武漢遠城區配電自動化的實施與發展

于 晶（國網湖北省電力公司武漢市漢南區供電公司，湖北武漢430090）

武漢遠城區配電自動化的實施與發展

于 晶（國網湖北省電力公司武漢市漢南區供電公司，湖北武漢430090）

通過漢南區配電自動化試點工程建設，完善了配電網的網架結構，對一次設備進行了完善化改造，大大提高了配電網的可靠性和供電能力。漢南區配電自動化系統實現DSCADA功能，能夠對配電網進行實時監控和遙控操作，并在主干環線實現集中型FA功能，能夠在較短時間快速切除配電網的故障區域并快速恢復供電，大大縮短故障查找和處理時間，提高供電可靠性。

武漢遠城區；配電自動化；實施與發展

1 引言

國家電網公司在電網“十二五”規劃中提出了以“統一規劃、統一標準、統一建設”為原則，建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征，自主創新、國際領先的堅強智能電網的發展目標。配電自動化是實現智能配電網的重要組成部分，其主要目標是保障配電網安全、提高供電可靠性、提高配電網的運行與管理水平。智能電網發展目標的提出給配電自動化的實施和發展帶來了新的生機。漢南區屬于武漢遠城區，具有農網和城網雙重特點，配電自動化試點具有一定的代表性。漢南區中壓配電網、通信、自動化等方面具備一定的基礎條件，具備實施配電自動化的基本要求。

2 配電自動化建設思路和規劃目標

2.1 配電自動化建設思路

第一步：結合農網升級改造項目，優化配電網架結構，實現網架結構布局合理、成熟穩定。對配電網一次設備和綜合自動化裝置插件進行改造，滿足配電自動化終端接入要求。城關地區主干線開閉所、柱上開關、環網箱實現“三遙”功能，農村地區柱上開關、開閉所實現“二遙”功能，配電臺區實現“一遙功能”。配電終端建設分批、分期建設，實現試點區域內配電終端覆蓋率100%。

第二步：在采用光纖、無線公網等多種通信方式完善中壓通信網的基礎上，建設實用型配電主站，實現配電線路、設備數據的采集和監控，在此基礎上實現饋線自動化功能，實現配電網調控一體化打下良好基礎。

第三步：依托配電自動化提供的配電網運行實時數據，通過信息交互總線方式，依據“源端數據唯一、全局信息共享”原則，實現配電自動化系統和其它應用系統的互聯。互聯的系統包括配電自動化系統、上一級調度自動化、生產管理系統、電網GIS平臺、PMS、營銷管理信息系統、95598等，通過多系統之間的信息共享和功能整合，實現停電管理應用、用戶互動、分布電源接入與控制等功能。

2.2 配電自動化建設思路和目標

（1）探索和實踐智能電網建設新形勢下配電自動化發展理念和實現方式。

（2）建設先進、實用、開放、互動的配電自動化系統。

（3）提高配網生產運行管理水平。

3 試點區域現狀分析

3.1 配電網基本情況

漢南區面積287km2，配電自動化試點覆蓋全區范圍。試點區域現有10kV配電線路總共55條，以架空線路為主，架空線路比率為90%，電纜線路主要集中在城關地區。城區公用線路26條，專用線路5條，線路手拉手比率60%。

全區現有開閉所16座，采用真空斷路器或SF6斷路器，綜自單元采用微機保護；現有柱上開關214臺，均為真空斷路器；現有環網柜30個，普遍采用負荷開關；公變臺區421個。

3.2 配網存在的主要問題

（1）10kV線路接線方式多為放射狀，線路聯絡比率低，負荷不能轉供，運行方式不靈活，供電可靠性不高。

（2）開閉所、線路開關、環網箱、箱變等不能掌握運行實時情況，查找故障時間長，難度大。

（3）少數柱上開關無電動操作機構，不能實現遠方操作。所有柱上開關、環網柜未安裝電壓互感器、電流互感器，桿上無位置安裝配電自動化終端。

（4）開閉所無專用后備電源，主電源失電后無法進行分合閘操作，少數開閉所微機保護裝置無485接口，不能實現數據集中采集。

4 配電網建設方案

4.1 配電一次網架改造方案

城關供電區網架結構宜采用環網接線，開環運行方式，對不同負荷密度的供電區域可選擇單環網或雙環網接線，并逐步實現網格化接線方式。城關供電區主干線上不宜直接接入用戶。所有用戶宜通過分支線接入，分支線接入主干線必須通過開關設備接入主干線，以減少主干線停電的時間和次數、縮小停電范圍。農村供電區配網結構采用三分段，具備條件的實現單環網接線。主干線上一、二段不宜直接接入用戶；所有用戶通過分支線接入。

4.2 配電設備改造方案

對試點區不滿足自動化接入要求的一次設備進行完善化改造，具體原則如下：

（1）柱上開關改造。對接入配電自動化系統的聯絡開關、分支開關進行完善化改造，實現“三遙”配置。對手動機構的線路開關進行更換或將控制箱集中返廠加裝電動機構。

（2）開閉所改造。對不具備采集條件的開關站二次回路進行改造，對無RS485接口的保護單元集中返廠更換插件，使其滿足DTU采集電壓、電流、開關位置信號的要求，實現“三遙”配置。

開關站加裝3kVA容量的UPS電源，保證交流電源失去后不影響DTU、通信單元等裝置正常工作。

（3）環網箱改造。對不具備采集條件的環網箱進行改造，將手動操作機構改造為電動操作機構，同時加裝PT、CT和DTU配電終端。

（4）新建或改造一次設備時，在設備選型時同步考慮配電自動化需求，選用一體化配電終端。

5 配電自動化主站建設方案

5.1 建設方案

5.1.1 軟件配置

系統采用先進、可靠、通用的軟件支撐平臺，通過標準的外部通信接口可以和其它系統平臺進行簡單的無縫集成，便于其他系統接口與訪問，支持二次開發。支撐平臺具備高可靠性和穩定性、開放性，滿足各種數據和通信接口的接入，并隨時拓展接入新規約。平臺具有高效的實時數據處理分析能力，平臺上所有在線維護，包括圖形編輯、應用數據庫建立、對實時數據庫修改等，都不對正常運行產生任何影響。

5.1.2 硬件配置

系統硬件具有一定的先進性、超前性，并根據實用性原則進行優化配置，以達到較高的性能價格比。系統硬件選用符合工業標準的通用、系列化產品，具有良好的維修服務支持。主站硬件分為以下幾個方面：SCADA服務器、數據采集服務器、WEB服務器、配網工作站、維護工作站、路由器、網絡設備、GPS天文鐘、防火墻、隔離裝置等。

5.2 主站硬件配置方案

圖1

操作系統和數據庫：

系統基于UNIX/WINDOWS混合平臺構建，所有服務器隨設備安裝UNIX操作系統，工作站和報表工作站采用WINDOWS操作系統。

數據庫采用國際上通用的Oracle商用關系型數據庫，支持SQL標準數據庫訪問語言。

5.3 建設方案

綜合利用多種通信方式實現接入層通信網絡全覆蓋，使試點區域配電終端上線率達到100%。通信方式以光纖為主，無線公網通信為輔。具體按照如下的原則選擇通信方式：

（1）實現“三遙”的開閉所、主干線聯絡、分段開關采用光纖通信方式接入，以現有的SDH/MSTP高壓通骨干網為基礎，建設堅強的中壓通信網絡。沿10kV線路同桿架設光纜，采用以太網無源光網絡（EPON），并在站點間實現通信手拉手保護。

（2）對于光纖無法到達的站點，實現“二遙”的環網柜、分支開關采用無線公網GPRS方式接入。試點項目通過租用運營商VPN專線，利用運營商內部無線公網實現對終端設備的數據上傳，接入配電自動化主站的無線數據采集網，并通過正反向物理隔離裝置加密認證實現二次安全防護（見圖2）。

①站所終端（DTU）

每個開閉所安裝DTU裝置1套，安裝3kVA高品質UPS1套；采用光纖通信方式實現“三遙”，光纖無法到達的少數開閉所采用無線GPRS方式實現 “二遙”。開閉所安裝1套3kVA UPS電源，作為后備電源。

每臺環網柜安裝DTU裝置1套，PT1組，按間隔安裝若干組CT。DTU裝置從PT上取電，環網柜每個間隔加裝電動操作機構等措施實現“三遙”。

②柱上開關終端（FTU）

圖2 中壓配電通信網絡拓撲圖

每臺柱上開關安裝FTU裝置1套，安裝三相電壓互感器1組，安裝電流互感器1組，FTU從PT取電，額定電壓為24V，FTU內置2個12V蓄電池，作為后備電源。柱上開關與FTU采用航空插頭方式連接。FTU與主站通信規約為101、104，通信接口為RJ485和RS232。

③配電變壓器終端（TTU）

配電變壓器安裝TTU，采用GPRS方式通信，實現一遙。

5.4 饋線自動化

饋線自動化的作用：

（1）切除故障（快）；

（2）隔離故障（小）?提高供電可靠性；

（3）恢復供電（多）；

（4）避免長時間大面積停電?提高應急能力；

（5）提高設備利用率?高效經濟；

（6）擴大供電能力。

5.5 集中式饋線自動化

故障處理過程：

線路故障發生——保護信號產生——配電終端將故障信息（過流、零序電流信號動作）上傳主站——主站根據設定的保護定值遙控斷開故障點開關——主站下發遙控命令依次從電源側合上線路開關，恢復非故障區域供電。

對于環網線路：根據隔離后系統的運行方式，查找聯絡開關，對非故障區域負荷自動進行轉供，實現事故的自動處理。

6 結語

綜合利用多種通信方式開展中壓配電網通信系統建設，實現接入層通信全覆蓋，配電終端實現全區范圍內廣泛分布。并根據縣域配電網實際情況，在城關地區采用光纖方式提高通信可靠性，在農村地區采用無線公網提高通信覆蓋率，保證了配電自動化通信方式的實用性和有效性。通過試點項目建設，為企業帶來了良好的經濟效益和社會效益，同時，積累了基于農網配電自動化建設的經驗，保證了配電自動化建設的實用性和可推廣型，為下一步湖北省農網配電自動化技術的實施與發展打下良好的基礎。

[1]蘭 海.配電自動化在博興電網的應用[D].山東大學，2012（11）：34～ 35.

[2]何智祥.配電網目標網架實施策略研究[D].華南理工大學，2015（02）：27～28.

TM76

A

2095-2066（2016）33-0024-02

2016-11-12

于 晶（1976-），男，工程師，碩士研究生，主要從事運維檢修工作。