配電自動(dòng)化系統(tǒng)在鶴壁低壓臺(tái)區(qū)智能運(yùn)維中的探索

孫秀兵 全宏達(dá) 夏傳鯤

摘 要：目前，鶴壁供電區(qū)域內(nèi)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)僅能覆蓋數(shù)十條10kV配電線路，對(duì)低壓臺(tái)區(qū)線路的智能運(yùn)維、故障判別定位尚缺乏有效手段。本文重點(diǎn)介紹了基于移動(dòng)APN網(wǎng)絡(luò)和低壓臺(tái)區(qū)智能終端技術(shù)在低壓配電自動(dòng)化應(yīng)用中的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)APN；配電自動(dòng)化；低壓臺(tái)區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0141-02

The Exploration of the Distribution Automation System in the

Intelligent Operation and Maintenance of Hebi Low Pressure Platform Area

SUN Xiubing QUAN Hongda XIA Chuankun

（Hebi Power Company， State Grid Henan Electric Power Company，Hebi Henan 458030）

Abstract： At present， the distribution automation system in Hebi power supply area can only cover dozens of 10 thousand volt distribution lines， and there is no effective way for intelligent operation and fault location in low voltage area. This paper mainly introduced the value of the mobile APN network and the low voltage platform area intelligent terminal technology in the application of low voltage distribution automation.

Keywords： mobile APN；distribution automation；low voltage station area

1 研究背景

自1998年農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造工程實(shí)施以來(lái)，我國(guó)配電網(wǎng)健康狀況雖得到明顯改善。但是，隨著新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)配電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量提出了更高要求，建設(shè)具有堅(jiān)強(qiáng)、智能特征且結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)實(shí)用、供電質(zhì)量高、電能損耗低的新型配電網(wǎng)絡(luò)迫在眉睫。

然而，鶴壁供電區(qū)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)尚處于建設(shè)階段，僅僅對(duì)數(shù)十條10kV電壓等級(jí)的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行了自動(dòng)化覆蓋，只能滿足高、中壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化需求。此外，鶴壁市電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)在10kV/0.4kV配電臺(tái)區(qū)至終端用戶等各配電環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、通信互動(dòng)、監(jiān)控管理等尚存在薄弱環(huán)節(jié)，亟待改進(jìn)。

智能配電臺(tái)區(qū)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)在低壓臺(tái)區(qū)層面上的延伸，其全面建設(shè)與實(shí)施將徹底改善低壓臺(tái)區(qū)的“盲調(diào)”現(xiàn)象，提高整個(gè)配電網(wǎng)的可視化水平，減少工作人員的巡視工作量。同時(shí)，通過(guò)智能配電臺(tái)區(qū)開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，積累大量的配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，能有效提高低壓臺(tái)區(qū)搶修的服務(wù)水平，創(chuàng)造供電可靠、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的供電環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

2 智能配電臺(tái)區(qū)簡(jiǎn)介

基于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能配電臺(tái)區(qū)綜合管理技術(shù)是針對(duì)10kV/0.4kV配電臺(tái)區(qū)至終端用戶等各配電環(huán)節(jié)的全面監(jiān)控管理技術(shù)，對(duì)智能配電臺(tái)區(qū)綜合管理技術(shù)的研究應(yīng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)等進(jìn)行對(duì)接和數(shù)據(jù)共享，完善配電網(wǎng)設(shè)備的集中監(jiān)控管理功能。

綜合鶴壁供電公司的具體特點(diǎn)和現(xiàn)狀，通過(guò)加裝智能設(shè)備，使之具備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備管理和10kV/0.4kV配電臺(tái)區(qū)、0.4kV低壓配電線路及終端用戶數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及通信互動(dòng)等功能。智能配電終端用于監(jiān)控、管理配電臺(tái)區(qū)，并通過(guò)監(jiān)控的遙信數(shù)據(jù)提供低壓臺(tái)區(qū)的故障判別功能。通信組網(wǎng)則采用移動(dòng)APN專(zhuān)網(wǎng)方式將智能終端與現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)連接，使配電自動(dòng)化系統(tǒng)向低壓臺(tái)區(qū)延伸，滿足低壓臺(tái)區(qū)的自動(dòng)化需求[1]。

3 智能配電臺(tái)區(qū)實(shí)施方案

3.1 分析配電網(wǎng)現(xiàn)狀，總結(jié)配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求

在實(shí)施智能配電臺(tái)區(qū)前，要充分了解鶴壁地區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀，并結(jié)合已完成項(xiàng)目和正在實(shí)施的配電網(wǎng)節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行分析，總結(jié)鶴壁地區(qū)配電網(wǎng)的實(shí)際需求，盡量填補(bǔ)目前配電網(wǎng)建設(shè)空缺部分，滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)提升配電網(wǎng)智能化運(yùn)營(yíng)水平的要求。

3.2 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)智能終端設(shè)備

根據(jù)鶴壁地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)需求和配網(wǎng)通用性要求，研究基于配電網(wǎng)運(yùn)維管理平臺(tái)的智能配電臺(tái)區(qū)綜合管理技術(shù)，開(kāi)發(fā)智能終端設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)搭建無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，完成設(shè)備單模塊研究與開(kāi)發(fā)。

3.3 與配電自動(dòng)化系統(tǒng)連接

智能終端設(shè)備完成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)后，通過(guò)101無(wú)線通信規(guī)約連接至現(xiàn)有配電自動(dòng)化主站，并在主站端配置相應(yīng)模組及點(diǎn)號(hào)，使之完成主站與終端的連接。

4 智能配電臺(tái)區(qū)在臺(tái)區(qū)低壓搶修中的應(yīng)用

目前，低壓配電柜、電纜分支箱等設(shè)備的安全可靠性要求越來(lái)越高，其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及管理智能化需求也日益提高。加之智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)與應(yīng)用，關(guān)乎居民用戶的生命及財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)電網(wǎng)公司的企業(yè)形象具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。因此，將智能配電臺(tái)區(qū)應(yīng)用于臺(tái)區(qū)低壓搶修尤為重要。

智能配電臺(tái)區(qū)通過(guò)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙信、遙測(cè)功能，可對(duì)低壓配電系統(tǒng)的電壓、負(fù)荷電流、故障電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可存儲(chǔ)相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，結(jié)合配電自動(dòng)化系統(tǒng)的FA功能，可縮小故障影響范圍，降低損失，提高低壓臺(tái)區(qū)的用電可靠性。

使用移動(dòng)APN通信方式接入配電自動(dòng)化主站的智能配電臺(tái)區(qū)低壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸速度快、傳輸信息量大的特點(diǎn)，有效提高了監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，因此選用無(wú)線GPRS/4G通信技術(shù)作為智能終端的接入方式。

智能配電臺(tái)區(qū)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓臺(tái)區(qū)（低壓配電柜、電纜分支箱等）中電量參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和無(wú)線傳輸，并對(duì)低壓臺(tái)區(qū)的故障跳閘進(jìn)行告警和故障判別，其主要由智能終端、數(shù)據(jù)集中器、服務(wù)器和系統(tǒng)軟件等部分組成：智能配電臺(tái)區(qū)終端、數(shù)據(jù)集中器（RS485-GPRS/4G）、移動(dòng)APN專(zhuān)網(wǎng)及鶴壁供電公司配電自動(dòng)化主站。

智能配電臺(tái)區(qū)終端的監(jiān)測(cè)裝置可就地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示電流值、電壓值、開(kāi)關(guān)狀態(tài)，相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可通過(guò)移動(dòng)APN網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至配電自動(dòng)化主站及移動(dòng)電話終端（手機(jī)），使運(yùn)維部門(mén)和運(yùn)維檢修人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。其通過(guò)傳統(tǒng)RS485線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)強(qiáng)力磁鐵使之安裝于低壓臺(tái)區(qū)設(shè)備上。

智能配電臺(tái)區(qū)終端對(duì)于短路和接地故障采用波形判斷法，這可有效避免因大負(fù)荷運(yùn)行和合閘涌流造成的誤報(bào)。發(fā)生短路故障時(shí)，該終端還能記錄故障電流值和故障發(fā)生時(shí)間，并將其實(shí)時(shí)傳送至配電自動(dòng)化主站后臺(tái)，通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的FA功能準(zhǔn)確指明故障位置。

數(shù)據(jù)集中器是在整個(gè)自組網(wǎng)絡(luò)中確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重要中繼節(jié)點(diǎn)，其將終端采用的RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無(wú)線101通信規(guī)約，并通過(guò)GPRS或4G移動(dòng)APN網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至配電自動(dòng)化主站。該通信方式具有覆蓋面積廣、通信可靠的特點(diǎn)，能將智能終端的信息可靠地傳輸至配電自動(dòng)化主站。

配電自動(dòng)化主站是實(shí)現(xiàn)智能配電臺(tái)區(qū)功能的重要部分。目前，鶴壁供電公司的配電自動(dòng)化主站已覆蓋數(shù)十條10kV配電線路，實(shí)現(xiàn)了10kV配電故障的判別及定位。將智能配電終端接入配電自動(dòng)化主站后，將實(shí)現(xiàn)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障判別及定位功能的10kV配電自動(dòng)化向低壓配電臺(tái)區(qū)延伸，使低壓臺(tái)區(qū)智能配電終端能與高壓配電自動(dòng)化DTU、FTU等有效結(jié)合起來(lái)，解決低壓配電臺(tái)區(qū)的“盲調(diào)”問(wèn)題，支撐低壓配電臺(tái)區(qū)運(yùn)維、搶修工作。

5 試點(diǎn)組網(wǎng)方案

項(xiàng)目選擇河南鶴壁浚縣供電公司黎陽(yáng)供電所周邊作為試點(diǎn)，進(jìn)行了通信覆蓋的驗(yàn)證工作。

該區(qū)域全覆蓋移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)，并且能夠順利接入移動(dòng)APN專(zhuān)網(wǎng)。同時(shí)，該區(qū)域供電對(duì)象多為縣域城鎮(zhèn)的家屬院、居民小區(qū)，故障排查難度大，但適合智能臺(tái)區(qū)的布置。此外，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得知，附近多處低壓供電區(qū)的低壓設(shè)備均為鐵質(zhì)箱體，非常適合智能終端使用強(qiáng)力磁鐵安裝。

6 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了配電自動(dòng)化系統(tǒng)在鶴壁低壓臺(tái)區(qū)線路故障中的應(yīng)用方式，并根據(jù)鶴壁供電區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)鶴壁低壓配電臺(tái)區(qū)的智能運(yùn)維方式進(jìn)行了探索。同時(shí)，結(jié)合低壓臺(tái)區(qū)的特點(diǎn)，對(duì)智能終端的安裝、通信組網(wǎng)方式、配電自動(dòng)化主站故障判別模式進(jìn)行論述。為低壓臺(tái)區(qū)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、低壓故障的快速恢復(fù)等提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王士政.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.