農網配電自動化的試點建設與創新

金曉

摘 要：配電自動化是堅強智能電網建設的重要組成部分。2009年11月國家電網公司啟動立項了“農村智能配電網關鍵技術應用研究”的科學技術項目，賀蘭縣供電局作為全國8個建設農網智能化工程試點單位之一，進行了農網配電自動化的試點建設與創新工作，并于2011年12月1日順利通過國網驗收。賀蘭農網配電自動化試點工程緊緊圍繞國網公司堅強智能電網和“五大”體系建設，建設“信息化、自動化、互動化”為特征的堅強智能配電網，全面提高配電網的安全管控能力和運行管理水平，積極探索配電網運行管理新道路，不斷提升企業經濟效益和社會效益。

關鍵詞：農網；配電自動化；智能；試點

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0079-03

1 項目概述

1.1 試點區域配網現狀

賀蘭農網配電自動化試點區域共選取6條線路進行試點建設。其中，縣城電網選取賀蘭變528習崗線、習崗變533習城線、習崗變545習桃線、賀蘭變511縣城線；農村電網選取立崗變511民樂線、潘昶變514幸福線。所選6條農網10 kV線路結構簡單，整體運行水平良好，很少出現斷路器跳閘事故。負荷分布均勻，平均負荷都在導線允許的負荷范圍之內，且均能在未來5年內滿足用戶用電負荷增長的需求。

所選試點線路均為單環網線路，線路聯絡點少，運行方式簡單，不能完全實現負荷互帶，線路分段不合理。農網供電線路線路過長，功率因數低，且倒負荷過程中出現線路末端電壓低的情況。部分環網柜、分支箱出線無控制設備，不帶電操機構，部分開關為DW4-10型油開關和機械機構真空開關，開關機構容易卡澀，故障率高，切斷故障可靠性低。故障指示器少，查找故障困難，造成故障停電時間較長。

1.2 試點工程建設規模

賀蘭農網配電自動化試點工程項目包括配電設備設施改造、配電自動化系統建設和配電通信系統建設，項目計劃總投資為2 035.91萬元。對試點區域內不滿足配電自動化要求的27座電纜環網柜、分支箱，24臺不滿足配電自動化的柱上開關進行配電自動化改造和部分更換，加裝92套故障指示器；配電自動化主站系統融入銀川配電自動化主站系統，具備配電自動化基本應用功能、饋線自動化和配電高級應用等功能；在試點工程涉及的4座變電站內建設4套配電子站，在27座環網柜、24臺柱上開關處加裝51套配電終端；配網自動化系統主站與子站之間通信利用銀川局現有的4級骨干通信傳輸網光纖環網實現，子站和終端之間的通信，采用McWiLL無線專網通信技術。配套建設通信基站5座，無線通信終端模塊51套，實現了試點區域內配電自動化終端通信的全覆蓋。

2 項目建設情況

2.1 項目組織實施

賀蘭農網智能化工程從項目審批、建設程序、資金管理、工程建設質量等方面都嚴格按基建程序進行全過程管理。先后完成了方案上報、可研批復、初設批復、ERP物資上線、物資招投標、合同簽訂等環節，確保了不但在技術上引領縣級供電企業發展，更使工程管理成為樣板。

同時，銀川供電局開始組織主站系統、通信系統、現場運行等不同專業的工作人員開展培訓工作，尤其國網公司和寧夏電力公司分期、分批組織了多次專題培訓，極大的提高了賀蘭縣供電局各專業人員的技能水平，并且本次賀蘭配電自動化系統建設涉及面廣，參與人員眾多，工程的實施為賀蘭縣供電局培養了大批專業過硬的技術人員。經過各級人員的持續努力工作，試點工程于2011年1月順利完工，創造了“賀蘭速度”。

2.2 配電設備設施改造

改造完成后，賀蘭縣城線路以電纜環網為主，電纜化率72.5%。電纜線路為單環網多聯絡結構，架空線路采用多分段多聯絡的接線形式，線路聯絡率100%。

本次試點工程賀蘭縣供電局強化環網柜在網絡中的聯絡組網作用，合理分級配置，完善分支保護，將故障隔離在最小范圍。對開關、環網柜等設備進行改造，更換及新增柱上開關11臺開關；更換9臺環網柜，4臺電纜分支箱，新增電纜環網柜1臺，拆除電纜分支箱1臺；安裝故障指示器92套。負荷接入主要采用SF6負荷開關加熔斷器的組合電器配置的分支箱，簡化配網結構。架空線路分段和聯絡控制設備選用防污、防塵的全密封重合器和負荷開關，分支控制設備按照負荷大小選擇高可靠性的跌落式熔斷器，確保分支故障迅速隔離，輔以通信型架空線路故障指示器，實現故障定位。對改造區域內的兩條農網線路開展10 kV線路無功補償，提高了供電質量。通過網絡優化，增設電源線路等手段，完善網絡結構，對部分負荷較大的線路進行負荷調整或分流，實現了線路N-1率達到100%。

2.3 配電自動化系統建設

賀蘭縣農網配電自動化系統最終建成三層體系結構：配網自動化主站層、子站層和配網自動化終端層。

配電自動化終端設備改造加裝饋線終端51臺，子站設置4套。

賀蘭農網的主站系統利用建成的銀川配電自動化主站系統，設立在銀川供電局調度大樓內，賀蘭縣供電局不再單獨建設主站，僅設監控工作站。

配電自動化主站系統采用了國電南瑞的open3200配網自動化系統，選用IBM公司生產的服務器和工作站，其中：IBM P550數據庫服務器2臺；IBM DS4700磁盤陣列1套；IBM P550前置采集服務器2臺；IBM P550公網采集服務器2臺；IBM P570 SCADA服務器2臺；IBM P570 WEB服務器2臺；IBM P550數據接口服務器；IBM P550高級應用服務器；另外還有10臺工作站分別用作調度員工作站、配網計劃檢修工作站和系統維護工作站。

主要功能實現了廣域分布式數據采集（即配電自動化的“三遙”功能）、配網實時監控與操作、配網饋線自動化功能、配網調度作業管理功能、安全WEB數據發布、配網自動化高級應用及IEB信息集成與交換總線。

配電“三遙”終端安裝涉及6條線路的27個環網柜、分支箱，24臺柱上開關，實現了試點區域配電自動化的全覆蓋。系統根據配電終端或故障指示器檢測到的故障報警，結合繼電保護信號，啟動故障處理程序，確定故障類型和發生位置。在自動推出的配網單線圖上，通過網絡動態拓撲著色的方式明確故障區段。根據配電網的運行狀態和必要的約束判斷條件生成網絡重構方案，調度人員可根據現場設備條件，選擇手動、半自動或自動方式進行故障隔離并恢復供電。

2.4 配電通信系統建設

配網自動化系統主站與子站之間通信利用銀川供電局現有的4級骨干通信傳輸網光纖環網實現，子站和終端之間的通信，結合農村電網點多，面廣，鋪設光纖難度大的實際情況，采用McWiLL無線專網通信技術。配套建設通信基站5座，無線通信終端模塊51套，如圖1所示。

McWiLL通信傳輸模塊通過RJ45網口、RS232、RS485等接口和電表、FTU＼TDU＼TTU等進行連接，FTU＼TDU＼TTU的數據通過McWiLL終端傳輸模塊傳送到基站，基站通過IP端口把數據轉發SDH光纖通信網絡到達功能型主站上。功能型主站通過基站和終端的無線傳輸控制DTU。

賀蘭農網自動化通信工程是一次大規模的McWiLL無線專網技術在配電自動化的實際應用。結合農村地勢特點和電網終端設備點多面廣的實際情況，采用McWiLL無線專網技術，服務于配電自動化，覆蓋全部配網終端設備、子站設備，建設安全、可靠的通信網絡。保證信息傳輸的安全性、可靠性、實時性與高速性。全面升級配網調度通信網系統，提升配網自動化支撐系統的科技含量，節約了大量通信通道建設成本。積累了農村電網通信建設典型經驗。

采用McWiLL無線專網通信系統，變電站到環網柜無線專網通道建設的完成實現了光纖通信網的向下延伸，實現試點線路McWiLL無線專網全覆蓋。

2.5 管理體系建設

2011年1月7日賀蘭配電自動化系統上線運行，為響應國網公司“三集五大”的管理模式，銀川供電局成立電網調控中心，實現電網調度運行與主、配網設備監控一體化；以220 kV變電站為依托，按照網架結構和供電區域的特點，設置3個變電運行維護操作站；賀蘭供電區域35 kV及以上變電站運行維護由新城運維站負責；賀蘭縣供電局整合原有生產人員，負責配網運行檢修工作。銀川供電局“調控一體化”運行管理模式步入全面運行階段，目的是以配電自動化系統為依托，探索配電網運行管理的新模式。

為進一步發揮配電自動化系統的技術支撐作用，加強配電網設備運行監控管理的規范化，保證調控一體化工作的有序開展，編制完成《銀川配電自動化系統運行維護管理標準》、《銀川地區自動化系統信息接入規范》、《銀川電網調控中心管理規定》、《賀蘭配電自動化運維管理規定》等規定和標準，同時按照專業化管理的原則，在調度通信所成立自動化班，負責配電自動化系統主站與子站系統的日常運行維護工作；按照屬地化管理的原則，由賀蘭縣供電局負責配電自動化終端設備和現場通信設備的運行維護，為銀川局農網后續配電自動化建設和其他地區試點開展提供指導和借鑒。

3 效益分析

3.1 經濟效益

①提高供電可靠性。通過配電自動化試點工程建設，實現饋線故障處理，可以迅速定位故障點，隔離非故障區域，有效控制故障范圍和時間。同時，配電自動化設備的使用將大大提高倒閘操作的效率，減少配合及人工倒閘操作時間，減少由于停送電操作引起的無謂停電，提高供電可靠率。試點區域供電可靠率預計達到99.92%，減少戶均停電時間3.5h。

②配電自動化的降損效益。實施配電自動化后，可以優化網架結構，合理控制負荷，調整運行方式，使線路損耗降至最低，配電自動化實施完成后，電壓合格率由98.36%，提高至99.51%，10 kV線損率由11.1%降至6.5%。

③配電網自動化提高設備利用率效益。通過試點工程的實施以及潮流計算、負荷轉供、經濟運行等配電自動化高級功能的后續開發應用，進一步優化配變、線路負荷，將提高配變及線路負載率，一次設備利用率水平也將得到改善，有效減輕重、過載問題，緩解電網投資建設壓力。

④降低年運行維護成本。配電自動化的建設實現了配電網設備信息的采集與監控，大部分負荷測量和開關倒閘操作等工作都不再依賴人工到場進行，減少了日常運行維護成本。試點工程開發饋線故障處理功能實現故障的定位與隔離，一方面故障檢測和搶修時間都將大大縮短，另一方面故障搶修所需的人、車、工器具等支出也將明顯減少。

3.2 管理效益

①提高工作效率。實現配電自動化后，特別是實現數據集成共享后，主站可以充分利用各個應用功能來自動分析和處理各項管理事務，如報表統計、缺陷處理、停電管理等等，大大減少了人工參與量，不但提高了工作速度，也提高了工作的正確性。

②實現配網精細化管理。配電自動化改造完成后實現了調度、運行監視、遙控操作、事故搶修等業務的集中管理，實現了配網集約化、精細化管理，更有利于專業化管理，提升農網管理水平。

③提升配電運行人員專業技能水平。配電自動化系統建設應用了最新的計算機、通信等專業技術，配網生產運行技術含量大幅提升，極大促進了配電生產人員的技能水平。銀川供電局組織開展形式多樣的專業技術培訓和講座，內容涵蓋自動化主站系統、通信系統、現場運行等專業。通過培訓，提高了配電專業人員的業務水平。

3.3 社會效益

建設配電自動化工程能夠提高賀蘭縣的供電可靠性，提升電力公司社會服務形象，其帶來的社會效益是巨大的。

①拉動經濟，促進產業發展。賀蘭縣試點區域是寧夏賀蘭重要的商業、行政中心，兩條農村線路供電范圍還規劃了國家級工業開發區，實現配電自動化后，可以提高供電可靠性，改善電能質量，避免電能質量問題給工商業用戶帶來損失，產生可觀的經濟效益，并實現間接經濟效益。

可靠性和供電質量的提高，促進了家用電器的發展，增加了全社會用電量和人均用電量，促進了人民生活水平提高和經濟社會發展。

②資源利用，節能減排。賀蘭試點工程實施有效降低線損，節能減排，服務低碳社會。據統計，每節約1度電可減少0.997kg二氧化碳的排放，而試點區域實現配電自動化后每年可降低線損約28.565萬kWh，可以減少二氧化碳排放約285 t，并減少大量由于發電而產生的碳粉塵、二氧化硫等有害物質排放。

4 結 語

賀蘭農網智能化項目配電自動化單項試點工程的開展，立足農村供電特點和需求，通過研究解決農網智能化建設中的基礎性關鍵技術問題，組織實施農村智能配電網試點工程，探索西北農網配電自動化典型建設模式和配調一體化管理模式優化方案，為寧夏農村電網智能化建設積累了豐富的技術儲備和工程實施經驗，為西北地區農網智能化建設積累技術實踐與管理經驗。為下一步農網大規模推進智能化建設提供理論和實踐依據。

參考文獻：

[1] Q/GDW 382，配電自動化技術導則[S].

[2] DL/T 814，配電自動化系統功能規范[S].