縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)實(shí)施探討

摘要：隨著居民生活質(zhì)量的提高，人們對于供電的可靠性和安全性有了更高的要求。然而在我國部分縣城，由于自身的特殊情況，使得配電網(wǎng)具有較強(qiáng)的特殊性。首先分析了縣城配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化建設(shè)的必要性，其次探究了縣城配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的原則和功能，最后探討了縣城配電網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)方案和主站設(shè)計(jì)方案，希望能對同仁起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；主站；設(shè)計(jì)方案

作者簡介：劉明輝（1981-），男，河北滄州人，華北電力大學(xué)電力工程系工程碩士，國網(wǎng)河北省電力公司滄州供電分公司營銷部（農(nóng)電工作部）生產(chǎn)運(yùn)行主管，工程師。（河北 保定 071000）

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0215-02

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快和先進(jìn)電氣設(shè)備的應(yīng)用，用戶對電的需求量越來越大，對用電質(zhì)量的要求也越來越高，傳統(tǒng)的人工管理模式已逐漸不適應(yīng)現(xiàn)代化電力管理的需要。在經(jīng)過配電網(wǎng)“十五”計(jì)劃改造后，我國大部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)自動(dòng)化。但是由于我國的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，技術(shù)裝備相對落后、電氣設(shè)備自動(dòng)化程度不高，部分先進(jìn)的技術(shù)沒有得到及時(shí)應(yīng)用。尤其是對于縣城配電網(wǎng)，人口密度大于農(nóng)村又低于城市，用電負(fù)荷隨著季節(jié)的不同反差較大，對于用電可靠性和質(zhì)量的要求高于農(nóng)村配電網(wǎng)又低于城市配電網(wǎng)。所以，如何能夠依據(jù)縣城配電網(wǎng)的自身特點(diǎn)，因地制宜地做好配電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)，提高自動(dòng)化水平，是一個(gè)亟待解決的問題。

一、縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的必要性

1.縣城配網(wǎng)自動(dòng)化能夠提高供電可靠性

縣城配網(wǎng)自動(dòng)化后能夠提高供電可靠性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，能實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的故障隔離功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)供電，降低用電故障發(fā)生率；其二，在對配電網(wǎng)進(jìn)行檢修和事故搶修時(shí)，工作效率能夠得到大幅度的提高，能縮短由于這些故障和檢修而造成的停電時(shí)間；其三，通過配電網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)施，能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障，確定方位并及時(shí)進(jìn)行檢修，保證用電的可靠性并減少停電情況的出現(xiàn)。

2.縣城配網(wǎng)自動(dòng)化能夠提高供電質(zhì)量

縣城配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，能夠通過配電網(wǎng)終端的自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)對供電電壓進(jìn)行監(jiān)控。如果出現(xiàn)異常情況，及時(shí)調(diào)整變壓器或者無功補(bǔ)償電容器等，以保證供電電壓在一定限度內(nèi)。與此同時(shí)，通過無功補(bǔ)償設(shè)備就地平衡無功功率，減少配電網(wǎng)的電能損失，能大幅度提高供電質(zhì)量。

3.縣城配網(wǎng)自動(dòng)化能夠提高供電服務(wù)質(zhì)量

縣城配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，能夠快速高效地處理用戶的各種需求，在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)迅速地確定故障位置和原因，能在較快的時(shí)間內(nèi)處理故障，大大減少了由于故障而發(fā)生的停電時(shí)間，切實(shí)提高用戶的滿意度。

4.縣城配網(wǎng)自動(dòng)化能夠提高管理效率

縣城配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，對于配電網(wǎng)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障后，能夠快速判斷故障所處位置和發(fā)生故障的原因，大大節(jié)省了人力物力。同時(shí)，由于配電網(wǎng)的自動(dòng)化管理，能為客戶提供高效快捷的服務(wù)，快速獲得電力數(shù)據(jù)，并可以使用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、制表等功能，極大地提高了工作效率。

二、縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和功能

1.縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)供電的質(zhì)量和供電可靠性對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和居民的生活質(zhì)量有著直接的影響。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)工程建設(shè)周期長，耗費(fèi)經(jīng)費(fèi)多，電力系統(tǒng)信息量大，站點(diǎn)分散且數(shù)量多，一次性建設(shè)的投資大，所以在建設(shè)過程中除了要和縣城的市政工程等結(jié)合起來進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、逐步實(shí)施外，還必須同時(shí)結(jié)合縣城配網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，滿足以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則。[1]

（1）適應(yīng)性原則。縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化必須滿足適應(yīng)城鄉(xiāng)結(jié)合、適應(yīng)配電網(wǎng)未來發(fā)展規(guī)劃的需要，適應(yīng)定時(shí)限保護(hù)的原則。

（2）逐步完善的原則?？h城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在建設(shè)的過程中，要堅(jiān)持循序漸進(jìn)，逐步完善的原則。

（3）縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在建設(shè)和改造的過程中要堅(jiān)持安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、減少維護(hù)的原則。

（4）縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)要和當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)發(fā)展框架一致，兩者要統(tǒng)籌兼顧，分階段、分時(shí)段進(jìn)行建設(shè)。

2.縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)必須能夠以實(shí)時(shí)方式對整個(gè)運(yùn)行中配電網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、控制和調(diào)節(jié)等，主要的目的是能夠保證整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，保證客戶用電的可靠性和穩(wěn)定性，降低配電網(wǎng)系統(tǒng)的能量損耗，[2]對于出現(xiàn)故障的地點(diǎn)能夠及時(shí)確定。

三、縣城配電網(wǎng)總體設(shè)計(jì)方案圖

在對縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。[3]

四、縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化的主站設(shè)計(jì)方案

1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及一次設(shè)備的建設(shè)方案

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面：按照系統(tǒng)設(shè)置的總體規(guī)劃，縣城配電網(wǎng)應(yīng)該逐步實(shí)現(xiàn)區(qū)域化供電，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的布線要簡單靈活、安全可靠；導(dǎo)線的橫截面在選擇方面，應(yīng)該要具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和吞吐容量，能夠達(dá)到環(huán)網(wǎng)供電的基本要求；在配置方面，形成一種單元化方式和區(qū)域性供電的結(jié)構(gòu)，閉環(huán)結(jié)線，開環(huán)運(yùn)行。

一次設(shè)備的建設(shè)方面：為了提高效率，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，應(yīng)該最大程度發(fā)揮和使用原來配電網(wǎng)框架的作用，而不僅僅是選擇更新自動(dòng)化電氣設(shè)備，例如新的電動(dòng)真空斷路器、自動(dòng)重合器等。在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和改造時(shí)，可以采用自動(dòng)重合器，可以使用一臺聯(lián)絡(luò)斷路器、多臺分段斷路器。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中常選擇使用FTU，這是一種獨(dú)特的保護(hù)器件，該器件的自動(dòng)化功能主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一，在配電系統(tǒng)的控制器支持下，可以對配電網(wǎng)中的電流與電壓進(jìn)行檢測，根據(jù)結(jié)果判斷是否存在電力故障，然后啟動(dòng)相應(yīng)的斷路措施。一般選擇故障點(diǎn)兩邊最近的開關(guān)進(jìn)行斷開操作。同時(shí)，為了保證電力不中斷，將啟動(dòng)閉合回路，這樣可以保證在沒有人工參與的情況下將故障隔離。[4]其二，電力網(wǎng)絡(luò)初始已經(jīng)配置了基本的保護(hù)值，這樣，一旦電網(wǎng)中有電流波動(dòng)過大，超過設(shè)定的保護(hù)值，系統(tǒng)將自動(dòng)斷開以保護(hù)電網(wǎng)。

2.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及二次設(shè)備的建設(shè)方案

縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主要功能是通過FTU對電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控與控制。主要實(shí)現(xiàn)以下4個(gè)方面的功能：第一，出現(xiàn)故障時(shí)的自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作；第二，配電網(wǎng)中的環(huán)網(wǎng)自動(dòng)控制；第三，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；第四，實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)控制。由于縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化線路設(shè)備的地理分布特點(diǎn)，目前情況下多采用CDT、POLLING規(guī)約，但是在實(shí)用性方面還具有一定的缺陷。雖然新的101規(guī)約也有了一定的應(yīng)用，但是目前還沒有將其作為新的遠(yuǎn)動(dòng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

3.通信及設(shè)備的建設(shè)方案

縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信方案主要有以下幾種：配電網(wǎng)的主站對各個(gè)子站；配電網(wǎng)的主站對現(xiàn)場的各個(gè)單元；配電網(wǎng)的子站對現(xiàn)場的各個(gè)單元；配電網(wǎng)的各個(gè)子站之間；配電網(wǎng)的現(xiàn)場各個(gè)單元之間等。

通信方案的自動(dòng)化建設(shè)是縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過程的重中之重。對于處在不同地域和具有不同自然條件的縣城，在進(jìn)行通信方案的建設(shè)時(shí)，可以采取不同的通信方案，例如：光纖、電力載波、擴(kuò)頻等。但是如果考慮整個(gè)配電網(wǎng)的性價(jià)比，最佳的選擇應(yīng)該是多種方案的組合。例如在干線部分使用光纖來進(jìn)行通信，在支線部分采取別的通信方式，對于地域較遠(yuǎn)的孤立點(diǎn)盡量考慮無線傳輸，這樣才具有最佳的性價(jià)比。

4.主站網(wǎng)絡(luò)和軟件使用的設(shè)計(jì)方案

對于縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化來說，其主站軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾方面功能：實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線管理和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析等。這樣，在設(shè)計(jì)主站網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，就不能再按照早期的單一模式進(jìn)行，而應(yīng)根據(jù)自動(dòng)化的要求，除了調(diào)度功能外，還要完成管控一體化的網(wǎng)絡(luò)功能。按照目前供電局的實(shí)際和發(fā)展需求，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)和調(diào)度功能二者合一的模式。兩者要實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)控制平臺，這樣在進(jìn)行自動(dòng)化管理時(shí)容易維護(hù)，并且也能節(jié)省資金。同時(shí)要注意，GIS應(yīng)該和CIS、CRM聯(lián)系在一起。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要實(shí)行分布式和網(wǎng)絡(luò)化，并且在系統(tǒng)中使用GPS定位系統(tǒng)，以保證配電網(wǎng)在進(jìn)行維護(hù)和檢修時(shí)的自動(dòng)化，提供高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量。務(wù)必注意的是，縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化主要是要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理的自動(dòng)化。因此，應(yīng)該保證GIS和CIS、CRM聯(lián)系在一起。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中要引入GPS定位系統(tǒng)，以提高自動(dòng)化的檢修和維護(hù)水平，提供高質(zhì)量的供電服務(wù)。

五、配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展前景及存在問題

由于不同的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不相同，對于配電系統(tǒng)的投入也存在較大的差別，因此很多縣城的配電系統(tǒng)并沒有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了真正完備地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，不同的區(qū)域應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況，可以分期投入、逐步實(shí)現(xiàn)。在對配電網(wǎng)進(jìn)行逐步完善的過程中，要注意以下幾個(gè)問題：[5]

第一，重視電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，對于配電網(wǎng)的主要電氣設(shè)備，為了防止受到外界自然條件的影響，必須盡量降低溫度、濕度、雷電、老化、風(fēng)化等方面因素的影響。

第二，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要作用是實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控其能否安全可靠運(yùn)行，而電網(wǎng)能否可靠運(yùn)行的決定因素主要在于供電方案。在一些電網(wǎng)中，開關(guān)的自動(dòng)化和智能化程度相對較低，此種電網(wǎng)的整個(gè)系統(tǒng)性能對于主站和通信系統(tǒng)具有極強(qiáng)的依賴性，而配電網(wǎng)面積分布較廣，因此通信的可靠性程度是配電網(wǎng)是否可靠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

第三，配電網(wǎng)中的電源為實(shí)時(shí)監(jiān)控提供動(dòng)力，電源的來源主要有兩方面：其一，當(dāng)配電網(wǎng)正常工作時(shí)，電源來自于供電線路；其二，當(dāng)配電網(wǎng)不能工作時(shí)，電源來自于UPS應(yīng)急電源。關(guān)鍵的問題是要解決UPS應(yīng)急電源的戶外運(yùn)行問題，尤其是季節(jié)變化對應(yīng)急電源造成的影響。

六、結(jié)束語

綜上所述，縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)長期復(fù)雜的過程，同時(shí)也是一項(xiàng)高科技、高投入的建設(shè)工程。這就使得供電企業(yè)在進(jìn)行縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，務(wù)必堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，保證配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能提供更高效快捷的服務(wù)，以適應(yīng)縣城現(xiàn)代化發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

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