面向供電可靠性的配電自動化關鍵技術研究

(廣東電網有限責任公司陽江陽西供電局，廣東 陽西 529800)

0 引言

隨著電網規模的持續擴大，越來越多的用戶被納入到電網的服務范圍，使得電力需求呈現出持續增加的狀態。為滿足用戶的電力需求，提高電網供電的可靠性和穩定性，提升配電的自動化程度也成為目前配電自動化系統發展的重要方向。對于配電自動化關鍵技術的分析，也是不斷健全配電自動化系統的重要基礎，可以全面保障供電的安全運行。

1 配電自動化關鍵技術應用

據有關建設實踐顯示，我國大多數的配電自動化關鍵技術應用中，都是依靠配電自動化系統的建設和持續規劃而不斷地發展和完善。結合配電自動化系統的建設，配電自動化關鍵技術的應用范圍主要是涵蓋了包括主站規劃設計技術、終端與通信設計技術以及繼電保護技術等在內的技術應用和系統規劃設計。其主要的技術要點見圖1。

圖1 配電自動化關鍵技術的要點

1.1 主站規劃設計技術

在主站規劃設計技術當中，實現對于配電自動化系統的設計主要是通過選擇不同的建設模式以及建設類型來做好主站的設計。在建設模式的選擇與應用功能當中，通過前置延伸模式以及大、中、小模式的應用，可以實現對于不同范圍的信息采集與處理。前置延伸模式應用背景下，使得主站可以達到對監控區域的前置延伸，并使得這部分的區域信息可以被完整地收集和處理。在大、中、小模式應用背景下，是以擴容平臺為主要切入點，通過其他GIS系統、PMS系統以及EMS系統等功能，做到信息交互總線與線下的互聯工作，從而達到整合配電網中所含信息的目的。在此模式上之上，還可以進一步構建配電網絡圖模，并兼顧監控和故障處理的功能。

此外，在建設類型區分當中，考慮到不同類型的主站存在不同的信息接入量承載限度，對于大型主站、中型主站以及小型主站的設計和規劃也要基于其信息接入量而進行功能規劃。與此同時，還需要兼顧到站點規模的不同導致軟件配置以及硬件設備等差異。具體地，大型主站可以承載超出50萬點的信息接入量，并且利用SCADA的軟件模塊作為基礎配置，結合故障處理、軟件應用以及信息交互界面等實現不同的處理模塊引入。而中型主站為50萬點以內的信息接入量，在配置上則是突出其選擇性的軟件應用。最后在小型主站為10萬點以內的信息接入量，主要著重于故障處理、SCADA模塊以及信息交互在內的功能配置。

1.2 終端和通信設計技術

在終端和通信設計技術中，主要是以設計合理性為基本原則，突出不同的終端設計要求和功能。一般而言，現階段的配電自動化系統是以“二遙”和“三遙”終端的應用最為常見。

1)在“二遙”終端的設計上，主要功能集中于電流測定以及故障信息上報處理等方面。通過將開關革除電動操作設備的手段，可以實現更為便捷化的開關控制。但是，當終端含有本地保護的基礎功能時，則需要將電動操作系統配置到終端上，實現自動化開關操作。為了使終端的功能可以順利落實，還可以通過接入GPRS和無線專用網絡的方式，有效做到聯動控制。

2)在“三遙”終端設計上，其功能重點突出了故障信息上報處理，并通過將遙控、遙測以及遙信等功能接入的方式，借助電動操作設備完成其開關控制的設置。“三遙”終端與“二遙”終端存在差異的是：“三遙”終端可以借助光纖通道來實現終端和通信的非對稱加密功能。

1.3 繼電保護技術

對于配電自動化系統設計中的繼電保護技術應用，主要是結合農村配電網以及城市配電網的繼電保護特點而研究其不同的供電可靠性保障措施。在農村配電網當中，基于其配網網絡存在的分散性、低容性、范圍廣特點，提高配電自動化系統的供電穩定性就需要突破其較長分支、較大供電半徑、較小短路容量的限制，通過快速切除故障的方式，最大限度地減少供電故障帶來的不良影響。同時，通過將三段式過流保護設備安裝在配電網絡的主干線路上，并實現斷路器的效果發揮，最終做到對配電網絡的自動化控制和供電可靠性的保護。

此外，在城市配電網的繼電保護當中，考慮到其密集性高、容量高以及分段性較強的特點，實現配電自動化系統的供電穩定性就要求其需要提高配電網絡的短路容量、增強范圍內供電保障，從而有效避免整定電流值問題。結合城市配電網發生區段故障時的電流短路差異性小、電流定值困難等供電表現方式，通過動作延時保護的方法，可以實現線路的極差配合。同時，在繼電保護當中，需要從變電站設備入手，結合開關配置斷流器的應用，做到配電網絡各分支的斷路器級別的延時級差保護。這樣可以有效地避免配電網絡當中不同線路之間的相互影響。

2 配電自動化的技術應用要點

在配電自動化關鍵技術的應用過程中，還需要遵循差異化設計和區別配置原則來完善配電自動化系統的構造和關鍵技術的應用環境，從而提高供電的可靠性。主要的技術應用要點有以下幾個方面。

2.1 配電自動化結構規劃

在配電自動化結構規劃當中，主要是結合主站層、子站層以及終端設施等來完善配電自動化關鍵技術的應用環境，并提高技術應用的基礎。對于主站層的設計側重于配電自動化關鍵技術的服務器配置設備、數據存儲設備、電力調度設備、通信設備以及電力服務設備在內的整體規劃；并在信息交互的基礎上，遵循應用語法來進行數據傳輸，完成信息交互工作。在主站層的結構規劃中，還需要遵守整體設計、統籌管理的規劃要點，實現多個層面的聯動控制。

在子站層結構規劃中，則是通過完善配電監控技術的應用，實現終端設備的基礎通信。子站層的設計可以在一定基礎上，起到中轉站以及通信終端的作用，在減輕通信設備負荷的同時，達到提高通信速度和效率的重要效果。同時，子站層往往與變電站設備等相連接，可以直接收集變電站線路的傳輸數據。

關于終端層的結構規劃是通過將配電站、變電站、環網柜以及開關控制其等設備的連接和串通，實現終端層的一體化配置和自動控制，從而發揮其終端數據傳輸以及主站層指令執行的效果。

2.2 配電自動化通信系統完善

配電自動化通信系統的完善主要是通過區分4G雙卡通信、塑料光纖通信以及石英光纖通信的不同應用范圍，突破其在配電自動化關鍵技術在技術和經濟上的應用限制。隨著配電網絡數據在終端層與主站層之間的持續傳輸，如何進一步增強數據傳輸的節點數值、提高配電網絡的技術運行規模也成為完善配電自動化通信系統的重要手段。

1)4G雙卡通信的應用，做到了配電自動化系統更為高速的下載速度和上網速度，并同時提升了配電網絡用戶應用的使用感。通過將4G雙卡通信與配電網絡相結合的方式，可以在終端和通信設計技術應用時，做到通信設備FTU、TTU以及DTU的轉換和連接，從而提高信息傳輸的數量，并大大提升信息交互的速率，從而保障配電網絡技術的故障上報和信息處理，達到了供電可靠性的目標。

2)塑料光纖通信技術的應用使得在改善城市配電網的自動化系統應用環境時，可以提高通信的穩定性和時效性，提高單次信息傳輸的速率和距離，從而有效規避城市配電網存在的供電半徑較短而導致的限制。在配電網絡中，塑料光纖通信技術的應用，主要是通過傳輸GPRS信號或者光纖信號的方式，實現配電網絡當中不同設備之間的信息多次傳輸和交互工作，并能夠有效保障信息傳輸的穩定性。

3)在石英光纖通信技術應用中，是基于主站與終端設備之間采用的光纖自愈雙環網的通信方式，實現各類型主站規劃的不同光纖網絡的連接和通信。同時，結合變電站的中轉作用，光纖網與配電線路共同組成主光纜環路，通過不同的開關控制，做好主環路的光纖接入和終端通信接入，進而結合不同配置有效滿足配電自動化系統通信需求。

3 結語

面向供電可靠性的配電自動化關鍵技術研究，主要是從主站規劃設計技術、終端和通信設計技術以及繼電保護技術出發，結合配電自動化系統的結構設計以及通信系統的功能完善等不斷推動配電自動化關鍵技術的結合應用，從而提升配電網絡的供電可靠性和穩定性。