自動化技術在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的應用

夏書軍 程志武 周曉東

（1、哈爾濱市阿城電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150300 2、黑龍江省蘭西縣電業(yè)局，黑龍江 蘭西 151500）

我國電力系統(tǒng)自動化在發(fā)電廠、變電站、高壓網(wǎng)絡、電力調(diào)度等方面都有較好的發(fā)展和應用，但是在配電網(wǎng)絡方面還較為滯后，這是由于我國電力建設資金短缺，長期以來側(cè)重電源和大電網(wǎng)建設的緣故，使配電網(wǎng)絡技術發(fā)展受到嚴重的影響。設備落后、不安全的因素較多等狀況，造成了配電網(wǎng)用電質(zhì)量及供電可靠性方面較難滿足要求。近幾年來，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，各種新電器廣泛應用于生活、生產(chǎn)，給人類帶來了巨大的便利，但同時，也使人類社會對電的依賴日益加深。電力作為一種商品進入市場，配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營者必須考慮的主要問題。國家電力公司為規(guī)范電力公司的運作，真正體現(xiàn)服務人民的企業(yè)宗旨，對電能質(zhì)量提出了較高的要求，尤其對供電可靠性制定了明文規(guī)定：一般城市地區(qū)為99.96%，使每戶年平均停電時間不大于3.5h；重要城市中心區(qū)應達99.99%，每戶年平均停電時間不大于53min。對照這一標準，我們還有很大差距。因此加快配電網(wǎng)自動化的建設與應用，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個關鍵環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)上述目標的重要內(nèi)容。

城市配電自動化的內(nèi)容是對城域所轄的全部柱上開關、開閉所、配電變壓器進行監(jiān)控和協(xié)調(diào)，既要有實現(xiàn)FTU 的三遙功能，又要具備對故障的識別和控制功能，從而配合配電自動化主站實現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)運行中的工況監(jiān)測、網(wǎng)絡重構(gòu)、優(yōu)化運行。由此，配電自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應當是一個分層、分級、分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應遵循開放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設計。按照一個城區(qū)全部實施設計，系統(tǒng)必須將變電站級作為一個完整的通信、控制分層；系統(tǒng)整體設計可分為配調(diào)中心層、變電站層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層。

1 配電自動化實施目的

配電自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造工程。長期以來配電網(wǎng)建設不受重視，結(jié)構(gòu)薄弱，供配電能力低。國家出臺的城網(wǎng)改造政策，提出要積極穩(wěn)步推進配電自動化。配電自動化實現(xiàn)的目標可以歸結(jié)為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實提高電能質(zhì)量，確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電；提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力；實現(xiàn)配電管理自動化，對多項管理過程提供信息支持，改善服務；提高管理水平和勞動生產(chǎn)率；減少運行維護費用和各種損耗，實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟運行；提高勞動生產(chǎn)率及服務質(zhì)量，為電力市場改革打下良好的技術基礎。

2 配電自動化的實施原則

配電自動化是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分，電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上，配點網(wǎng)自動化應面向用戶并適應經(jīng)濟發(fā)展水平。日本在20 世紀80年代，已完成了計算機系統(tǒng)與配電設備結(jié)合的配電自動化系統(tǒng)，主要城市的配電網(wǎng)絡上投入運行，使得電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高，日本1996～1997年度平均每戶停電0.1 次，每次平均8min，可靠性居全球之首。

1998年我國投巨資進行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造。由于我國對電力是國家壟斷經(jīng)營，尚未真正實現(xiàn)電力市場化，各地發(fā)展很不平衡，因此配電自動化系統(tǒng)實施的目的必須適應終端用戶的需求，而這種需求會因不同用戶、因地、因行業(yè)而異隨時變化。如果全面的實施配電自動化，應綜合考慮，對于提高供電可靠性，應將它看作一個長期的市場行為。供電可靠性的提高是一個受多種因素制約、用多種手段有效協(xié)作后的結(jié)果，尤其依賴于系統(tǒng)管理水平的提高。故應將改造的重點轉(zhuǎn)為采用各種綜合手段提高供電質(zhì)量，如采用不停電施工減少計劃停電；開發(fā)應用配電自動化設備，實現(xiàn)遠方監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)，消除操作中人為因素可能導致的錯誤。供電企業(yè)在實施配電自動化時，也應首先研究客戶長期的、變化的、潛在的需求，按現(xiàn)代的營銷模式做市場調(diào)查、顧客群細分等，將配電自動化的實施同時作為整個電力營銷策略中的環(huán)節(jié)之一；其次，量力而行，綜合企業(yè)內(nèi)已有的線路網(wǎng)絡水平、調(diào)度自動化和變電站（開閉所）自動化水平、人員素質(zhì)，制定實施的進度和規(guī)模。

3 配電網(wǎng)自動化模式方案

3.1 變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案

由變電站出線保護開關和饋線開關相配合，并由兩個電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案。也就是說優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)“手拉手”，變電站出線保護開關具有多次重合功能，重合命令由微機控制，線路開關具有自動操作和遙控操作功能，通信及開關具有自動操作和遙控操作功能，通信及遠動裝置，事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由微機一次完成。設備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷，確認故障范圍后，發(fā)令使故障段開關斷開。

3.2 自動重合器方案

此方案是將兩電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段數(shù)，每段線路由相鄰的兩側(cè)重合器作保護。故障時，由上一級重合器開斷故障，盡可能避免由變電站斷路器行分合。當任一段故障時，應使故障段兩端重合器分斷，對故障進行隔離，線路分支線故障由重合器與分斷器動作次數(shù)相配合來切除。

3.3 自動重合分段器方案

每段事故由自動重合分段器根據(jù)關合故障時間來判斷。此方案在時間設置上，應保證變電站內(nèi)斷路器跳開后，線路斷路器再延時斷開。然后站內(nèi)斷路器進行重合，保證從電源側(cè)向負荷側(cè)送電，當再次合上故障點時，站內(nèi)斷路器再次跳開，同時故障點兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開，確保再次送電成功。

3.4 饋線自動化模式

就地控制模式，即利用重合器加分斷器的方式實現(xiàn)；計算機集中監(jiān)控模式，即設立控制中心，饋線上各個自動終端采集的信息通過一定的通信通道遠傳回主站。在有故障的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進行分析判斷，切除故障段并實施恢復供電的方案；就地與遠方監(jiān)控混合模式，采用斷路器（重合器），智能型負荷開關，并且各自動化開關具有遠方通信能力。這種方案可以及時、準確地切除故障，恢復非故障段供電，同時還可以接受遠方監(jiān)控，配電網(wǎng)高度可以積極參與網(wǎng)絡優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。

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[3]陳亮.中低壓配電網(wǎng)的自動化系統(tǒng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008，（6）.