江蘇配電自動化規劃分析

閆安心，裴昌盛，查申森，秦　華（江蘇省電力設計院，江蘇南京211102）

專論與綜述

江蘇配電自動化規劃分析

閆安心，裴昌盛，查申森，秦華
（江蘇省電力設計院，江蘇南京211102）

為提高供電可靠性、提升配電網智能化運行水平，對江蘇省進行了2015—2020年配電自動化規劃。首先介紹了江蘇配電網現狀，明確了規劃依據和規劃方法，并從主站配置、終端配置、通信規劃三方面提出了詳細的規劃方案，確定了配電自動化建設規模和投資估算，最后分析了規劃的成效。分析表明配電自動化規劃和建設工作將帶來可觀的經濟效益和社會效益。

智能配電網；配電自動化；規劃

配電網作為整個電力系統中間環節，一方面承接上級電網、分配能源，另一方面直接面對終端客戶［1］，并提供分布式電源、電動汽車等變革的接入支持［2，3］。配電自動化也是實現智能配電網的重要手段［3-5］，是提高電網供電可靠性、運行效率的必然需要［6，7］。

2015—2020年期間江蘇將由小康社會向基本現代化社會邁進，城鄉統籌發展全面推進、人民生活水平不斷提高以及分布式新能源密集發展等因素將繼續推動配電網成為電網建設與發展的熱點和重點。從2012年下半年起，江蘇省電力公司先后在揚州、蘇州、無錫等地開展了“一流配電網”建設工作，初步構建了統籌高效的“一流配電網”運營管理模式，為全面提升配網規劃、建設、運檢等專業管理水平，實現對終端用戶的智慧、互動服務，提供了較為系統的建設和管理經驗。為了加快構建現代配電網，提高配電網發展質量和配電自動化實用化應用水平，在配電網自動化試點項目實施經驗基礎上，對江蘇省進行了2015—2020年配電自動化規劃 （2014年的配電自動化項目已經確定，為計劃執行年），可以更好地指導配電自動化下一階段的工作。

1　現狀分析

江蘇經濟的高速穩定發展，對于能源及電力供應能力增加的依賴性仍較強，需要配電網絡及上級電網適度超前建設，具備較為充裕的供電能力、轉供能力、抵御風險能力，以滿足整體供應能力需求、具備較強的發展靈活性，配電自動化是提高配電網靈活性的關鍵途徑。近年來全省社會用電情況見表1，2013年配網設備統計見表2。

表1　江蘇省各年用電量、最大負荷及增速

表2　江蘇省2013年配電網設備情況統計

截至2013年，江蘇省在南京、揚州、蘇州、南通、無錫、淮安、宿遷、鹽城、連云港9個地市公司開展了配電自動化建設，覆蓋范圍為主城區的高負荷密度區和網架成熟區域。到2014年末，完成江蘇省13個地市配電自動化建設項目全覆蓋。

2　配電自動化規劃方案

2.1規劃依據

配電自動化規劃依據主要有三類：一是有關配電自動化的規程、規范［8，9］；二是上級主網架（220～500 kV）規劃報告、配電網（0.4～110 kV）規劃報告；三是省、各地市統計年鑒等文件。

2.2規劃方法

（1）確定配電自動化建設的目的。不同的目的對應不同的規劃和建設方案。終極目的是提高供電可靠性，直接目的主要有三：網絡重構、故障定位、解決盲調。為實現網絡重構，需要采用三遙，進行一次設備改造增設電動操作機構；故障定位，安裝故障指示器即可；若為解決盲調，進行二遙建設即能滿足。

（2）分析配電網、配電自動化現狀，根據現狀提出規劃目標。目標是到2020年，力爭全省A+、A、B、C、D類供電分區中壓線路實現配電自動化全覆蓋；A+、A、B、C、D類供電分區供電可靠性分別達到99.999%、99.994%、99.988%、99.965%、99.905%。

（3）結合配電網（一次）規劃，劃分每一規劃年的規劃范圍。配電網規劃根據負荷密度、行政區域將供電區域劃分為A+、A、B、C、D幾類［8］，配電網自動化規劃需確定哪些供電區域為規劃范圍。

（4）確定規劃范圍內的建設規模。規劃中，不同的供電分區對應不同的建設標準，根據這些標準以及建設項目對配電自動化主站、終端、通信進行規劃，并確定規模。

（5）形成項目投資和規劃項目清冊。

2.3主站規劃

在南京、蘇州等9個地調已經建設配電自動化主站系統的基礎上，2014年完成常州、鎮江、泰州、徐州等4個地調的配電自動化主站系統建設，全面完成全省13個地調配電自動化主站系統的建設。從2014年開始將進一步深化配電自動化相關應用，進一步完善配電網圖形電子化、配電網網絡重構、分布式電源控制、配電網在線風險評估與管理等應用功能，提升配電自動化系統實用化水平。

2.4終端規劃

終端規劃是配電自動化規劃的核心問題之一，直接決定了配電自動化工程的建設規模。理論上已有文獻［10，11］對每條饋線上配電終端配置數量規劃問題進行了研究。對于全裝三遙的終端，數量應滿足：

對于全裝二遙的終端，數量應滿足：

對于k3臺三遙與k2臺二遙終端結合的情形，k3，k2應分別滿足：

以上是網架結構滿足N-1的情況，若對于鄉村常見輻射狀網配電網，則僅安裝二遙終端，數量應滿足：

式中：k2，k3為該線路上二遙、三遙數量；AFset為只計及故障因素造成停電的可靠性；t2為在故障定位指引下由人工進行故障區域隔離所需時間；t3為故障修復所需時間；h為三遙開關對線路分段后，該分段內兩遙終端數目；F為饋線年故障率。針對每個供電分區AFset、t2，t3，F取平均值，按式（1—6）計算，同時終端配置數量也遵循下列原則：

（1）A+類區域配電終端的配置方案。A+類區域網架中的關鍵性節點，如主干線聯絡開關、必要的分段開關，進出線較多的節點，配置三遙終端。如圖1所示。

圖1　A+類區域配電終端配置布點

（2）A、B類區域配電終端的配置方案。對A、B類區域網架中的關鍵性節點，如主干線聯絡開關、必要的分段開關，進出線較多的節點，配置三遙終端；對一般性節點，如分支開關、無聯絡的末端站室，配置二遙終端。如圖2所示。

圖2　A、B類區域配電終端配置布點

（3）C、D類區域配電終端的配置方案。對C、D類區域而言，網架中的開關站、環網單元和配電室以及柱上開關屬于一般性節點，配置二遙終端；對部分柱上開關可考慮配置一遙終端。如圖3所示。

（4）節點選擇需注意的問題。配電自動化改造節點的選擇原則為在該節點改造后應 “有助于分割負荷或轉移負荷，實現故障區段隔離、非故障區段恢復供電”，也即選擇關鍵性節點。關鍵性節點包括以下幾類：① 聯絡開關；② 必要的分段開關，該開關應能對用戶或負荷進行分割（變電站出口后第一個開關不宜改造，因為有一端無負荷或用戶），實施節點疏密程度可進行調整；③ 進出線較多的節點；④ 有一支出線為重要用戶的節點。

圖3　D類區域配電終端配置布點

開關站宜選為改造節點，因為開關站多為關鍵性節點且實施條件較好。配電房、箱變節點可不進行改造，因為該類接點靠近線路末端不是“關鍵性節點”，且可以通過用電信息采集系統獲取該節點狀態。

2.5通信規劃

2013年、2014年全省分別有9個、13個地區開展了配電通信網建設。2015年全省開始全面推進配電通信網建設，A+、A類區域實現光纖全覆蓋，B、C、D類區域三遙節點光纖全覆蓋，B、C、D類區域二遙節點主要采用無線公網覆蓋，局部采用光纖覆蓋。至2020年底，江蘇省將基本建成光纖與無線方式相結合，配電自動化終端全覆蓋的10 kV配電通信網。

光纖通信的技術體制推薦采用以太網無源光網絡（EPON），在變電站側配置光線路終端（OLT）設備，配電節點配置光網絡單元（ONU）設備，組網方案推薦采用手拉手或環形拓撲結構。無線公網推薦采用虛擬專線方案，配電通信終端通過專用接入點名稱（APN）接入公網，與主站系統構成一個廣域的虛擬專用網絡，從而提供了遠方監控單元與主站系統的雙向通信鏈路。

3　規劃結果

3.1規劃建設規模

2015—2020年配電自動化規劃涉及全省13個地級市，供電區域類型涵蓋A+、A、B、C、D五類。到2020年，實現覆蓋區域內三遙終端規模42 357臺，占比24.4%，“二遙”終端131 153臺，占比75.6%。2015—2020年江蘇配電自動化建設規模見表（3—5）。

3.2投資估算

按照前期配電自動化工程實施情況，對江蘇規劃區域配電網自動化投資進行了估算匯總，2015—2020年共計投資83.97億元，各年的投資見表6。

4　成效分析

4.1經濟效益

供電可靠性從2013年的99.935%提高至2020年的99.955%，這將提升增售電量，其中配電自動化系統的貢獻率約占30%。以2020年為例，全省用電量按6800億kW·h計，綜合電價以0.6元/（kW·h）計，則實施配電自動化僅當年增售電量一項帶來的直觀經濟效益就能達到2448萬元。

表3　江蘇配電自動化建設一次設備改造規模

表4　江蘇配電自動化建設配電自動化系統規模

表5　江蘇配電自動化建設通信網規模

表6　配電自動化各年投資　億元

另一方面，配電自動化通過饋線故障處理功能實現故障的快速定位與隔離，將有效縮短故障檢測時間，減少故障現場檢測成本、人力成本。三遙節點通過遠程倒閘則能大大節省現場操作成本。

同時，實現配電自動化后，可以優化配電網經濟運行水平，改善輕載、重載情況，提高一次設備的整體運行效率。

4.2社會效益

實現配電自動化后，可以提高供電可靠性，大大改善電能質量和用電服務，避免供電質量帶給工商業用戶的損失，產生可觀的社會效益。

配電自動化工程通過線損控制，節能減排，服務低碳社會。實現配電自動化后每年可通過降低線路損耗減少二氧化碳排放，并減少由于發電而產生的碳粉塵、二氧化硫等有害物質排放。

4.3管理效益

為配網調度、運行、檢修、管理提供了有效的技術手段，徹底改變了以前配網盲調、全人工運行維護等模式。將配網調度監控、配網運行維護集中管理，實現了配網管理集約化、精細化、專業化，提升配網管理水平。

5　結束語

在配電網設備現狀的基礎上，結合配電網一次規劃，根據供電分區的具體規劃要求，確定了江蘇省2015—2020年的配電自動化建設規模和投資估算，為下一步的配電自動化開展實施提供了指導和依據。

配電自動化建設將有效地提升電網運行安全性和用戶供電可靠性，并能帶來巨大的經濟、社會、管理效益，但在進行配電自動化規劃時也要注意：（1）配電自動化規劃應與配電網（一次）規劃、通信網規劃相銜接。按照“一次決定二次、二次決定通信”的規劃思路，力圖一次網架、配電自動化系統、配電通信網協調發展，避免因實施配電自動化而進行重復建設。（2）根據A+、A、B、C、D五類供電分區的不同需求合理配置配電自動化方案，因地制宜、分步實施。打破“站點必上配電自動化、配電自動化必上三遙”的觀念，嚴格控制三遙比例。（3）建設初期若該追求線路覆蓋率，則每條線路上安裝1～2臺終端即可。這樣做的好處是先做好各方面的培訓和準備工作，后期擴容極為方便。（4）加緊培養配電自動化運維、配電網調度、管理等方面的專業人才。從實際運行經驗來看，配電網可靠性的提升很大一部分取決于管理水平，再智能的系統也無法替代人的作用。

［1］沈道義，楊振睿，何正宇.智能配電網供電模式與優化規劃研究展望［J］.華東電力，2012，40（9）：1395-1398.

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Analysis of Jiangsu Distribution Automation Planning

YAN Anxin，PEI Changsheng，ZHA Shensen，QIN Hua
（Jiangsu Electric Power Design Institute，Nanjing 211102，China）

In order to improve power supply reliability and enhance intelligent operation level of power distribution network，this paper proposes a planning proposal for the automation system of the Jiangsu distribution network in the period of 2015 to 2020.It firstly introduces the current status of the Jiangsu distribution network.Secondly，it defines the planning basis，and proposes the planning scheme in details，such as main station configuration，terminator configuration and communication planning.Then，distribution automation construction scale together with investment estimate are determined.Finally，the performance of the planning is analyzed.The results indicate that the proposed planning produces great economic and social returns.

smart distribution grid；gistribution automation；planning

TN915.853

A

1009-0665（2015）03-0001-04

2014-12-05；

2015-02-27

閆安心（1986），男，湖北枝江人，工程師，從事配電網方面的設計和研究工作；

裴昌盛（1990），男，江蘇姜堰人，工程師，從事配電網方面的設計和研究工作；

查申森（1980），男，安徽蕪湖人，高級工程師，從事特高壓直流輸電、配電網方面的設計和研究工作；

秦華（1980），男，江蘇揚中人，高級工程師，從事輸電網、配電網方面的設計和研究工作。