淺談10kV配電自動化系統設計

喻曉蘋+蔡海峰+方健美

摘 要：配電自動化設計是以提高供電可靠性和改善供電質量為目的。通過對配電網運行工況的實時監視和控制，配電自動化系統能夠迅速進行故障研判，隔離故障區段，縮小停電范圍，快速恢復供電，支撐配電網調度運行和搶修指揮等業務需求。

關鍵詞：配電自動化；終端；子站；主站；通信

一、配電自動化概念

配電自動化以一次網架和設備為基礎，以配電自動化系統為核心，綜合利用多種通信方式，實現對配電系統的監測與控制，并通過與相關應用系統的信息集成，實現配電系統的科學管理。

配電自動化系統是實現配電網的運行監視和控制的自動化系統，具備配電SCADA、饋線自動化、電網分析應用及與相關應用系統互連等功能，主要由配電主站、配電終端、配電子站（可選）和通信通道等部分組成。配電SCADA也稱DSCADA，指通過人機交互，實現配電網的運行監視和遠方控制，為配電網運行和調度提供服務。

二、配網現狀

本工程建設區域內的電纜線路接線方式主要以單聯絡、雙聯絡和多聯絡方式為主。10kV開關柜主要以HXGN型、SM6型為主，也有其他部分HK型。線路負載率超過75%為重載線路，低于20%為輕載。則本次建設改造區內共有重載線路9回，占線路總數的2.08%，輕載線路136回，占線路總數的31.48%。針對重載線路的改造已列入本年度配網改造計劃。

經過前期工程的建設，已經完成了本區域約76回10kV線路，156座開關站的自動化改造，并完成了本區域配網自動化的總體結構建設，主站系統、配網信息系統、通信網管系統等相繼建設完成，為后期配網自動化建設奠定了良好的基礎。

三、配網自動化改造設計必要性

隨著電力系統的不斷發展和電力市場的逐步建立，配電網絡的薄弱環節越來越突出，形成了電力需求與電網設施不協調的局面，集中反映在配網故障后的恢復和處理、配網負荷轉供等問題，這種局面越來越不適應社會需求。

配電自動化是解決配網盲調問題，提高供電可靠性，實現配網精益化管理的有效手段，是智能配網的重要組成部分。

1.配電自動化覆蓋率更高。在配電自動化覆蓋區域內，用戶年戶均故障停電時間從39.4分鐘下降到了4.74分鐘，平均倒閘操作時間從36分鐘下降到了4分鐘，事故處理中非故障區域平均恢復供電時間從56分鐘下降到了8分鐘，供電可靠率RS-3從99.8902%提升至99.9976%，體現了良好的社會效益和經濟效益。

2.配電自動化在倒閘操作、事故處理、負荷分流等配網日常運維管理工作中發揮了關鍵性的作用。

3.大幅度減輕了配網運行勞動強度，提高了運維工作效率，實現城區電纜網主干線路范圍內配電自動化的全覆蓋，從而進一步減少非計劃停電時間，提高對用戶的供電可靠性。

四、配網自動化改造設計

配電自動化系統采用：主站+子站（通信匯集型）+終端的三層結構，如下圖所示：

4.1一次設備改造設計

本區域對于供電可靠性要求較高，對現有的配電一次設備電纜化率較高的特點，按“進線三遙、出線一遙”的模式差異化開展進行配電自動化建設改造，配套相應的配電自動化終端。實現三遙的間隔加裝輔助接點一副，DC48V電動操作機構一套以及三相電流互感器。對于無低壓電源及沒有配置PT柜的站點，需加裝1臺PT柜，主要為配電終端DTU提供工作電源及母線電壓采集。

4.2終端設計

配電終端用于對環網單元、開關站、配電室等進行數據采集、監測或控制，應滿足高可靠、易安裝、免維護、低功耗的要求，性能指標應符合相關標準。配電終端建設應根據供電可靠性需求、網架結構、一次設備條件、饋線故障率等情況，按照經濟、高效的原則，按照《配電自動化規劃技術導則》要求，在電纜網主干線路合理配置“三遙”終端的類型、數量和位置。

實現三遙的每座開關站配置一臺DTU，三遙接入間隔數為8回路及以下的，考慮采用一控八型DTU；三遙接入間隔數為8回路以上的站點考慮采用一控十六型DTU。

配電終端采用模塊化設計，具備運行數據采集、處理、存儲、通信等功能，滿足即插即用及遠程管理的要求。配電終端應滿足電力二次系統安全防護有關規定和電磁兼容性要求，并具備防雷擊和過電壓保護措施；性能指標應滿足現場安裝環境要求。

配電終端采用外部交流電源供電或電壓互感器（TV）供電方式，且應配置無縫投切的后備電源。后備電源宜采用蓄電池，應能保證配電終端運行一定時間。

配電自動化終端取電優先考慮PT柜取電，取電電壓為AC220V。后備電源采用蓄電池，蓄電池宜采用閥控式密封鉛酸電池，宜裝設一組。蓄電池容量按4h事故放電時間考慮。

4.3通信系統設計

配電通信網絡是實現配電網自動化的關鍵環節，配電網自動化系統需依靠有效的通信手段將反映遠方設備運行狀況的數據信息收集到控制中心。

考慮到本項目實施區域的供電可靠性要求、工程量、投資額度等因素，采用光纖通信方式將配電終端接入主站，并利用通信管理系統（TMS）實現對配電通信網中各類設備的綜合管理，有效提升對配電通信接入網的智能管理水平。

根據統計，本期通信配網系統建設建設計劃敷設37條光纜245.387公里，安裝OLT（含以太網板）設備13臺，安裝ONU設備230臺。ODF配線架550個，機柜18個，分光器460個，光衰耗器100個，尾纖（2M）1500根，通信電源9組，SDH以太網卡13塊。

五、成效分析

5.1經濟效益

通過本工程建設提高供電可靠性，從而帶來經濟效益。即通過配網改造及自動化建設，在提高配網供電能力的同時，也在顯著提高供電可靠性和電能質量。初步測算扣除人工現場故障巡視和現場操作造成的故障停電時間，實施配電自動化后，主城核心區用戶平均故障停電時間可減少至0.07小時/戶·年。

配電自動化實施區域內可以充分利用一次設備資源，降低設備的閑置率，改善一次設備的整體運行環境，有效延長了設備投資周期（平均每年可節省一次設備投資200萬元左右）。減少運行維護和管理費用帶來效益。通過對配電網的實時監控以及設備工況的監視，運行方式調整可通過遙控操作直接執行，大大減少運行人員的巡視次數及測負荷等工作量，節約運行成本120萬左右。

5.2 管理效益

通過配網數字化、信息化建設，實現配電生產精細化、集約化管理。有利于專業化管理，并能達到規范業務、提高工作效率的目的，全面提升配電專業管理水平。全面促進高素質、社會化的配電專業技術管理人才隊伍的建設，夯實企業發展根基。通過試點建設，培養配電專業發展所需要的各類技術、經濟、管理等專業人才及高技能人才，迅速提高員工的整體素質，為公司的發展奠定良好的人才基礎。建立調控一體和配電自動化管理體系。通過制定規劃、設計、施工、運行、驗收等方面的標準，形成完善的制度體系，提升配網調控一體及配電自動化的管理水平。提高工作效率。實現配電自動化后，特別是實現數據集成共享后，主站可以充分利用各個應用功能來自動分析和處理各項管理事務，如報表統計、缺陷處理、停電管理等等，大大減少了人工參與量，即提高了工作速度，也提高了工作的正確性。

5.3社會效益

樹立良好行業風格，全面提升本區域供電公司社會形象。為適應新形勢下的新要求，國家電網公司提出了“一強三優”的發展目標，即把國家電網公司建成一個電網堅強、資產優良、服務優質、業績優秀的現代公司。通過實施配電自動化，構建停電管理系統等多種技術手段可有效縮短故障停電時間，進一步提升用戶服務質量，極大滿足居民生活用電需求，提高客戶滿意度，提高電力企業的社會形象。保障地區經濟建設快速發展，為地方經濟保駕護航。供電可靠性的提高，是發展經濟建設必需創造的良好硬件環境之一。通過配電自動化的實施可有效的提高供電可靠性，為寧波的經濟建設發展提供用電保障。構筑和諧社會、節約型社會的需要。提高供電可靠性，緩解電力需求矛盾是構筑和諧社會的重要內容之一，通過配電自動化系統的建設，可以減少電量損失，減少設備損壞，減少維修費用，節約國家緊缺資源。

5.4 總體成效

本期工程建設完成后，預計成效如下：

配電自動化系統覆蓋率大大提高，此區將有145條線路，215座開關站（環網單元）實現自動化，配網監控水平、調控一體化覆蓋范圍、故障分析診斷范圍、配網運行優化水平等大大提高。

一次網架負荷轉供能力大大提高，通過網架的優化，網絡結構更趨于合理，提高網架負荷轉帶能力。自動化區域所有線路均實現N-1，具備負荷轉供路徑和備用容量，網架更加堅強。

通信系統更加完善，光纖為主，載波補充的方式完全滿足電力系統安全防護有關規定，基于GIS的通信網管，綜合了光纜鏈路的建成，通信系統可靠運行；

基本實現了全網數據模型的“單口維護，全局共享”，基于信息交互總線的配電自動化結構更加完善。

六、結束語

本項目的實施結合之前一期、二期工程基礎與建設經驗，改造涉及主站、子站、一次設備、通信、終端等多個環節，通過一次網架優化和配電自動化建設，本項目實施區域內的配電自動化覆蓋率將達到100%， 供電可靠率預計可提升至99.9891%。配網自動化改造實施提高了整個城網供電的可靠性，是電力系統現代化發展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]《城市配電網技術導則》，Q/GDW 370-2009

[2]《配電自動化技術導則》，Q/GDW 382-2013

[3]《配電自動化建設與改造標準設計技術規定》，Q/GDW 625-2013

[4]《配電自動化終端/子站功能規范》，Q/GDW514-2013