配電線路自動化系統配置及其運行方式分析

李強有

（河南電力公司駐馬店供電公司，河南 駐馬店463000）

配電作為電能發變送配中的最后一個環節，在電力生產中具有非常重要的作用。但過去由于歷史的原因，一直未得到應有的重視。隨著經濟建設的發展和人們生活水平的提高，對供電質量和供電可靠性提出了更高的要求。大規模的兩網改造結束后，配電網的布局得到優化，但要進一步提高配電網的可靠性，還必須全面實現高水平的配電網自動化。各地可根據具體情況，從配電網中的重要區域入手，優化網絡結構，分步實施，先對部分配電線路進行自動化改造，最后覆蓋全網，建立一套高水平的配電網自動化系統，從而達到提高供電質量和供電可靠性。本文就城市10kV配電網中的配電線路提出了相應的自動化方案，并分析了多電源、多回路環形供電系統的實際運行方式。

1 設計目標

配電網自動化系統的規劃設計原則是首先實現配電線路的綜合管理。系統設計目標具體如下：

1.1 提高配網系統運行可靠性，減少停電時間，縮小停電范圍，大大減少停電而導致損失；

1.2 實現對配電設備運行狀態和配網實時監控，使配網事故處理更加快捷、準確；

1.3 全面提高配網系統運行管理水平，理信息系統數據化平臺下，加強對配電設備和線路管理，使設備和線路管理更加及時、準確，提高供電設備利用率，增強供電能力；

1.4 共享系統資源，為優化決策、提高管理水平服務和配電管理工作效率；

1.5 “總體規劃，分布實施”總原則基礎上，市區范圍內逐步實現配電系統自動化；

1.6 系統方案設計以及系統實施過程中，貫徹“可靠、實用、經濟”原則，提供成熟技術和產品，保證產品（特別是現場設備）質量，保證系統穩定、可靠運行。

實現以上目標就是要優化配電線路結構和配電接線方式，合理分段，合理選擇線路自動化開關、通信設備和主站DMS軟件；實現配電線路的靈活聯絡，消除瞬時性故障，隔離永久性故障，縮小計劃檢修和故障停電范圍，減少檢修和故障停電時間，提高線路供電可靠性和配電網運行管理水平，降低線路維護工作量和運行費用。具體功能包括設備定位與管理、運行操作管理、事故預想與故障診斷、故障隔離與轉供、線路的局部跟蹤與動態著色、臨時網絡修改等。

2 系統結構

配電線路自動化系統由主站DMS系統、通信系統與設備線路自動化開關組成。

2.1 主站DMS

主站DMS軟件包括SCADA、AM/FM/GIS、故障自動隔離和轉供系統及高級應用軟件。系統采用開放式平臺，具有靈活方便的圖形界面，可縱、橫向集成。SCADA實現配電線路遙測、遙信、遙控及報警、監視、操作模擬、數據記錄與分析，并具有以GIS為支撐平臺的相應功能。自動地圖AM、設備管理FM和地理信息系統GIS可將數字化的供電區域地圖和配電線路設備的地理位置與電力設備的參數、運行狀況等數據一一對應，實現配電線路信息地理化、運行數據可視化和實時性，便于配電線路的運行管理。故障自動隔離和轉供系統可在故障后迅速判斷故障區段，隔離故障區域，并根據系統運行狀況自動產生負荷轉移供電方案，恢復對配電線路非故障段正常供電。高級應用軟件可完成潮流計算、短路電流計算、網絡重構與停電方案分析，開關操作拓撲識別與著色。主站DMS基本硬件配置為PC工控機，光纖Modem和通信口以及輸入輸出設備(大屏幕彩顯、打印機等)。

2.2 通信系統

通信系統的通信方式采用主從、雙環形結構的光纖通信方式，具有眾所周知的優點。雙光纖環結構保留了環形結構節省光纜的優點，克服了環形結構中光纜任一點故障影響系統運行的缺點，具有自愈能力。整個通信系統包括主站端主機Modem和若干FTU配置的從機Modem，每一個Modem均有兩對光纖收發口，并通過兩根光纖串接成雙光纖通信環(主環與副環)。正常情況下兩個環都工作，信號在兩個環中以相反的方向同時傳輸。環中任一處光纜或光纖Modem發生故障，光信號從故障點兩側的光纖Modem處自動從另一個環中返回，保證通信的正常運行。

通信規約采用較適合配電網的DNP3.0，也可根據實際情況采用其他的通信規約。

2.3 線路自動化開關

線路自動化開關可考慮采用重合器、自動配電開關(自動重合分段器)，也可采用柱上SF6開關和真空開關配用相應的控制系統。根據各配電網的特點，并充分考慮今后配電網絡的發展和設備的升級能力，線路開關采用柱上SF6開關或柱上真空開關為宜。因為這兩種開關都具備開斷短路電流的能力，對本級故障段可由線路開關自身完成開斷功能，減少線路停電機會；而且這兩種開關運行時間長，有一定的運行經驗。

線路開關配用FTU構成線路自動化開關。FTU可進行網絡控制，帶有遠動通信接口，從而可實現遙測、遙信和遙控，支持多種通信方式，還可實現各種電量測量、負荷與開關動作次數記錄，并提供編程接口和接口軟件，等等。配電線路自動化系統所需的信息通過各FTU采集后經通信系統上傳主站，主站的控制命令又經通信系統下達給各FTU執行。另外，FTU還可自動監測開關的磨損狀況，必要時上報主站，調度值班員可據此安排檢修計劃，從而避免檢修的盲目性，減少計劃檢修時間，縮小計劃檢修范圍。

3 運行方式分析

配電線路正常運行時，線路自動化開關的FTU持續檢測和記錄開關狀態，線路電流、電壓等，并計算出功率因數、有功功率、無功功率等運行參數。當開關狀態、線路參數出現異常時，FTU經通信系統將異常信息上報主站。主站DMS系統每隔一定時間輪詢線路上的FTU，將查詢到的信息刷新實時數據庫并最終存入歷史數據庫。調度值班員可在主站大屏幕顯示器上的以區域地圖為背景的電氣設備位置圖上查詢這些數據，并可直接遙控操作各線路開關，改變系統運行方式。當配電線路發生故障時，主站DMS系統收到FTU或變電站斷路器的故障信息后啟動故障檢測、隔離和負荷轉供系統并報警，巡檢相關FTU的事件記錄及其它信息，自動判斷故障隔離和非故障段負荷轉供方案，并進行模擬校核，最后提請調度值班員遙控操作或由主站DMS系統自動實施。

4 結語

本配電線路自動化方案適用于各種供電方式的配電線路，能實施故障線路自動隔離、非故障段供電的自動恢復，大大提高配電線路供電可靠率和運行自動化；主站系統的開放式平臺，可兼容其他高級應用軟件，可縱、橫向集成，實現對上一級系統的通信接口，支持變電站綜合自動化系統；FTU的開關磨損狀況監測功能，提供了合理安排檢修計劃的依據。如再配以故障點定位系統，則可在故障后很短時間內實現故障分支和故障點定位，不僅能排除永久性故障，而且能消除瞬時性故障所反映的故障隱患，確保配電線路安全運行。

[1]馮德,侯躍.配電線路自動化技術介紹[J].內蒙古電力技術,2002-12-30.