配電網自動化系統的應用研究

云南電網有限責任公司昆明供電局 楊云溪

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配電網自動化系統的應用研究

云南電網有限責任公司昆明供電局 楊云溪

【摘要】隨著供電需求的不斷增加，傳統配電網系統已經逐漸顯露出了諸多問題和弊端，已無法滿足社會及經濟發展對供電質量的高要求，急需通過配電網自動化系統的應用來改善目前的供電現狀，以提高供電質量及供電可靠性。文章以某城市配電網系統為研究對象，分析配電網自動化系統的具體應用思路及方案，具有一定借鑒價值。

【關鍵詞】配電網；自動化系統；應用

近些年，隨著社會經濟的發展，人們對供電質量的要求越來越高，迫切需要通過應用各項技術或者采取各種措施來提高供電可靠性，其中，配電網自動化系統的應用與建設就是提高供電質量的有效途徑之一。配電自動化系統可以說是電力系統智能化及現代化發展的必然趨勢，其融合了計算機、電子、地理信息等多項技術于一體，實現對配電網系統運行狀況及事故情況的遠方監測、保護控制、故障隔離、網絡重構等。從而保證配電網運行效率、減少配電網故障機率、提高配電網供電質量及供電可靠性。雖然配電網自動化系統是我國電網未來發展的必經之路，目前也取得了一定的成效，但由于我國配電網自動化系統建設起步較晚，在配電網自動化系統的研究與應用方面必須存在著諸多的不成熟，還需要作進一步深入探究，以促進我國配電網自動化系統的建設與發展。配電網自動化系統的應用嚴格為講分為兩種類型，一是配電網自動化系統的新建，二是配電網自動化系統的改造。其中，基于配電網自動化系統建設成本及整體效益考慮，多以配電網系統的升級、改造為主。因此，文章主要結合某城市配電網實際情況，提出具體的配電網自動化系統的改造應用方案，可為類似情況的配電網自動化系統建設提供一定的參考。

1　某城市配電網現狀

從2005 至2015 年十年間，該城市城網網供最大負荷、供電量以及全社會用電量穩步增長，進而直接導致出現一些影響目前配電網系統整體運行可靠性、穩定性和安全性的問題。

（1）網絡結構。據統計，存在單輻射線路約占27％的比例，城市邊緣區域由于負荷密度低電源站點少致使配電網多為放射狀接線，線路運行可靠性不高，負荷難以轉帶。配電網網架薄弱，可靠性不高，線路分段少，停電檢修或事故處理停電范圍大，影響面廣；運行方式缺乏靈活性。線路分段開關和聯絡點設置不合理，部分線路雖然是聯網線路，但聯絡點不在線路尾端，在線路分段停電檢修時無法轉帶線路負荷。

（2）設備水平。部分配電設備存在家族性缺陷，城網改造期間安裝的柱上開關、隔離刀閘普遍存在耐候性差，銹蝕嚴重，操作不靈活等問題。開關、隔離開關的配置不具備遠、近地點遙控功能。

（3）配電網自動化主站建設。配電網沒有根據城市電網建設同步進行配電網自動化主站的建設，未能實現配電網的自動化控制功能。

因此，基于該城市的供電可靠性、穩定性、安全性、持續性，以及社會經濟發展考慮，有必要在該城市的配電網體系中應用配電網自動化系統。

2　配電網自動化系統應用目標

從該城市目前配電網系統現狀及未來戰略發展考慮，配電網自動化系統的應用應實現以具體目標：通過加裝聯絡開關和環網柜的方式，提高配電線路間的聯網水平；完成配電線路原有老式開關改造，加裝電動裝置，實現開關分合自動操作，在配電線路故障時能夠自動隔離，對非故障區域自動恢復供電；基于配網自動化系統，實現配電線路上開關的遠程投切控制，并對開關分段的過程現場進行了實時視頻監視；具備多種方式互為補充的實時監控模式；配電網自動化系統，形成數據采集平臺，達到“四遙”水平，積累數據并進行高級分析。

3　配電網自動化系統應用方案

3.1配電網聯網形式

目前，城網大部分地區已經組成了靈活的“環網”結構，在10 kV環形電纜配電網絡中采用環網柜加裝FTU，和設置配電自動化系統已經成為一種新型配電智能化的建設內容。在各環網柜上的FTU 通信通道與配電自動化主站或子站系統相連。網絡出現故障時，主站或子站根據FTU 送來的信息，經過軟件運算定位故障，并向環網柜的負荷開關自動發遙控命令，以達到隔離故障和恢復供電的目的。在正常情況下，可實現運行電參數的遠方測量，設備狀態的遠方監視，開關設備的遠方控制和有關定值的遠方切換。根據監測點的電壓和無功大小，控制電容器的運行狀態，達到無功就地平衡，減少線路損耗。

3.2配電網自動化系統架構

配電網自動化系統架構主要主要包括以下組成部分。

（1）智能配電終端。將10KV 真空斷路器改造為電動操作機構。隔離開關改造成三相一體式結構，加裝電動機構。安裝CT、PT。通過智能配電終端控制器，實現斷路器、隔離開關數據的采集與傳輸，接收遙控操作指令，執行開關分合操作。安裝網絡視頻設備，監控開關操作狀態，實現開關視頻圖像數據的采集。

（2）3G 通信網絡。采用CDMA 3G 通信與光纖通信相結合的通信模式。解決配電現場網絡環境差、數據傳輸速度低的問題。將3G 無線設備安裝在配電終端控制器內，將網絡視頻圖像、智能配電終端控制數據，傳輸到配網自動化系統中。配網自動化系統利用3G 帶寬，實現開關狀態視頻圖像的實時查看，達到遙視的效果。

（3）配網自動化系統。系統采用開放式、分布式體系結構，以滿足系統的維護、擴容和升級等方面的要求，系統內服務器和工作站的所有內部通信和所有與外部通信基于廣泛采用的國際標準和工業標準，這些標準恰當地體現出開放系統的概念。系統采用雙網絡結構，計算機間用冗余的，工業標準的局域網（LANs）連接起來，按功能模塊來分配服務器和工作站，劃分網段，結構如圖1 所示。

根據《全國電力二次系統安全防護方案》，為了滿足智能配電網系統安全分區的要求，系統的典型邏輯結構將整個系統分為兩個區：安全Ⅰ區、安全Ⅲ區。其中安全Ⅰ區是系統的主體，包括前置服務器、串口服務器、數據庫服務器、SCADA 服務器、調度員工作站和報表工作站。安全Ⅲ區放置Web 服務器，Web用戶，用防火墻與安全Ⅰ區隔離。

前置服務器：前置服務器負責數據的采集和初步處理，整個系統的數據來源。數據庫服務器：數據庫服務器配置高檔服務器，數據庫為ORACLE。SCADA 服務器：SCADA 服務器配置高檔服務器，支撐平臺提供兩臺服務器之間的高效切換。

通過配網自動化系統，實現配電線路運行狀態數據采集、開關圖像遙視、開關開合遠程遙控操作。通過配電線路圖，展示線路運行狀態數據。具備實時數據采樣、歷史數據采樣等功能。告警管理服務，提示線路運行異常情況。系統積累配電線路運行數據，可實時進行當時數據查詢、歷史數據查詢。報表管理，分析線路運行穩定性、可靠性 。

（4）GIS 綜合監控平臺。基于GIS的綜合監控平臺是建立在配電GIS系統的基礎上，以實現后臺監控系統對故障點邏輯相關信息的判斷分析和自動提取相關信息的功能為根本目的，非常符合配電網絡迅速發展的需要。

4　結語

該城市的配電網自動化系統應用過程中，斷路器、刀閘的電動化改造，視頻采集、3G專用通道建設、配網主站建設是重點，事實證明，該方案的應用能提高通網架堅強程度、提高供電指標、提高線路安全性，效益非常明顯，可作參考和借鑒。

參考文獻

[1]劉海巖.阜新配電網自動化系統設計與應用[D].華北電力大學,2014.