配電網自動化系統應用分析

邱云峰

摘要：隨著電力需求的增加以及電網規模的擴大，基于保證供電可靠性、提高配電網運行效率、實現配電網智能控制考慮，有必要針對配電網實際情況應用配電網自動化系統。文章結合某城市配電網現狀，提出了具體的配電網自動化系統應用方案，可為類似配電網自動化系統的應用提供一定的借鑒和參考。

關鍵詞：配電網；自動化系統

中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0059-01

配電網自動化系統是集電子、計算機、通信等多項技術于一體，實現配電網在線監測、控制、保護、管理等多項功能的現代化電力技術。大量實踐經驗表明，配電網自動化系統的應用對于提高供電質量及電力企業綜合效益具有重要的意義，是未來智能配電網建設過程中不可或缺的組成部分。雖然我國在配電網自動化系統的研究及實踐方面已取得了長足的進步，但仍然與預期目標及發達國家水平存在較大的差距，因此，有必要對配電網自動化系統的應用進行研究，文章主要結合具體實例進行分析。

1.某城市配電網現狀

據筆者的調查，目前該城市配電網一次網架結構較為合理和完善，且配電設備整體運行狀況良好，具有配電網自動化系統應用的基礎條件，但一次網架、配電設備及通信系統還存在著一些問題，需進行改造和升級，以滿足全面應用配電網自動化系統的要求，具體表現于以下幾點：首先，一次網架及設備不夠堅強。部分開閉所中壓開關柜不具備電動機構安裝條件，難以實現遙控功能；其次，配電自動化設備覆蓋率較低。自動化設備覆蓋率與智能電網建設要求還存在著一定差距；另外，配電網自動化技術整體實用化水平較低，無法最大化發揮配電網自動化系統的整體功效；最后，缺乏完整的配電數據通信網。目前，該城市還未建立完整的配電數據通信網，且部分電纜管道由于長期維護的缺乏，進而增大了配電網通信光纜的施工難度。

2.配電網自動化系統應用方案

考慮該城市的可持續發展，基于上述該城市配電網存在著的諸多問題，該城市配電網自動化系統的應用應以“整體協調、因地制宜、戰略超前、循序漸進”為原則，以實現一次網架的堅強可靠、配電自動化終端及通信網絡的全覆蓋、智能配電調控的一體化為目標，通過數字化、智能化配電網自動化系統的構建來提高該城市的供電質量及供電可靠性，具體而言，主要包括以下幾個方面的內容。

2.1配電自動化設備的改造

1）環網改造。目前該城市網架線路采用的為雙電源雙環網接線方式，供電能力目前符合“N-1”要求，無需對主網架進行大面積改造，只需對環網柜等部分一次設備作自動化升級，例如加裝電動機構、CT、故障指示器等，從而實現自動化覆蓋率達到100%。

2）自動化開關改造。據筆者調查統計，該城市環網目前使用的有多種型號的開關柜，為了實現SCADA功能，可加裝電動操作機構、控制器、測量單元、DTU、通信通道與主站連接。

3）開關站PT、CT配置。結合類似配電網自動化系統的成功應用經驗，開關站升級“進線三遙、出線兩遙”的方式，即進線及聯絡線實現遙測、遙信、遙控，出線實現遙測、遙控，并分別對進線開關加裝三相保護CT，對出線開關加裝三相測量CT。

4）站內低壓電源改造。基于終端設備供電考慮，需對低壓電源進行改造，并配備蓄電池以保證停電時能夠自動切換。對于站內已有公變電源的，只需進行電源箱的標準化改造即可；站內無低壓電源的，可充分利用鄰近的公變低壓電源。

5）開關站的建設。考慮該城市電網的長遠發展及資源的充分利用，應按自動化標準來配置新建開關站，所有間隔安裝好電動操作機構及CT，且戶外開關站預留相關設備及管道的安裝空間。

2.2配電自動化系統的總體結構

配電網自動化系統一般由配主站、配電子站、配電終端、通信網絡這幾個部分組成，實踐證明，含有子站/終端自動化系統的優點是實現數據的分層控制，并減輕主站的負載，但缺點是降低通信效率及配電終端互操作條件，并增加調試任務。但隨著基于IP的配電自動化通信技術的研究與應用，數據的轉發無需通過子站，網絡型配電終端可直接連接至主站，子站的省去不僅提高數據傳輸速度，還節約了建設成本，但有一個缺點就是增加主站的負載，可通過增設前置來均衡負載。基于上述考慮，該城市配電網自動化系統總體結構如圖1所示，與典型的配電網自動化系統相比，省去了配電子站。1）主站層。原主站綜合自動化系統已具備基本的SCADA功能，因此，主站系統的升級改造嚴格遵循國網公司智能配電網建設標準，即在實現三遙的基礎上增加主站控制的饋線自動化（FA）。同時，采用光纖為主，載波通信為輔的通信手段，以滿足主站系統對數據傳輸的高要求。該主站系統通過SCADA及FA功能的實現，可保證故障發生后，準確切除故障，并自動恢復供電。另外，搭建基于國際標準的信息交互總線，實現系統與相關應用的信息互通，從而擴展系統的其他功能，為配電生產、調度、運行等業務的閉環管理提供支持。

2）終端層。基于上文所述的雙層配電網自動化系統總體結構，該配電自動化系統采用網絡型配電終端采用，IP地址統一規劃，使自動化配電終端覆蓋區域內的10kV公用線路、開關、環網柜進出線開關，使開關站自動化覆蓋率達到100%。

2.3通信網絡

配電自動化系統通信網絡的選擇與建設需考慮多方面的因素，例如環境、成本、技術可行性等，同時要避免資源浪費和重復建設，盡量與調度自動化通信系統融合。基于該城市“配電主站+網絡型配電終端”的雙層配電自動化系統總體結構考慮，通信網絡采用“主干層+用戶層”的雙層結構。結合目前該城市配電網實際情況及未來的戰略發展規劃，能選擇的通信手段主要有無源光網絡（EPON）、電力線載波、無線公網這3種。然而基于技術性、可靠性、實時性、安全性等綜合比較，該通信網絡主要采用EPON通信技術，覆蓋變電所至10kV開關站，并使用以“手拉手”全保護倒換型為主的拓撲結構。

3.結論

通過文章所述配電網自動化系統方案的應用，不僅提高了供電可靠性，還給配電網的維護及管理帶來的便利，提高了電力企業的綜合效率，可為類似情況配電網自動化系統的應用提供參考及借鑒，然而在具體的實踐過程中，還需結合電網實際情況來應用配電網自動化系統。