試論城區配電網自動化建設

張萃　李鵬剛

摘 要：隨著我國電力事業的高速發展，社會對供電質量和供電的可靠性的要求越來越高。電網改造將使配網自動化和其可靠性面臨著空前未有的發展機遇，因此，配電網自動化將會引起人們很大的重視，很好的滿足現代化建設的供電需求。文章介紹了配電網的概念及其意義，對城區配電網自動化建設及在實際應用的注意事項進行了詳細的研究。

關鍵詞：配電網自動化 供電需求 城區配電網 自動化建設

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0174-02

隨著社會主義市場經濟的發展和人民生活水平的提高，人民迫切希望得到安全、可靠、高效、低耗的電能以及快捷、方便等全方位的優質服務，要達到這個目標，用戶對供電質量提出了越來越高的要求。電力系統為了真正滿足人民和社會的需要，不僅需要配置強大的輸電網和充足的電源，而且還需要的配電可靠性。配電網向用戶供電，本著能源消耗經濟化、價格合理便宜化及運行管理有效化的原則，它背負的使命就是保障供電的質量和安全。城區配電網的主要面向對象是大眾用戶，配電網的安全可靠以及經濟運行問題越來越受到社會的關注，因此，在這樣的背景環境下，城區配電網自動化建設快速的發展壯大。

1 配電自動化的概念

配電自動化（DA）是一項集計算機技術、控制技術、數據傳輸、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統，其目的是提高供電可靠性，改進電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。由于配電自動化已經收到很多發達國家的重視，形成了饋線分段開關測控、集變電站自動化、電容器組調節控制、遠方抄表以及用戶負荷控制等功能為一體的配電網管理系統。

配電自動化的廣義概念包括基于GIS的配電管理和進行實時監控的運行自動化DA，具體指的是能夠完成一切單一或者綜合的配電運行和管理自動化功能的系統。起于80年代末，配電自動化是由美國為代表的幾個發達國家慢慢發展的，發展到今天，它的內容也發生了很大的改變，具體可以用四個層面來概括：一是變電站自動化，它具體指的是只和配電有關的內容；二是配電管理系統（又被稱為DMS主站）；三是饋線自動化；四是需求用戶的自動化管理等。

配電自動化的狹義概念是以SCADA系統為基礎，完成配電網運行自動化功能，可以用饋線自動化FA+SCADA表示，又稱為配網自動化系統。

2 配電網自動化的實現意義

在電力系統中，配電網作為最后一個環節面向用戶提供用電，提供經濟優質和安全可靠的供電輸送給用戶，較高的配電網建設水平顯得尤為重要。城市配網自動化是一種系統化、綜合性的項目工程，要求必須是可靠的設備和方案的有機結合才能構成成功的配網自動化，因此，城市配電網自動化建設提供優質服務的意義遠大。

（1）實現配網自動化，確保供電可靠性。配網自動化的實現有利于確保電力用戶用電的時效性，滿足用電需求，前提是保證供電可靠性；在配電網正常工作的情況下，通過配網運行工況，有利于優化配網運行方式；配網自動化能夠避免高峰低谷，符合高新技術裝備和用戶對家用電器的需求和諧波對用戶產生的不良影響；能夠較大幅度的減輕操作人員的勞動強度和維護費用，有利于提高配電網設備的可靠性和運行能力；不僅能夠提高設備的故障判斷能力、遇到緊急問題時自動隔離故障，以及自動恢復非故障線路的供電條件，正是由于配電網自動化采用了自動化設備，當配電網出現故障或者運行異常的情況下，可以快速隔離故障區段，在最短時間內恢復非故障區域用戶的供電，減少了用戶的停電時間，縮小了停電面積；使用自動抄表計費的方式，不僅能夠提高設備的使用率，而且還可以提高企業的工作效率和經濟效益，給用戶帶來自動化便捷的用電信息服務；另外，配電網自動化的使用能夠有效控制用電負荷，提高設備裝備的使用率。

（2）為了適應“科技興電”的大趨勢，必須加快配網自動化建設。隨著城鄉一體化發展，城區用戶用電量的增加和用電負荷的快速增長，供電服務范圍的越來越大，城區電網的布局也越來越復雜化，從而大大加劇了電網故障的發生率，相比城區以前的配電網科技含量的低水平，導致其配電網的維護運行工作量的提高，面對電網管理的復雜化，技術含量低的運行維護人員不能完成這項任務，因此，在這種情況下阻礙了配電網自動化的快速發展，安全供電服務業也不能得到用戶的滿意。“科技興電”不僅能夠實現減員增效的功效，而且還是電力公司快速發展的成功出路。配網自動化建設的戰略實行“科技興電”，促使了企業加大對配網自動化的投入建設。

（3）為了提高經濟發展和滿足人民生活的需求，提升配電服務質量，實現配電自動化建設。改革開放以來，隨著經濟社會的快速發展，人民生活水平的質量要求越來越高，同時，對供電的安全可靠性和供電質量也逐步提高。為了快速適應人民生活和經濟發展的需要，通過科技創新，提高供電可靠性，建設現代化式的城區配電自動化系統是唯一出路。意識到實現城區配網自動化工程的重要意義，我們需要把此類工程放到重要位置，并實行有效的措施強化城區配網自動化建設。

3 城區配電網自動化建設

3.1 城區配電網自動化的系統邏輯結構

城區配電網自動化具有包括開閉所、饋線自動化、小區配電所、電容組以及配電變壓器等具有自動化檢測的功能，具體指的是借助計算機技術以及現代通信技術對電網工作的設備實施遠方監視、測量及控制等的一種網絡系統。配電網自動化的內部邏輯結構是，當配電網系統比較大時，電網中心主站會自動設置分站，目的是增強系統的反應速度。

3.2 城市配電網自動化的組成部分

（1）配電網自動化的中心主站。

配電網自動化系統的主站采用100MNT

網絡結構，支持平臺符合了三個特性：開放性；實用性；可靠性。主站的核心部分是計算機及其有關程序，其他組成部分包括：數據庫服務器、大屏幕顯示器；前置機、各種監控工作站、通信機以及網絡交換機和路由器，每個部分的功能是根據各個工作站的實際要求進行工作的。

（2）配電網自動化的監測、監控終端。

配電網自動化的監測、監控終端的功能包括采集信息并整合、事件記錄和上報、接受和執行指令、閉鎖、通信以及電源斷電保護等。其終端由是三個部分組成，分別為：配變終端（又簡稱TTU）、饋線終端（FTU）及常規終端（RTU）。配變終端主要是采集配電變壓器的數據，具體有功率和無功率，以及電壓、電流、停電狀態、電流超限記錄、功率因數、有無功率和壓力等；饋線終端的主要工作就是收集柱上開關的數據，例如：電流和開關控制狀態；常規終端是采集開閉所的數據，有連接方式、各路斷開關的運行狀態、開關的控制狀態、開關的聯絡方式、開閉所的溫度、保護狀態和濕度等。此外，非遙控控制的配網終端又包含了三個控制設備，分別是：分段器、重合器和重合分段器。

（3）配電網自動化的通信功能。

作為配電網自動化程度的一個重要部分是通信能否達到自動化的要求標準，考慮到城區的特殊性，城區的配電網采取的通訊方式應有實際使用效果來決定的。通常情況下，配電網的通信方式包括電話線、光纖、微波、電力線載波、無線電和同軸電纜等。作為城區規劃電網比較經濟且實用的辦法是音頻有線，它的通信設置和各通信終端的連接沒有特殊的要求，其造價相對低并容易實現，易受到環境的影響，特別是和高壓配電線路共同架設，由此造成的強磁場和高壓的強電場嚴重干擾到通訊線的運行。光纖通訊方式是城區配電網通信最常使用的方式，它的特點是不受外界環境條件的干擾且抗干擾能力強、可靠性強，也可以使用數據和圖像的方式進行通信。電力載波作為電力系統最常用的一種通信方法，其最主要的特性是沒有斷點的線路設置，原因是由于線路上多臺配電變壓器以及線路的柱上開關的斷點，使載波通信在配電線路中使用受到了較大的影響。短距離連接的通信方式一般采用同軸電纜。通信接口使用485，大大加強了通信的傳輸質量。微波通信、擴頻通信對于高樓林立的城市配電網，效果不佳。無線通信、音頻通信通常作為我國負荷控制的應用領域，在城市應用效果得到充分證實，可以用于時效性不高的監測數據通信。綜上所述，通信方式的使用選擇，必須滿足配電網自動化監測、監控終端和主站系統的特定的要求。

3.3 配電網自動化方案

（1）環網式電纜方案。

環網式電纜方案主要使用在人口密集或城市繁華的商業區，把電纜作為配電的主干線，其主體是環網開關柜，并根據用戶的數量要求決定出現回路數的數量，一般采用二進四出的原則，一旦進出線回路比較大時，可相應的轉變為開閉所。環網柜通常是以負荷開關和熔斷器相配套的，如果一路電源出現故障，同時兩一路的電源會快速轉到母線，恢復正常的供電狀態。作為開閉所監控系統的一種通信方式，以電話線和光纖為主，這種通信方式和放設電纜一起設置，目的是降低干擾。還網柜在城市主干道中是一種非常好的使用方案，關鍵是其具有運行環境好和外界影響因素比較少的特點。

（2）輻射型配電網方案。

輻射型配電網的控制設備主要收到變電所主開關的保護，其的應用范圍通常包括農村配電網絡以及城郊的單電源供電，配電線路為了滿足自動隔離、自動恢復供電的目的，采用了分段器保護和多級重合器保護。

（3）架空線路方案。

城市架空線路方案是被大多數應用在城市道路規模比較大，環境相對好的地區，由于城市道路兩側的相對寬廣，這種方案主要采用以架空絕緣導線和裸線架空導線為主，通常設置的雙回路，輸電路線上配置的配電變壓器或者雙電源的選擇是依據用戶的需求決定的。架空線路一般情況下采用雙電源環網供電方式，其具體的特點是布置形式靈活、結構簡單，設備一般都集中在戶外安裝，因此，受外界環境的影響非常大。正常條件下，由甲電源供電，乙電源開關為開路運行。當情況異常時，由乙電源供電。架空線路方案可以再劃分為分段器型、重合器型，即由重合器、分段器、重合分段器作為控制單元，實現控制。

（4）低壓380/220V式的配電網自動化方案。

380/220V式的低壓配電網自動化方案，必須要進行系統規劃，其才是配電網自動化的不可忽視的組成部分，一般情況下，這種方案在我國的使用幾率很小低壓配電網自動化的解決方案有兩個，分別是：當考慮到計算的情況下，采用低壓側連接兩臺配電變壓器或者多臺，同樣使用低壓連接開關，從而組成了屬于低壓式的多電源設置，達到了輕負荷的負荷轉移目的。

4 配電網自動化在實際應用中的注意事項

（1）根據大多數案例驗證，70%左右歸因于瞬時性故障，因此，在一定條件下，配電線路中的線路開關應投入一次重合裝置，假如出現合閘于永久故障的線路，開關會自動加速動作斷開。

（2）一般情況下，由于季節的外部因素，電網故障出現在夏天和冬天的幾率比較大。夏季天氣突變情況比較大，造成降溫負荷幅度大，不僅會造成無功率和配電容量不足嚴重阻礙了配網的正常工作，而且也是對配電網的再一次檢驗。與此同時，調度操作人員的工作也變的相當嚴峻，加大了電網設備的檢查，對配電自動化系統的投入力度也增強了，所以，加強設備的巡視檢查工作顯得非常重要，應做到：及時預測問題，遇到問題早發現、早處理等。

（3）配電網自動化可以有效的對自動化系統誤報或者漏報信號的情況實行適當的解決，具有找出原因，解決問題，真正意義上實現配網自動化系統遠程監測的功能。因此，加強管理配電網自動化設備，需要做到定期試驗、定期檢查，保證配網自動化設備健康正常運行。

5 結語

隨著經濟的快速發展，在未來幾年或者幾十年后，電網將會大大提高了電網架結構建設和配網自動化系統建設的速度，因此，對提高供電的質量和供電的可靠性也越來越重要。企業為了增強供電能力，減少用戶的停電時間，保證用戶使用的質量，配電網自動化的建設是唯一出路。配電網自動化是一種包含投資成本大、技術復雜化、面向廣泛化等特點的系統工程。在具體工作中必須要進行周密的設置和規劃，有計劃、有步驟、分階段的實施完成。

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