城市配電自動化淺析

何森

摘 要：隨著社會經濟的發展，電成了人們生活中越來越必不可少的資源。桂林地區的電力管理主要依賴于南方電網，南方電網是特大型國有企業，直接服務于南方五省（區），其運作關系到國計民生。配電的自動化建設對于中低壓配電網有著重要作用，關系到整個電網自動化的程度以及供用電的質量和可靠性。為此，文章結合桂林供電局配網自動化建設情況，針對城市10 kV配電自動化建設進行探討，并提出配電自動化建設存在的不足及需要注意的問題。

關鍵詞：南方電網；配電自動化；10 kV；桂林供電局

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0103-02

配網自動化就是利用計算機技術、現代通訊技術以信網絡通信技術來實現10 kV配電系統的正常運行、監測事故以及控制管理。當供電線路的某一區段發生故障時，配網自動化可以實現系統的自動隔離故障區域、并自動恢復其它區段的供電能力，以達到縮小停電范圍和降低用戶停電時間的效果，提高了供電可靠性。我國各個地區的10 kV配電網絡結構不盡相同，因此須依據當地具體情況選擇最佳方案，配網自動化建設是實現配網自動化的關鍵。

1 配網自動化發展趨勢及構成

經濟的發展對配電網提出了更高的要求，配電網現代化也是電力系統現代化發展的必然趨勢。配電網自動化建設終極目的是為擴大供電能力，提高供電的可靠性，優化電力服務。

1.1 建設配電自動化的必要性

配電線路自動化是指對配電線路具有快速診斷、遇到故障自動隔離提高供電可靠性的系統。城市是現代社會政治、經濟、文化中心，對于正在進行城市化建設的中國更是如此，城區突然停電可能對政治、經濟以及社會安全造成重大影響，因此城市對供電的質量要求很高。實現配網自動化不但是與時俱進的表現，更是當代社會發展的急切要求，是供電行業的必然途徑，對社會效益具有巨大的貢獻。

1.2 配網自動化系統的基本構成

配電自動化系統主要由配電主站、子站、配電終端和通信通道組成。其中配電主站是數據的處理與存儲、人機互動和實現其它應用功能的核心，一個配電網自動化系統有且只有一個配電主站。配電終端是位于配電自動化系統基礎層的重要組成部分，一個系統常由很多終端構成，配電終端需依據不同的應用對象來選擇類型，安裝在設備運行現場的自動化裝置，配電終端包括開關監控終端、變壓器檢測終端、配電開關站監控終端等，由于系統的實時狀況、故障處理、設備運行等數據都來源于配電終端，而且故障的處理，如：隔離、負荷轉移、恢復供電等操作都需通過終端執行，因此終端的可靠性直接影響整個系統的可靠性。配電子站是主站與終端的中間層設備，用于匯集通信，如有需要也可以實現區域監控功能。通信通道則是連接配電主站、終端和子站的通道，以實現信息傳輸。

2 配電自動化系統的建設

2.1 規劃配電網架

規劃配電網架是實施配電自動化的第一步，配電網架的優化也是配電自動化系統的基礎。在進行配電網架的規劃時，應遵循以下幾個原則。

①規劃合理、穩定的配電自動化網架結構。

②網絡接線方式應滿足《城市電力網規劃設計導則》和《城市配電網技術導則》標準的要求。

③一次設備如遠方終端應滿足遙測、遙信要求，有些需要配備電動操動機構以實現遙控功能。

④饋線自動化線路應保證在故障情況下負荷轉移的功能，具備負荷轉供路徑和足夠的備用容。

2.2 饋線自動化

饋線自動化是對在對供電可靠性要求很高的區域實施，其實施需要一定的基礎條件，如：電力電纜設備、配電一次網架、通信基礎設備等。饋線自動化常與變電站或開閉所出線等保護組織相配合，一般常采取就地型和集中型等模式加以實現。就地型模式就是不需要配電主站或子站的控制，而是直接通過各個終端的相互通信與配合，在配電系統任何一處發生故障時，即時隔離故障區域，快速恢復非故障區域的供電，并反饋處理過程、結果等信息。而就地型饋線自動化模式又包括重合器方式、智能分布式等幾種類型。集中型模式的饋線自動化就是借助通信手段使配電終端和配電主站或子站實現通信互動，在出現故障時，即時判斷故障區域，然后通過遙控或人工隔離故障區域，恢復非故障區域供電。集中型模式又分為半自動方式、全自動方式等。可按照接線方式的類型可將10 kV開閉所分為終端開閉所和環網開閉所。環網開關站主要是解決線路的分段和用戶接入問題，站間功率交換：而終端開關站主要目的在于提高變電站中壓出線的間隔利用率，提升配送線路數量和出線走廊限制問題，終端開關站不存在功率交換。

實施配電自動化建設須以重合器、分段器、負荷開關等機電一體化的自動開關設備為前提，分段和隔離故障用的開關在架空路線具有免維、高可靠性、體積小和安裝方便等優點，且能適應嚴酷的戶外環境。

2.3 通信系統建設

配電通信系統應根據實際配電網自動化的具體需求，并結合改造工程與網架變動的現狀，以及其它應用系統進行統一設計規劃，從而提高電網系統通信基礎設施的利用效率。通信系統可以利用配電系統專網或公網，配電網的主站與配電的子站之間的通信通道作為骨干層通信網絡，配電主站或子站至配電終端的通信通道為接入層通信網絡。

2.4 配網主站的建設

配網主站是整個配網系統的監管中心，對于城市配網主體的設計與建設，需要考慮完成以下幾個功能。

①配電網系統實時數據的采集與控制，這是針對集中型配網模式來說的，用于快速完成線路故障的定位、隔離以及非故障區的供電恢復，須適用于各種復雜的網絡。

②配電地理信息管理（GIS）。

③配電網應用分析（PAS）。

④與其它應用系統接口。

3 國內外配網自動化的發展現狀與思考

3.1 國外配電網發展與現狀

很多發達國家的電網建設比較完善，配電自動化這一術語一經美國提出，發達國家就展開了對配電自動化系統建設的探討，并將配電網建設放于電網建設中很重要的地位。美國、英國、德國、法國、日本、新加坡等國家的經濟與技術水平相對較高，加之對通信技術及檢測技術研發的大量投入，其配電自動化的技術與水平更新周期更加短，使配電自動化技術能夠滿足配電自動化的要求。國外的配電自動化系統的建設在理念、模式與發展進程上遵循各國國情而異。美、英、法、日、新加坡等國家在配網自動化建設上態度十分積極，目標明確，即提高供電可靠性；而德國電網供電的可靠性本來就已較高，對配電自動化比較謹慎；韓國在配電自動化系統建設中，更加注重電網的優化建設以提高供電可靠的綜合效益，從而減少電網建設的投資。

3.2 我國配電網的發展與現狀

相對于發達國家，我國配網電源點落后于城市的發展，城市和商業的規模化建設限制了電源點容量及電能輸出，特別是配電線路的傳輸通道。再者，由于桂林地區以及其它南方城市建設迅猛發展，但電力配套建設不及時，輸電線路長但半徑小，常出現瓶頸造成停電事故。早期電網建設中，由于線路導線細、年久失修，高能耗設備多，線損率高，配電網的設備老化和性能低劣，供電事故頻繁，往往一個小故障會引發全線或大面積停電，造成不良社會影響。加之電網結構復雜，環網聯絡接點較多，而長期以來我國對配電網建設沒有足夠的重視，致使配電網的發展相對落后。

3.3 配電網自動化建設中存在的問題

3.3.1 資源浪費

目前，我國很多供電企業存在多套供電系統且同時使用狀態。這些系統如調度自動化系統、配電管理系統、配網自動化系統、負荷管理系統等，實際上它們很多功能是相互聯系的，因此一個系統很可能會使用來自其他系統的信息與數據，這樣會造成大量的資源浪費。如何合理地規劃這些在功能、結構以及數據通信方式相類似的系統的功能地優化、協調動作，又可夠提高信息共享程度，避免重復投資以及數據獲取與使用，是一個急需解決的問題。

3.3.2 線路的戶外運行問題

配電網線路設備十分龐大復雜，其戶外運行的環境對系統中開關設備、運行設備以及通信終端設備等都提出了更高的要求。外部環境的控制主要通過保證環境中溫度、濕度、抗凝、抗老化、抗風沙等指標適宜，另外，對開關的外絕緣層的材料、電子設備的設計、元器件篩選等需要特殊考慮。

3.3.3 通信可靠性

配電網自動化系統擔負著實時監控配電網安全可靠運行的職能。電網的供電可靠性首先由供電方案決定，在線路開關的自動化、智能化程度較低的配電網中，整個系統性能對主站與通信的依賴性強，而配電網的廣域地理分布性。使通信傳輸的可靠性成為建設可靠配電網自動化的難點之一。

3.3.4 電源問題

配電線路上的FTU電源是保證監控設備正常運轉的關鍵，其來源有：在線路正常供電條件下，由電源變壓器從線路取電；線路失電時，啟動后備電源（UPS）供電。現在的困難在于戶外不間斷電源（UPS）的運行問題，尤其高、低溫對蓄電池工作的影響。有時不間斷電源（UPS）不能及時或正常的給監控設備提供可靠電源，導致TTU設備運行中斷，影響整個系統的可靠性。

4 結 語

配網自動化建設應從實際需要和發展需求出發，設計配網調度合一的方案，實現統一的技術平臺，便于管理與維護，節約資金，奠定了未來電力企業信息化進一步建設與發展的基礎。實現城市配電網自動化是一項綜合而復雜工程，應納入當地配電網整體規劃。在配網自動化建設過程要以力求經濟、實用、可靠為原則，在規劃建設時應按配電網調控一體化的要求和智能化擴展的應用要求，體現出配網自動化的前瞻性，同時還需要滿足智能調度支持系統的總體建設框架和設計要求。

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