孫保華, 李永輝, 杜紅衛(wèi)， 張明， 馬洲俊

(1.國(guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京211106；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司，江蘇 南京211100)

0 引 言

配電網(wǎng)中的電氣一二次設(shè)備和管理系統(tǒng)通過(guò)電網(wǎng)、通信網(wǎng)兩個(gè)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和映射[1]。準(zhǔn)確可靠的配電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ图跋嚓P(guān)數(shù)據(jù)能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、檢修和供電服務(wù)提升提供關(guān)鍵支撐，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主動(dòng)搶修和故障自愈等智能化應(yīng)用[2-3]。

目前，配電網(wǎng)拓?fù)涠嗖捎萌斯ぴ赑MS系統(tǒng)中維護(hù)的方式，存在配電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ唾|(zhì)量不高等問(wèn)題[4]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)在配電網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別方面開(kāi)展了部分研究[5-9]，主要集中在依靠智能終端通過(guò)對(duì)等通信網(wǎng)絡(luò)的接力查詢(xún)來(lái)實(shí)現(xiàn)[10-11]。低壓戶(hù)變對(duì)應(yīng)關(guān)系檢測(cè)應(yīng)用等局部功能[12]。智能終端需要提前配置好對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)的上下游位置關(guān)系，在中壓線變關(guān)系拓?fù)渥R(shí)別方面研究進(jìn)展較少。

為探索以上問(wèn)題解決方案，研究者利用電力線通信信號(hào)通過(guò)配電網(wǎng)線路進(jìn)行傳感來(lái)反映一次線路拓?fù)涞奶匦訹13]。本文開(kāi)展電力線通信在配電網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別關(guān)鍵技術(shù)研究，并在南京供電公司示范應(yīng)用。

1 中壓拓?fù)渥R(shí)別

1.1 識(shí)別原理

從配電用戶(hù)變低壓400 V側(cè)產(chǎn)生特征電流脈沖，利用配電網(wǎng)電流波形的微小畸變來(lái)攜帶脈沖信息，如圖1所示。該特征電流脈沖經(jīng)10/0.4 kV配變耦合至中壓10 kV配網(wǎng)線路上，能收到該特征電流脈沖的智能終端(DTU/FTU/故指)即都在同一條10 kV線路上，從而明確了線變拓?fù)潢P(guān)系，最后主站端更新線變拓?fù)潢P(guān)系。

圖1 特征電流脈沖示意圖

1.2 識(shí)別過(guò)程

本文以圖2所示的中壓線路結(jié)構(gòu)為案例，進(jìn)行中壓拓?fù)渥R(shí)別流程的闡述，包括線路一次網(wǎng)架、二次設(shè)備安裝、通信架構(gòu)以及與主站系統(tǒng)的交互等。

圖2 中壓線路一二次設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

識(shí)別過(guò)程包括以下步驟：

(1) 由主站下發(fā)信號(hào)給用戶(hù)變1的智能配變終端TTU1。TTU1控制特征電流源產(chǎn)生電流調(diào)制脈沖，特征電流脈沖的流通路徑如圖2中虛線所示。

(2) 特征電流脈沖經(jīng)過(guò)用戶(hù)變1耦合到高壓側(cè)10 kV線路，該條10 kV線路上全部配電終端(DTU)均能檢測(cè)到此特征電流脈沖。

(3) 檢測(cè)到特征電流脈沖的全部終端(終端1～3#、故指G1#)將信息上送主站。

(4) 主站根據(jù)終端上送的信息更新實(shí)時(shí)拓?fù)洹?/p>

(5) 主站依次逐個(gè)下發(fā)信號(hào)給控制用戶(hù)變2的TTU2、用戶(hù)變3的TTU3和用戶(hù)變4的TTU4，從而完成10 kV線路和用戶(hù)變2、用戶(hù)變3、用戶(hù)變4之間的線變拓?fù)潢P(guān)系。

圖3描述了中壓拓?fù)渥R(shí)別的一般流程。

圖3 中壓拓?fù)渥R(shí)別流程圖

1.3 工程應(yīng)用

在南京供電公司主站示范，如圖4所示。拓?fù)渥R(shí)別的線路與配變的關(guān)系如果與主站現(xiàn)有拓?fù)淠Ｐ筒灰恢?，校核系統(tǒng)會(huì)在圖中用醒目標(biāo)識(shí)進(jìn)行提示，并發(fā)出相關(guān)告警提示用戶(hù)，若線變關(guān)系與現(xiàn)有拓?fù)淠Ｐ停瑒t提示一致的標(biāo)識(shí)。

圖4 中壓拓?fù)渥R(shí)別應(yīng)用案例

2 低壓拓?fù)渥R(shí)別

2.1 識(shí)別原理

低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)錇闃?shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖5所示。臺(tái)區(qū)拓?fù)鋵哟侮P(guān)系識(shí)別利用小信號(hào)注入法，TTU控制末端的信號(hào)發(fā)送模塊向臺(tái)區(qū)注入小電流信號(hào)，改變線路內(nèi)電流的幅值，通過(guò)節(jié)點(diǎn)模塊采集該特征信號(hào)，上報(bào)TTU并由TTU記錄末端模塊對(duì)應(yīng)的中間節(jié)點(diǎn)，完成整個(gè)臺(tái)區(qū)的層次關(guān)系識(shí)別。

圖5 低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)涫疽鈭D

2.2 識(shí)別過(guò)程

通過(guò)TTU、分支節(jié)點(diǎn)低壓傳感器和末端設(shè)備之間的載波通信的方式，生成二次設(shè)備之間的拓?fù)鋵哟侮P(guān)系并形成文件，臺(tái)區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及一二次設(shè)備關(guān)系如圖6所示。

圖6 低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)鋱D

當(dāng)TTU與D1通信時(shí)，要求其發(fā)生脈沖電流信號(hào)。分支箱F11K11n處、用戶(hù)總表箱Y110n處的開(kāi)關(guān)和用戶(hù)智能電表都能檢測(cè)到脈沖電流信號(hào)并上傳，TTU判斷出D1是K11n、Y110n和B11nn的上層節(jié)點(diǎn)。以此類(lèi)推，識(shí)別低壓線路的層次關(guān)系。

2.3 工程應(yīng)用

在南京公司某條10 kV線路低壓臺(tái)區(qū)進(jìn)行示范，如圖7所示。在實(shí)際應(yīng)用中，TTU每天主動(dòng)上送拓?fù)渥R(shí)別文件，主站通過(guò)獲取TTU內(nèi)部的拓?fù)湮募?，關(guān)聯(lián)后形成一次設(shè)備的拓?fù)鋵哟侮P(guān)系，并與PMS系統(tǒng)的低壓拓?fù)溥M(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，將不一致的拓?fù)湮募畔⑼扑椭凉╇姺?wù)指揮系統(tǒng)進(jìn)行檢查整改。

圖7 臺(tái)區(qū)層次關(guān)系示意圖

3 拓展應(yīng)用

3.1 線損精益化管理

在站變、線變拓?fù)潢P(guān)系明確的基礎(chǔ)上，在10/0.4 kV配電變壓器的高壓側(cè)安裝中壓電氣傳感器。不僅可以用于監(jiān)測(cè)配電線路運(yùn)行狀態(tài)，而且還可以與其下游相應(yīng)10/0.4 kV配電變壓器低壓側(cè)TTU中相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)配合，共同計(jì)算出該10/0.4 kV配電變壓器的變壓器損耗,實(shí)現(xiàn)線路損耗在線監(jiān)測(cè)的全線路覆蓋。

3.2 故障定位

對(duì)于中壓線路，在明確了站線變拓?fù)涞幕A(chǔ)上，主站向配電終端下發(fā)拓?fù)渑渲梦募?。通過(guò)邊緣終端與傳感器交互故障發(fā)生時(shí)刻的數(shù)據(jù)，智能配電終端能準(zhǔn)確判斷故障定位和故障類(lèi)型，并將故障區(qū)段信息上告主站，主站通過(guò)供服平臺(tái)下派工單至搶修人員進(jìn)行精準(zhǔn)搶修，從而實(shí)現(xiàn)中壓故障準(zhǔn)確定位，縮短線路平均搶修時(shí)長(zhǎng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于配電智能終端的拓?fù)渥R(shí)別與應(yīng)用方法，該方法有如下特點(diǎn)：

(1) 利用終端設(shè)備，在中壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)可自主校驗(yàn)識(shí)別，無(wú)需人工配置，在配電網(wǎng)拓?fù)渥兏鼤r(shí)能自動(dòng)更新拓?fù)?，提高了智能化程度?/p>

(2) 利用終端設(shè)備和智能融合開(kāi)關(guān)，自動(dòng)生成低壓拓?fù)湮募瑹o(wú)需人工配置。

(3) 可以為配電網(wǎng)智能應(yīng)用提供準(zhǔn)確的拓?fù)湫畔⒅?，?yīng)用于損精益化管理、中低壓故障定位和精準(zhǔn)搶修等場(chǎng)景，為配電網(wǎng)智能化、精益化運(yùn)維提供基礎(chǔ)支撐。