配電自動(dòng)化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃

胡航帆（國(guó)網(wǎng)哈爾濱供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

配電自動(dòng)化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃

胡航帆
（國(guó)網(wǎng)哈爾濱供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

配電終端配置數(shù)量的規(guī)劃影響著配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)劃人員應(yīng)從投入產(chǎn)出的角度，合理確定配電終端配置數(shù)量。在規(guī)劃的過(guò)程中，需要保證供電的可靠性，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，規(guī)劃人員應(yīng)可以引入分界開關(guān)分析法，規(guī)劃的目的是保證配電終端投入產(chǎn)出比的最佳性。確定配電終端配置數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有利于減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率。

配電網(wǎng)；自動(dòng)化系統(tǒng)；配電終端；規(guī)劃

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是電力行業(yè)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，其可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，可以檢測(cè)到故障位置，有利于提高故障檢修的效率。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行，可以提高供電的可靠性，我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在不斷發(fā)展的過(guò)程中，技術(shù)越來(lái)越完善，但是配電自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)卻存在較大的問(wèn)題，規(guī)劃人員在配電終端配置數(shù)量方面，存在配置不合理的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，規(guī)劃人員應(yīng)綜合考慮影響因素，合理確定終端配置的數(shù)量。

1 基本原理

1.1 配電終端模塊。配電終端模塊是指對(duì)單臺(tái)開關(guān)進(jìn)行監(jiān)控的虛擬裝置，其有著兩種類型，一種是二遙終端模塊，另一種是三遙終端模塊。二遙終端模塊具有故障上報(bào)、電流遙測(cè)的功能，但是不具備遙控的功能。二遙終端模塊中安裝了故障指示器，一個(gè)模塊對(duì)應(yīng)了3臺(tái)故障指示器，其類型有著一定差別，有架空型，也有電纜型，架空型多安裝在柱上開關(guān)的位置，電纜型多安裝在環(huán)網(wǎng)柜上。三遙終端模塊具有遙測(cè)、通信及遙控的功能，其功能的實(shí)現(xiàn)需要借助饋線終端單元（FTU）。三遙配電終端模塊一般對(duì)應(yīng)一個(gè)饋線終端單元、一個(gè)站所終端單元。饋線終端單元具有監(jiān)控的功能，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行有著促進(jìn)作用。

1.2 配電終端模塊配置。在一條饋線上，設(shè)有多個(gè)用戶，設(shè)用戶的數(shù)量為n，饋線的總負(fù)荷為P，配電終端模塊上安裝了足夠多的開關(guān)，在配電終端模塊安裝了具備N-1能力的開關(guān)，設(shè)饋線故障率為F，故障處理時(shí)間為T，維護(hù)模塊的費(fèi)用為C。現(xiàn)擬選取k個(gè)分段開關(guān)安裝配電終端模塊，饋線可分為k+1個(gè)區(qū)域。當(dāng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的某一區(qū)域發(fā)生故障，其他區(qū)域維持供電，電力系統(tǒng)的收益可以用以下公式表示：

所以，當(dāng)配電終端數(shù)量增加后，收益增加反而會(huì)愈加不明顯。不同區(qū)域的電力系統(tǒng)負(fù)荷并不均勻，假設(shè)各個(gè)區(qū)域負(fù)荷分布均勻，負(fù)荷的大小為P/（k+1），則安裝k個(gè)配電終端模塊的收益可以表示為：

由上式可知，配電終端數(shù)量增加，配電系統(tǒng)的收益增加反而不明顯。從投入產(chǎn)出的角度出發(fā)，分段開關(guān)安裝配電終端模塊的數(shù)量最好是1，這樣可以保證投入產(chǎn)出比的最大化。在規(guī)劃配電終端模塊的數(shù)量時(shí)，應(yīng)以保證供電的可靠性為原則。從供電可靠性的角度分析配電終端模塊配置，假設(shè)配電系統(tǒng)不同區(qū)域的用戶分布均勻，饋線安裝k個(gè)終端模塊，將其分為k+1區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中有n/（k+1）用戶，故障處理的時(shí)間為T。

T=t1+t2+t3

t1表示區(qū)域查找故障的時(shí)間，t2表示人工故障區(qū)域隔離的時(shí)間，t3表示故障修復(fù)的時(shí)間。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，一般安裝會(huì)安裝三遙終端模塊，其功能比較多，可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，有利于提高配電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。通過(guò)實(shí)踐證明，采用三遙終端模塊后，供電的可靠性大大提高了，故障修復(fù)的時(shí)間也大大縮短了。如果配電自動(dòng)化系統(tǒng)安裝的是二遙終端模塊，則不需要改造開關(guān)，其通信功能是靠GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，這種安裝方式可以降低電力系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)，有利于及時(shí)恢復(fù)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在故障修復(fù)時(shí)，花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)停電的時(shí)間比較長(zhǎng)，影響了用戶的正常用電，所以二遙終端模塊比較適合規(guī)模較小的電網(wǎng)。

1.3 安裝電流型用戶分界開關(guān)。對(duì)于故障率比較高的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，規(guī)劃人員為了減少故障帶來(lái)的影響與損失，可以采用安裝電流型用戶分界開關(guān)的方式，這可以減少大面積停電現(xiàn)象的出現(xiàn)。有的配電系統(tǒng)，用戶側(cè)故障率比較高，這容易造成饋線停電，在安裝用戶分界開關(guān)后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)，在發(fā)現(xiàn)故障后可以及時(shí)切斷，不會(huì)影響其他用戶的正常用電。在保證供電可靠性的同時(shí)，有效減少了饋線故障率。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，還可以采用二遙與三遙結(jié)合的終端模塊，這比較適合規(guī)模較大的電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。采用這種混合的模式，還需要安裝分段開關(guān)，由于二遙終端模塊不具遙控的功能，所以，在選擇配套設(shè)施時(shí)，需有所區(qū)分。混合模式應(yīng)滿足供電可靠性的要求。

表1 60條大主干布置全電纜饋線在2種典型配置方案下的總投入

2 算例分析

2.1 從投入產(chǎn)出比的角度分析

從投入產(chǎn)出比的角度分析，除了聯(lián)絡(luò)開關(guān)全部安裝配電終端以外，每條饋線僅安裝一臺(tái)配電終端，將其分為2個(gè)區(qū)域的投入產(chǎn)出比是最高的。但是，這樣的規(guī)劃卻不能全面滿足供電可靠性的要求。

2.2 從供電可靠性的角度分析

假如在每個(gè)由“三遙”終端模塊劃分出的區(qū)域分別安裝1個(gè)“二遙”終端模塊，每條饋線需要不少于2個(gè)“三遙”終端模塊和3個(gè)“二遙”終端模塊。對(duì)于大主十布置的60條電纜饋線，由于每臺(tái)DTU對(duì)應(yīng)1個(gè)“三遙”終端模塊，因此其在2種典型配置方案下的總投入見表1。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，每條饋線配置1個(gè)配電終端，并將饋線分為2個(gè)區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)配電終端配置投入產(chǎn)出比的最大化。為了保證供電的可靠性，規(guī)劃人員可以采用三遙配電終端的方法，確定供電可靠性指標(biāo)，縮短故障修復(fù)的時(shí)間，降低故障率。對(duì)于故障率比較高的配電系統(tǒng)，可以安裝分界開關(guān)，這可以有效的切斷故障的干擾，可以降低故障的影響。本文對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃方法進(jìn)行了介紹，只有合理確定配電終端配置數(shù)量，才能保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能保證電力企業(yè)正常運(yùn)行，降低配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的成本，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]劉健，趙樹仁，張小慶.中國(guó)配電自動(dòng)化的進(jìn)展及若干建議[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012（19）.

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