配電自動化系統分析及改進方案

張 帥 常娜娜

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配電自動化系統分析及改進方案

張 帥1常娜娜2

（1. 國網西咸供電公司，陜西咸陽 712000；2. 國網咸陽供電公司，陜西咸陽 712000）

配電網是電力網絡中直接面向電力用戶的一個環節，是檢測供電可靠性的重要部分。配電自動化的廣泛應用，為調度運行控制能力、故障處理能力和配網檢修能力的提高奠定了基礎，也對社會保電活動等提供可信的技術手段和技術措施，極大減少停電次數和停電時間。本文結合西咸新區供電公司成立后的配電網規劃，對配電網的發展現狀、存在的問題進行分析，并從主站信息和饋電線路方面提出了切實有效的改進方案。

配網自動化；主站信息；饋電線路

配電網分布面廣，線路復雜，設備多，建設工地多，配網安全生產一直是電力安全生產的重頭。目前在沒有配電自動化系統的情況下，配電網實際運行狀態不能及時掌握，配網調控處于盲調狀態，存在很大的安全隱患。配電網自動化系統的應用，使調控人員能實時掌握配電網運行狀態，通過配電調度自動化系統的掛牌、刀閘和跌落保險的人工置數等功能，可以使調度畫面與現場一致，做到正確指揮，心中有數，極大提高了供電可靠性[1-2]。通過系統的設備異動管理功能，調度能確切掌握最新的配網建設投運情況，徹底改變配網資料落后的局面，為安全生產提供堅實的基礎。實踐證明，配電自動化系統已成為國內先進供電公司必不可少的配網生產運行工具，使配電網的安全生產水平有了質的提升[3-5]。

配電自動化系統（DAS）的作用為方便配電企業可以在遠方終端實時地監視、分析和操控配電設備，該系統主要包括以下幾個部分，即配電網數據信息采集與監視（SCADA系統）、配電地理信息系統（GIS）、需求側管理（DSM）。配電自動化系統是為城鄉配網的結構改造而服務的重要技術。我國配電自動化進行了較多試點，一般結構由配電主站、子站和饋線終端3層組成[6]。配電自動化系統主站作為配電網分析模型中心和運行數據中心，是配電自動化建設的重要組成部分，支撐著配電網調控運行、生產運維管理、狀態檢修、缺陷及隱患分析等業務開展，并為配電網規劃建設提供數據支持[7]。

本文結合西咸新區供電公司的配電網建設，對配電網的發展現狀、存在的問題和提出的改進方案進行了介紹和分析。建成西咸配電自動化系統，必將對提高配電網供電可靠性、提高供電服務和提高運行維護水平起到強大的推動作用。

1 配電網現狀和存在問題

1.1 配電網發展現狀

國網西咸供電公司于2015年年底組建成立，生產、運行和營銷部門的多種應用系統還在完善中，地區調度自動化系統也處在建設階段。但各系統的建設都是獨立運行，各系統之間缺乏數據交互，一些綜合性應用無法實現，信息“孤島效應”嚴重。因此，在系統建設的同時解決配電網應用系統之間的信息交互，實現各應用系統的集成，搭建好基礎信息平臺勢在必行。

由于地調系統沒有配套建設配電自動化終端和通信系統，所以不能實現配電自動化系統功能，配網調度人員只能通過地調系統的工作站對配網10kV出線進行調控運行，開關站、環網柜及柱上開關均沒有監控手段。D5000調度自動化系統具有配置遙測遙信信息按IEC60870-5-101/104標準通信規約進行轉發的功能[8]。可以接收配電調度自動化系統的遙控命令，遙控指定開關，并具有限定轉發遙控控制范圍的安全控制功能，確保遙控轉發命令安全。

1.2 配電網自動化存在的問題

1）10kV設備健康水平較差

10kV設備的狀態檢修工作開展較為滯后。部分斷路器、配電變壓器運行年代久遠，運行的配變中高損配變仍占有相當大比重；存在開關操作機構銹蝕、分合指示不清晰、配變漏油、絲具老舊、刀閘銹蝕拉合困難等現象；10kV設備類型、生產廠家雜多，沒有形成成熟、統一的技術選型標準，隱患缺陷多，信息采集難，不利于配電網智能化的改造。

2）10kV線路運行環境較差

區域內各類市政、路橋、產業園區以及舊城改造項目多，配電設施遭受外力破壞的情況頻繁發生，加之西咸新區內城鄉結合部的區域面積較大，大量存在的城中村內違章建筑多，房、樹、線的矛盾比較突出，10kV線路安全隱患較大。受技術、資金和生活環境等多方面的影響，以前城市的配電網規劃、建設和發展過程中，10kV線路多是采用架空線路來進行鋪設，線路電纜化率處于較低的水平。

3）10kV線路改造滯后

區域內配網線路主干線部分基本實現了全絕緣化改造，但支線仍存在裸導線的情況，還有部分支線采用截面積為25～35mm2的小線號，無法滿足日益增長的負荷需求；部分線路改造時，僅進行了導線和金具的更換，電桿沒有更換，部分電桿老舊、裂紋嚴重、吃力大，改造工作滯后。

單因素分析的結果表明，年齡、體表面積、白蛋白水平、肝功能水平、合并基礎疾病與異煙肼血藥濃度存在顯著的相關性；性別和NAT2的兩個位點的基因多態性沒有顯著相關性。國外對異煙肼代謝過程的分子生物學研究表明，NAT2*4和NAT2*15的表達會影響異煙肼的藥物濃度[14，15]；但本研究沒有觀察到這一現象。這可能與NAT2*4和NAT2*15在亞裔人群中的突變率較低有關。根據樣本統計出NAT2*4的突變率為 9.3%（9/97），NAT2*15 的突變率為4.1%（4/97）；故不排除是由于樣本量不足而沒有發現這兩個基因位點與藥物暴露量之間的關系。

總之，西咸新區配電網網架結構不合理，存在問題需網架結構調整解決；非電纜線路、裸導線線路、老舊設備多，需設備改造；設備自動化建設落后，需配電自動化改造；設備運行環境較差，需運維人員加強維護。

2 改進方案

考慮到配電網發展中存在的各種問題，本文從主站信息系統的安全防護和饋電線路的保護配合方面進行分析，并提出改進方案，以期對提高配電網的安全運行和可靠供電起到重要的作用。

2.1 主站信息的安全防護改進

在管理信息大區，配電自動化主站與配電終端通信可采用“硬件防火墻+安全接入平臺+配電加密認證裝置”的安全防護方案，如圖1所示。

圖1 “硬件防火墻+安全接入平臺+配電加密認證裝置”方案

硬件防火墻采取訪問控制措施，對應用層數據流進行有效的監視和控制。

安全接入平臺主要包括安全接入網關和數據隔離組件，對外統一提供“安全通道、身份認證、安全接入、訪問控制、數據交換”等核心功能。安全接入網關與配電終端采用基于數字證書的雙向認證、密鑰協商，基于國產商用密碼算法建立與配電終端之間的雙向加密隧道，實現與無線網絡其他業務間的邏輯隔離，保障通信鏈路及傳輸數據的安全性；數據隔離組件提供雙向訪問控制、網絡安全隔離、內網資源保護、數據交換管理、數據內容過濾等功能，實現邊界安全隔離，防止不正當鏈接進入內網系統直接進行訪問。

配電加密認證裝置對遠程參數設置、遠程升級等信息采用國產商用非對稱密碼算法進行簽名操作，實現配電終端對配電主站的身份辨別與報文完整性的保衛工作；對配電主站與配電終端之間的業務數據采用國家商用對稱密碼算法進行加解密操作，保障業務數據的安全性。

2.2 配網饋電線路保護配合方案

圖2 配電自動化結構示意圖

1）架空線路主干線開關采用負荷開關工作方式，主回路相間短路故障由變電站出線開關切除，并重合一次切除瞬時故障，永久故障由主站系統集中判斷故障區段，主站下令進行故障隔離，并恢復健全區域供電。分支開關可采用斷路器與變電站出線開關保護配合（速斷保護延時0.3s），實現故障快速隔離。

2）電纜線路環網柜主回路進出線開關采用負荷開關工作方式，主回路相間短路故障由變電站出線開關切除，由主站系統集中判斷故障區段，主站下令進行故障隔離，并恢復健全區域供電。負荷側開關采用“負荷開關+熔斷器”方案，熔斷器狀態遙信上傳主站。

3）開關站進線功能開關不投保護，由變電站出線開關負責切除故障。開關站出線采用真空斷路器并和變電站出線保護能夠配合的，開關站出線配置保護裝置，相間短路時快速隔離線路故障。

2.3 改進成效

通過改進方案的實施，對配電自動化覆蓋區域的供電可靠性將會有明顯的提升。表1給出了工程實施前后各區域配電網數據指標對比。改造后，A類供電區域供電可靠性完全達到99.98%以上，滿足國網要求，故障隔離時間由原來的1h下降到20min，配電自動化覆蓋率達到100%，-1校核通過率達到100%。B類供電區域供電可靠性完全達到99.98%以上，滿足國網要求，故障隔離時間由原來的1h下降到20min，配電自動化覆蓋率達到95%。C類供電區域供電可靠性完全達到99.98%以上，滿足國網要求，故障隔離時間由原來的1h下降到30min，配電自動化覆蓋率達到95%[9]。

表1 工程實施前后各區域配電網數據指標對比

3 結論

實現配電自動化后，配網調度在第一時刻發現故障信息后將其進行綜合分析，先采取切除故障線路等方式將故障隔離，并及時通報搶修人員，幫助判斷故障點，有效減少設備巡查時間，盡快恢復供電，減少停電面積并縮減停電時間。

配電自動化工程建成后，故障處理服務由被動變主動，對社會保電活動等提供可信的技術手段和技術措施，極大減少停電次數和停電時間。通過大面積斷電快速恢復等功能，可在主電源變電站斷電時短時間內恢復供電，提升人民生活水平，不僅提高政府滿意度，還為社會經濟保駕護航，有效提升供電服務水平，社會效益明顯。

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[9] 國家能源局, DL/T 5729—2016. 配電網規劃設計技術導則[S].

Analysis and Improvement Scheme of Distribution Automation System

Zhang Shuai1Chang Nana2

(1. State Grid Xixian Power Supply Company, Xianyang, Shaanxi 712000; 2. State Grid Xianyang Power Supply Company, Xianyang, Shaanxi 712000)

Distribution network is a link that directly faces the power users in power network, and it is an important part to detect the reliability of power supply. The wide application of power distribution automation, lay the foundation for the improvement of dispatching operation control ability, fault handling ability and distribution network maintenance ability. It will also provide reliable technical means and technical measures for the social electric protection activities, which greatly reduce the number of power outages and power outage time. Based on the distribution network planning after the establishment of the Xixian power supply company, this paper analyzes the development status of the distribution network and the existing problems, and then put forward the practical and effective scheme from the aspects of the master station information and supply lines.

distribution network automation; master station information; supply lines

張 帥（1990-），男，陜西省西安市人，助理工程師，主要從事配網工程管理和規劃評審工作。