陳海權(quán)

（中國水利水電第一工程局有限公司 吉林省長春市 130000）

1 非洲城市配網(wǎng)存在的問題

以埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴為例，闡述非洲新興城市的配電網(wǎng)主要存在的問題：

（1）設(shè)備陳舊，容量不足。老城區(qū)的配電設(shè)備都已運行多年，設(shè)備使用年限較久，隨著負荷的日益增大，很多設(shè)備存在過負荷運行的情況，變壓器的損耗增大，進一步加劇了負荷過載；同時系統(tǒng)中的配電線路存在老化現(xiàn)象，絕緣降低，這對配網(wǎng)的運行是極不安全的，使得供電中斷經(jīng)常發(fā)生。

（2）配電網(wǎng)絡(luò)不規(guī)范。配網(wǎng)線路不規(guī)范，架空線路不斷擴張，容易造成短路，供電可靠性低；網(wǎng)絡(luò)中缺少環(huán)網(wǎng)柜等隔離設(shè)備，設(shè)備或者線路發(fā)生故障時停電范圍大。同時，由于高壓變電站規(guī)劃不合理，導(dǎo)致很多中壓配電線路距離過長，末端壓降降低，嚴重時有些電器設(shè)備無法正常使用，同時線損大，造成資源浪費[1]。

（3）配電系統(tǒng)缺少無功補償裝置。配網(wǎng)中負荷波動大，電壓不穩(wěn)定，由于缺少無功補償裝置，缺少無功支撐，無法提供系統(tǒng)需要的無功補償，所以無法維持電壓穩(wěn)定，供電可靠性差。

（4）三相負荷不平衡。配變?nèi)嘭摵刹黄胶獾那闆r普遍存在，影響變壓器出力，損耗增加，嚴重的時候存在變壓器燒毀的情況。

（5）缺少自動化設(shè)備。由于缺少自動化設(shè)備，運行人員無法獲得配電主要設(shè)備的運行參數(shù)，無法獲知設(shè)備的運行情況，無法掌握整個配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。

2 非洲城市配網(wǎng)改造升級的步驟

根據(jù)非洲城市配網(wǎng)存在的問題，分以下幾個步驟升級配網(wǎng)系統(tǒng)，提高供電可靠性：

（1）將老舊配電變壓器，容量偏低的配電變壓器更換升級成容量大的變壓器。

（2）將載荷低的線路，老化的線路更換成載荷高的線路導(dǎo)線。

（3）在重要節(jié)點安裝環(huán)網(wǎng)柜并配置DTU 等自動化終端設(shè)備，滿足環(huán)網(wǎng)柜數(shù)據(jù)采集上送。

（4）在供電距離較長的線路的重要節(jié)點安裝無功補償裝置并安裝FTU 終端設(shè)備，在重要聯(lián)絡(luò)線上安裝重合器。

（5）安裝通訊網(wǎng)絡(luò)，在重要的環(huán)網(wǎng)柜站點間安裝光纖網(wǎng)絡(luò)，偏遠的地方采用租用GPRS 公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。

（6）安裝配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，實時監(jiān)視全網(wǎng)運行狀態(tài)，并預(yù)測潮流，優(yōu)化運行方式，合理規(guī)劃電網(wǎng)擴容，提高供電能力。

（7）實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的高級應(yīng)用，逐步實現(xiàn)饋線自動化，提高供電可靠性；實現(xiàn)GIS 地理信息系統(tǒng)的維護，方便運行人員進行系統(tǒng)維護和擴容；實現(xiàn)配網(wǎng)規(guī)劃軟件，方便配網(wǎng)系統(tǒng)的后續(xù)規(guī)劃。

3 配網(wǎng)自動化設(shè)備的主要作用

以埃塞俄比亞城網(wǎng)改造項目為例，說明配網(wǎng)自動化設(shè)備在配網(wǎng)改造升級項目中的主要作用：

3.1 改造配網(wǎng)中的環(huán)網(wǎng)柜，安裝DTU，提高自動化水平

環(huán)網(wǎng)柜安裝DTU 終端，將環(huán)網(wǎng)柜各個間隔的運行參數(shù)實時通過RTU 規(guī)約采用微波或者GPRS 的通訊方式傳送到配網(wǎng)自動化主站，用于配網(wǎng)自動化高級應(yīng)用軟件分析的數(shù)據(jù)來源，執(zhí)行來自配網(wǎng)自動化主站的分閘或者合閘命令；DTU 還配置了保護功能，當被保護間隔發(fā)生故障時能夠快速切除故障；安裝了DTU 的環(huán)網(wǎng)柜，大大提高了系統(tǒng)的智能化，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供實時的數(shù)據(jù)，使運行工程師在主控室SCADA 系統(tǒng)中監(jiān)視和控制環(huán)網(wǎng)柜，大大提高了系統(tǒng)運行的便捷性、高效性；當故障發(fā)生時，環(huán)網(wǎng)柜可以快速切除故障，保證非故障區(qū)域的正常供電，提高了系統(tǒng)的可靠性；DTU能夠使環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)實現(xiàn)遠程控制操作，這是饋線自動化的基礎(chǔ)和實現(xiàn)的必要條件，提高了系統(tǒng)的智能化水平。

3.2 安裝FTU設(shè)備，提高自動化水平

改造柱上開關(guān)、分段開關(guān)，安裝FTU 設(shè)備，實時采集開關(guān)的運行數(shù)據(jù)并上傳到配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，執(zhí)行配網(wǎng)自動化系統(tǒng)下發(fā)的分合開關(guān)的命令，F(xiàn)TU 設(shè)備的安裝，能夠通過配網(wǎng)主控制室對開關(guān)進行分合，滿足運行工況的切換。

3.3 安裝自動無功補償設(shè)備，提高供電可靠性

安裝無功補償裝置并安裝FTU 設(shè)備，采集數(shù)據(jù)并上傳到配網(wǎng)自動化系統(tǒng)；控制室運行工程師可以遠程監(jiān)視電壓水平，無功情況并能夠遠程操控FTU 實現(xiàn)無功補償裝置的自動投切，提高了供電可靠性。

3.4 安裝智能電表，提高智能化水平

安裝智能電表，通過GPRS 無線通訊的方式上傳到配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，用于計量統(tǒng)計，同時計量數(shù)據(jù)也是線損軟件計算所必需的，系統(tǒng)規(guī)劃軟件也需要計量數(shù)據(jù)，智能電表的安裝提高了系統(tǒng)的智能化水平。

3.5 安裝就地重合器，提高供電可靠性

安裝就地重合器，在重要的聯(lián)絡(luò)線上安裝就地重合器，不需要配電主站的控制，也可不需要通信，在配電網(wǎng)發(fā)生故障時，通過開關(guān)動作時序配合隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，在有通信時上報處理過程及結(jié)果，大大提高了供電可靠性。

3.6 安裝故障指示器，提高供電效率

安裝故障指示器，故障指示器主要用在環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)中，特別是大量使用環(huán)網(wǎng)負荷開關(guān)的系統(tǒng)中，如果下一級配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生了短路故障或接地故障，上一級的供電系統(tǒng)必須在規(guī)定的時間內(nèi)進行分斷，以防止發(fā)生重大事故。通過使用故障指示器可以標出發(fā)生故障的部分。維修人員根據(jù)此指示器的報警信號迅速找到發(fā)生故障的區(qū)段，分斷開故障區(qū)段，從而及時恢復(fù)無故障區(qū)段的供電，可節(jié)約大量的工作時間，減少停電時間和停電范圍。

3.7 安裝配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的自動化水平

（1）數(shù)據(jù)監(jiān)視與采集功能（SCADA）；DTU、FTU、智能電表等終端設(shè)備將數(shù)據(jù)通過通訊設(shè)備上傳到控制中心，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的SCADA 功能；運行人員可以通過SCADA 的數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，根據(jù)潮流分布情況實時調(diào)整運行方式，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。SCADA 還具有歷史數(shù)據(jù)存儲、故障重現(xiàn)、事件記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、操作權(quán)限管理等功能，大大提高了系統(tǒng)的自動化運行水平。

（2）實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)功能（GIS）；GIS 系統(tǒng)是通過圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將地理空間數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)的特征，以一定的格式輸入、存儲、查詢、分析和輸出空間圖形及其屬性數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)提供對配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種設(shè)備、電網(wǎng)拓撲、配網(wǎng)線路的檔案資料和工程圖紙的編輯維護工具，可以方便的進行數(shù)據(jù)的錄入、修改和增刪。GIS 系統(tǒng)的應(yīng)用，大大方便了運行人員進行系統(tǒng)的維護和拓展，提高了系統(tǒng)的智能化水平。

（3）實現(xiàn)線損統(tǒng)計和管理功能；系統(tǒng)通過采集的線路和用戶的計量數(shù)據(jù)得出實際的線損數(shù)據(jù)；并根據(jù)拓撲結(jié)計算出理論的線損值。對于線損較高的線路，進行針對性的查找故障，對線路進行改造以及做好防止竊電的措施。線損統(tǒng)計軟件的應(yīng)用能夠協(xié)助故障排查，提高配網(wǎng)系統(tǒng)的運行效率。

（4）實現(xiàn)饋線自動化功能，精確定位故障，減小故障停電范圍，提高系統(tǒng)的可用性。饋線自動化DA 功能實現(xiàn)饋線故障的檢測、定位、隔離與恢復(fù)，其基本功能是根據(jù)配電SCADA 系統(tǒng)采集的開關(guān)跳閘信息、保護動作信息和故障指示信息，對配電饋線上發(fā)生的故障進行實時分析和判斷，并提出正確有效的停電恢復(fù)策略，幫助調(diào)度員準確確定故障位置，完成故障診斷，隔離故障區(qū)域，并盡量恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，將故障損失降到最低。饋線自動化功能能夠大大提高系統(tǒng)的供電可用率和經(jīng)濟性，降低因故障停電而產(chǎn)生的損失。

（5）實現(xiàn)電壓無功控制功能，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通過FTU 投切電容器增減無功容量，提高供電功率因數(shù)，減少系統(tǒng)的損耗，減少中低壓母線中的電壓振蕩，穩(wěn)定電壓，提高電壓質(zhì)量，提高系統(tǒng)的供電可靠性。

（6）設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)集成資產(chǎn)管理功能，將系統(tǒng)中的設(shè)備進行分類登記并編入數(shù)據(jù)庫，使運行人員能夠根據(jù)一定的規(guī)則進行分類檢索，方便運行人員對設(shè)備資產(chǎn)情況的掌握，能夠及時識別出需要檢查和退役的設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

3.8 配套電話報修系統(tǒng)，提高供電服務(wù)水平

該系統(tǒng)能夠大大提高配電公司的服務(wù)水平，系統(tǒng)主要為客戶提供故障報修的平臺，通過撥打電話，即可申請報修，這種方式可以提高工作的效率，幫助客戶更快的解決問題。在建立電話保修客戶服務(wù)系統(tǒng)后，配網(wǎng)公司形成了新的客服體系，保證電力系統(tǒng)各項業(yè)務(wù)更加穩(wěn)定的運行，提高服務(wù)質(zhì)量，提高客戶的滿意度。電話報修系統(tǒng)可以提供更多業(yè)務(wù)，除了故障報修，還提供信息查詢、投訴建議等，提高了系統(tǒng)的便捷性。

3.9 配網(wǎng)規(guī)劃軟件

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)集成了配網(wǎng)規(guī)劃軟件，該軟件可以提高電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟性、合理性，通過對長期歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析以及對實時運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測管理，同時利用采集的智能電表的電能計量數(shù)據(jù)進行動態(tài)分析，提出基于歷史數(shù)據(jù)的規(guī)劃模型，隨著歷史數(shù)據(jù)的積累和推演，配網(wǎng)規(guī)劃模型也不斷更新和升級。智能配網(wǎng)規(guī)劃軟件的使用能夠大大提高配網(wǎng)擴容、升級和改造的規(guī)劃能力，提前做好應(yīng)對，保障供電可靠性；能夠?qū)U容設(shè)備的選型配置合理的裕度，既避免選型容量不夠，也避免選型裕度過大而浪費。同時通過規(guī)劃軟件緩解負荷不平衡的情況。配網(wǎng)自動化設(shè)備和系統(tǒng)能夠大大提高城市配網(wǎng)的供電能力、供電可靠性，提高配網(wǎng)的運行管理水平，所以在城市配電網(wǎng)改造過程中一定要同步改造配網(wǎng)自動化終端設(shè)備以及安裝配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，這種方式將在城市配網(wǎng)改造升級項目中得到廣泛的應(yīng)用。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1：配網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

在實際的工程經(jīng)驗中，我埃塞俄比亞亞的斯亞貝巴城市電網(wǎng)改造升級項目廣泛使用了帶DTU 的環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，安裝了FTU 和智能電表等設(shè)備，配備了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，項目完成后使改造區(qū)域的供電可靠性得到了大大的提升。