(jiān)視（SCADA系統(tǒng)）、配電地理信息系統(tǒng)（GIS）、需求側(cè)管理（DSM）。配電自動(dòng)化系統(tǒng)是為城鄉(xiāng)配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改造而服務(wù)的重要技術(shù)。我國(guó)配電自動(dòng)化進(jìn)行了較多試點(diǎn)，一般結(jié)構(gòu)由配電主站、子站和饋線終端3層組成[6]。配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站作為配電網(wǎng)分析模型中心和運(yùn)行數(shù)據(jù)中心，是配電自動(dòng)化建設(shè)的重要組成部分，支撐著配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行、生產(chǎn)運(yùn)維管理、狀態(tài)檢修、缺陷及隱患分析等業(yè)務(wù)開(kāi)展，并為配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持[7]。

本文結(jié)合西咸新區(qū)供電公司的配電網(wǎng)建設(shè)，對(duì)配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和提出的改進(jìn)方案進(jìn)行了介紹和分析。建成西咸配電自動(dòng)化系統(tǒng)，必將對(duì)提高配電網(wǎng)供電可靠性、提高供電服務(wù)和提高運(yùn)行維護(hù)水平起到強(qiáng)大的推動(dòng)作用。

1 配電網(wǎng)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

1.1 配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)網(wǎng)西咸供電公司于2015年年底組建成立，生產(chǎn)、運(yùn)行和營(yíng)銷部門的多種應(yīng)用系統(tǒng)還在完善中，地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也處在建設(shè)階段。但各系統(tǒng)的建設(shè)都是獨(dú)立運(yùn)行，各系統(tǒng)之間缺乏數(shù)據(jù)交互，一些綜合性應(yīng)用無(wú)法實(shí)現(xiàn)，信息“孤島效應(yīng)”嚴(yán)重。因此，在系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)解決配電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的集成，搭建好基礎(chǔ)信息平臺(tái)勢(shì)在必行。

由于地調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有配套建設(shè)配電自動(dòng)化終端和通信系統(tǒng)，所以不能實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能，配網(wǎng)調(diào)度人員只能通過(guò)地調(diào)系統(tǒng)的工作站對(duì)配網(wǎng)10kV出線進(jìn)行調(diào)控運(yùn)行，開(kāi)關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜及柱上開(kāi)關(guān)均沒(méi)有監(jiān)控手段。D5000調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有配置遙測(cè)遙信信息按IEC60870-5-101/104標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的功能[8]?？梢越邮张潆娬{(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遙控命令，遙控指定開(kāi)關(guān)，并具有限定轉(zhuǎn)發(fā)遙控控制范圍的安全控制功能，確保遙控轉(zhuǎn)發(fā)命令安全。

1.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化存在的問(wèn)題

1）10kV設(shè)備健康水平較差

10kV設(shè)備的狀態(tài)檢修工作開(kāi)展較為滯后。部分?jǐn)嗦菲鳌⑴潆娮儔浩鬟\(yùn)行年代久遠(yuǎn)，運(yùn)行的配變中高損配變?nèi)哉加邢喈?dāng)大比重；存在開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)銹蝕、分合指示不清晰、配變漏油、絲具老舊、刀閘銹蝕拉合困難等現(xiàn)象；10kV設(shè)備類型、生產(chǎn)廠家雜多，沒(méi)有形成成熟、統(tǒng)一的技術(shù)選型標(biāo)準(zhǔn)，隱患缺陷多，信息采集難，不利于配電網(wǎng)智能化的改造。

2）10kV線路運(yùn)行環(huán)境較差

區(qū)域內(nèi)各類市政、路橋、產(chǎn)業(yè)園區(qū)以及舊城改造項(xiàng)目多，配電設(shè)施遭受外力破壞的情況頻繁發(fā)生，加之西咸新區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)結(jié)合部的區(qū)域面積較大，大量存在的城中村內(nèi)違章建筑多，房、樹(shù)、線的矛盾比較突出，10kV線路安全隱患較大。受技術(shù)、資金和生活環(huán)境等多方面的影響，以前城市的配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，10kV線路多是采用架空線路來(lái)進(jìn)行鋪設(shè)，線路電纜化率處于較低的水平。

3）10kV線路改造滯后

區(qū)域內(nèi)配網(wǎng)線路主干線部分基本實(shí)現(xiàn)了全絕緣化改造，但支線仍存在裸導(dǎo)線的情況，還有部分支線采用截面積為25～35mm2的小線號(hào)，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的負(fù)荷需求；部分線路改造時(shí)，僅進(jìn)行了導(dǎo)線和金具的更換，電桿沒(méi)有更換，部分電桿老舊、裂紋嚴(yán)重、吃力大，改造工作滯后。

單因素分析的結(jié)果表明，年齡、體表面積、白蛋白水平、肝功能水平、合并基礎(chǔ)疾病與異煙肼血藥濃度存在顯著的相關(guān)性；性別和NAT2的兩個(gè)位點(diǎn)的基因多態(tài)性沒(méi)有顯著相關(guān)性。國(guó)外對(duì)異煙肼代謝過(guò)程的分子生物學(xué)研究表明，NAT2*4和NAT2*15的表達(dá)會(huì)影響異煙肼的藥物濃度[14，15]；但本研究沒(méi)有觀察到這一現(xiàn)象。這可能與NAT2*4和NAT2*15在亞裔人群中的突變率較低有關(guān)。根據(jù)樣本統(tǒng)計(jì)出NAT2*4的突變率為 9.3%（9/97），NAT2*15 的突變率為4.1%（4/97）；故不排除是由于樣本量不足而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)基因位點(diǎn)與藥物暴露量之間的關(guān)系。

總之，西咸新區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，存在問(wèn)題需網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整解決；非電纜線路、裸導(dǎo)線線路、老舊設(shè)備多，需設(shè)備改造；設(shè)備自動(dòng)化建設(shè)落后，需配電自動(dòng)化改造；設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較差，需運(yùn)維人員加強(qiáng)維護(hù)。

2 改進(jìn)方案

考慮到配電網(wǎng)發(fā)展中存在的各種問(wèn)題，本文從主站信息系統(tǒng)的安全防護(hù)和饋電線路的保護(hù)配合方面進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)方案，以期對(duì)提高配電網(wǎng)的安全運(yùn)行和可靠供電起到重要的作用。

2.1 主站信息的安全防護(hù)改進(jìn)

在管理信息大區(qū)，配電自動(dòng)化主站與配電終端通信可采用“硬件防火墻+安全接入平臺(tái)+配電加密認(rèn)證裝置”的安全防護(hù)方案，如圖1所示。

圖1 “硬件防火墻+安全接入平臺(tái)+配電加密認(rèn)證裝置”方案

硬件防火墻采取訪問(wèn)控制措施，對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)流進(jìn)行有效的監(jiān)視和控制。

安全接入平臺(tái)主要包括安全接入網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)隔離組件，對(duì)外統(tǒng)一提供“安全通道、身份認(rèn)證、安全接入、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)交換”等核心功能。安全接入網(wǎng)關(guān)與配電終端采用基于數(shù)字證書(shū)的雙向認(rèn)證、密鑰協(xié)商，基于國(guó)產(chǎn)商用密碼算法建立與配電終端之間的雙向加密隧道，實(shí)現(xiàn)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)其他業(yè)務(wù)間的邏輯隔離，保障通信鏈路及傳輸數(shù)據(jù)的安全性；數(shù)據(jù)隔離組件提供雙向訪問(wèn)控制、網(wǎng)絡(luò)安全隔離、內(nèi)網(wǎng)資源保護(hù)、數(shù)據(jù)交換管理、數(shù)據(jù)內(nèi)容過(guò)濾等功能，實(shí)現(xiàn)邊界安全隔離，防止不正當(dāng)鏈接進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)直接進(jìn)行訪問(wèn)。

配電加密認(rèn)證裝置對(duì)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程升級(jí)等信息采用國(guó)產(chǎn)商用非對(duì)稱密碼算法進(jìn)行簽名操作，實(shí)現(xiàn)配電終端對(duì)配電主站的身份辨別與報(bào)文完整性的保衛(wèi)工作；對(duì)配電主站與配電終端之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用國(guó)家商用對(duì)稱密碼算法進(jìn)行加解密操作，保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 配網(wǎng)饋電線路保護(hù)配合方案

圖2 配電自動(dòng)化結(jié)構(gòu)示意圖

1）架空線路主干線開(kāi)關(guān)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)工作方式，主回路相間短路故障由變電站出線開(kāi)關(guān)切除，并重合一次切除瞬時(shí)故障，永久故障由主站系統(tǒng)集中判斷故障區(qū)段，主站下令進(jìn)行故障隔離，并恢復(fù)健全區(qū)域供電。分支開(kāi)關(guān)可采用斷路器與變電站出線開(kāi)關(guān)保護(hù)配合（速斷保護(hù)延時(shí)0.3s），實(shí)現(xiàn)故障快速隔離。

2）電纜線路環(huán)網(wǎng)柜主回路進(jìn)出線開(kāi)關(guān)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)工作方式，主回路相間短路故障由變電站出線開(kāi)關(guān)切除，由主站系統(tǒng)集中判斷故障區(qū)段，主站下令進(jìn)行故障隔離，并恢復(fù)健全區(qū)域供電。負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)采用“負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器”方案，熔斷器狀態(tài)遙信上傳主站。

3）開(kāi)關(guān)站進(jìn)線功能開(kāi)關(guān)不投保護(hù)，由變電站出線開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)切除故障。開(kāi)關(guān)站出線采用真空斷路器并和變電站出線保護(hù)能夠配合的，開(kāi)關(guān)站出線配置保護(hù)裝置，相間短路時(shí)快速隔離線路故障。

2.3 改進(jìn)成效

通過(guò)改進(jìn)方案的實(shí)施，對(duì)配電自動(dòng)化覆蓋區(qū)域的供電可靠性將會(huì)有明顯的提升。表1給出了工程實(shí)施前后各區(qū)域配電網(wǎng)數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比。改造后，A類供電區(qū)域供電可靠性完全達(dá)到99.98%以上，滿足國(guó)網(wǎng)要求，故障隔離時(shí)間由原來(lái)的1h下降到20min，配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到100%，-1校核通過(guò)率達(dá)到100%。B類供電區(qū)域供電可靠性完全達(dá)到99.98%以上，滿足國(guó)網(wǎng)要求，故障隔離時(shí)間由原來(lái)的1h下降到20min，配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到95%。C類供電區(qū)域供電可靠性完全達(dá)到99.98%以上，滿足國(guó)網(wǎng)要求，故障隔離時(shí)間由原來(lái)的1h下降到30min，配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到95%[9]。

表1 工程實(shí)施前后各區(qū)域配電網(wǎng)數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比

3 結(jié)論

實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化后，配網(wǎng)調(diào)度在第一時(shí)刻發(fā)現(xiàn)故障信息后將其進(jìn)行綜合分析，先采取切除故障線路等方式將故障隔離，并及時(shí)通報(bào)搶修人員，幫助判斷故障點(diǎn)，有效減少設(shè)備巡查時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，減少停電面積并縮減停電時(shí)間。

配電自動(dòng)化工程建成后，故障處理服務(wù)由被動(dòng)變主動(dòng)，對(duì)社會(huì)保電活動(dòng)等提供可信的技術(shù)手段和技術(shù)措施，極大減少停電次數(shù)和停電時(shí)間。通過(guò)大面積斷電快速恢復(fù)等功能，可在主電源變電站斷電時(shí)短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電，提升人民生活水平，不僅提高政府滿意度，還為社會(huì)經(jīng)濟(jì)保駕護(hù)航，有效提升供電服務(wù)水平，社會(huì)效益明顯。

[1] 劉健, 趙樹(shù)仁, 張小慶. 中國(guó)配電自動(dòng)化的進(jìn)展及若干建議[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(19): 6-10, 21.

[2] 葛少云, 季時(shí)宇, 劉洪, 等. 基于多層次協(xié)同分析的高中壓配電網(wǎng)可靠性評(píng)估[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2016, 31(19): 172-181.

[3] 徐琴, 柳勁松, 韓偉福, 等. 配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 華東電力, 2013, 41(12): 2532-2535.

[4] 高濤. 基于云計(jì)算的配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(7): 103-105.

[5] 張建華, 曾博, 張玉瑩, 等. 主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵問(wèn)題與研究展望[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(2): 13-23.

[6] 國(guó)家電網(wǎng)公司. 配電自動(dòng)化建設(shè)與改造標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[Z]. 北京: 國(guó)家電網(wǎng)公司, 2010.

[7] 徐臘元, 龐臘成, 陳彩鳳. 我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 電力設(shè)備, 2001, 2(3): 32-35.

[8] 唐明, 胡勇, 何霄鵬, 等. 配電自動(dòng)化設(shè)備通信協(xié)議的一致性測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(8): 24-27.

[9] 國(guó)家能源局, DL/T 5729—2016. 配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則[S].

Analysis and Improvement Scheme of Distribution Automation System

Zhang Shuai1Chang Nana2

(1. State Grid Xixian Power Supply Company, Xianyang, Shaanxi 712000; 2. State Grid Xianyang Power Supply Company, Xianyang, Shaanxi 712000)

Distribution network is a link that directly faces the power users in power network, and it is an important part to detect the reliability of power supply. The wide application of power distribution automation, lay the foundation for the improvement of dispatching operation control ability, fault handling ability and distribution network maintenance ability. It will also provide reliable technical means and technical measures for the social electric protection activities, which greatly reduce the number of power outages and power outage time. Based on the distribution network planning after the establishment of the Xixian power supply company, this paper analyzes the development status of the distribution network and the existing problems, and then put forward the practical and effective scheme from the aspects of the master station information and supply lines.

distribution network automation; master station information; supply lines

張 帥（1990-），男，陜西省西安市人，助理工程師，主要從事配網(wǎng)工程管理和規(guī)劃評(píng)審工作。