珠海市配網自動化設備配置的探討

柏 林

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

1 配網自動化主站建設

1.1 總體技術要求

第一，大量數據處理能力。配網系統設備眾多，運行數據量巨大，因此作為配網自動化主站系統而言，基本要求是具備大數據處理能力。第二，軟硬件配置具備可靠性。主站系統規模等方面的重點在于要考慮配電網未來的發展，設計時應留出充足的冗余。為了更好地跟上現代化科技發展的步伐，自動化主戰系統需要具備良好的網絡重組能力，防止系統關鍵設備發生系統功能受損或丟失數據的狀況。第三，需要具備針對不同網架結構饋線進行故障處理的能力。由于配電網中包含大量不同的網絡線路，接線方式也較多，因此對各種不同網架結構饋線故障進行處理是配網自動化主站系統應具備的能力[1，2]。第四，緊密結合運行管理工作。配網主站一定要注意滿足不同的應用需求，集中采集維護，以分層分區域的方法展開管理工作。第五，集成自動化系統信息。在目前的自動化科技基礎上，根據相關標準構建配電網采集數據平臺和生產管理平臺的統一模式，是為了實現各個相關自動化和管理系統信息的共享，避免重復投資的情況，保證數據源唯一。第六，體系結構具備開放性。主站系統以圍繞組件化和模塊化為工作核心展開應用軟件設計。第七，采用簡單和友善的人機交換模式。對人機交換界面進行簡單而形象化的優化設計，使操作和維護過程更加方便快捷。第八，加強網絡安全的維護與管理。配網自動化主站系統必須要滿足電力二次系統的安全防護方案要求。第九，改善配調運行管理環境。圍繞運營需求核心，以自動化系統為針對對象，調配改善其運行管理環境[3]。

1.2 應用功能擴展

第一，看門狗管理功能。在主站系統中設置看門狗管理功能，通過通信接入方式，設置專門的統計和查詢看門狗類設備通信監視情況等功能。第二，輔助作圖功能。系統接入PDA定位的設備坐標信息，在GIS上顯示轉換狀況，幫助PDA完成數據采集。完成數據收集后導入系統中，保證系統數據的實時更新與完善。第三，對數據導入進行測繪與自動繪線。經緯度等補充數據結合專業測繪工具，對打點進行測繪或者運用其他PDA設備對打點進行測繪后，運用Excel文件完成數據匯總工作，通過軟件接口功能將管線回測成果的數據導入表格，將經緯度信息作為支點開啟線路自動繪制功能，并導入輔助信息。第四，PDA巡線管理功能。工作人員在檢查完現場設備后，記錄檢查結果，依據登記找出設備缺陷。第五，缺陷管理功能。在缺陷管理界面上進行設置，發現時間是完成控件選擇所需要的時間，發現地點和發現人以手動方式輸入，并能夠刪除記錄。第六，巡視軌跡。為準確完成巡線任務，監督巡線員工應積極落實巡視工作，并保存巡視軌跡數據。第七，無線通信服務。主站系統對無線通信服務器進行設置，對配網終端無線通信信道進行管理，使兩臺無線服務器并肩運行[4]。

1.3 硬件及軟件配置

以系統應用需求為導向，完成主站系統計算機等的擴展配置，如表1所示。

表1 系統擴展配置圖

2 配電網結構及自動化系統

2.1 中壓配電網組成

2.1.1 開閉所

開閉所為中壓配電進出線設置地點，具備功率再分配功能，實質是對變電站母線進行延伸，解決變電站進出線間隔問題，在區域中充分發揮電源支撐作用。一般配置電源的特征為雙路，且選取變電站時必須要優先選取不同方向的變電站，或確定同一座變電站不同母線。主接線應可靠和簡單，一般采用進線定位在1～2路和出線定位在4～6路的方式。

2.1.2 饋 線

就饋線存在形式而言，架空線和地下電纜較為重要。以供給負荷數目為依據，饋線可劃分為直饋線和公網饋線。直饋線是線路直接從變電站或開閉所引出，連接到單用戶供電線路上。公網饋線是以一條饋線為依托，直接供電給多個用戶。

2.2 中壓配電網典型接線

中壓配電網閉環設計，開環運行，并將架空線和地下電纜作為連接主線。圖1為電纜單側電源雙射式接線方式。

圖1 電纜單側電源雙射式

2.3 中壓配電網開關設備

配電網中開關設備主要包括重合器和斷路器等。其中斷路器具有切斷故障電流和保護開關使用的功能，而常規情況下開斷正常電流操作通過負荷開關實現。

2.4 中壓配電網保護配置

中壓配電網保護依托過流和延時速斷等實現。對區間充足線路進行保護時，在斷路器處安裝保護裝置能夠保護區間充足的線路，還能夠實現對部分或者全部線路的三段式電流保護。此保護設施已經在部分斷路器中安裝并與重合閘保護配合使用。

2.5 數據平臺模型

有關電網分析的IEC61970標準301部分的公共信息模型CIM被統一應用在配電網數據模型中。CIM為目前電力系統中的唯一標準，結合面向對象的特征進行設計，通過建模語言UML實現統一表達方式，保障了平臺數據結構的開放性和擴展性。

2.6 公共信息模型（CIM）

在框架中呈現基礎與核心，界定信息交換的內容與內涵，闡述模型屬性和相互關系，構建電力工業的標準對象模型。CIM模型要求應用統一的建模語言闡述類之間的各種關系，包括普遍化關系、關聯關系以及聚集關系。

2.7 故障診斷涉及數據

CIM即配電網故障診斷數據。電網拓撲源于CIM中的電網拓撲模型，配電網一次設備參數源于CIM中的導電設備模型，配電網保護設備參數源于CIM中的保護設備。拓撲節點是連接點的集合，節點連接需要以開關設備通斷的形成為導向，其實質是電網設備中等勢點，具體功能是能找尋到其連接其他導電設備的拓撲節點。此外，就拓撲節點屬性來看，將該節點凈注入有功和凈注入無功涵蓋其中，運用拓撲島體現拓撲節點集合。以電氣集合實現電網局部拓撲的連接，從而使它們形成一個整體。電網中依托電氣連接設備對電網的動態拓撲變化產生影響。線路（Line）和變壓器是位于拓撲島中拓撲節點間的導電設備。

3 配網終端建設

3.1 監測選點

綜合考慮供電區分類等因素，選擇出三遙監測點和二遙監測點。環網柜是母線及其進出線能夠接收和分配10 kV電力且能夠開斷電流的配電設備。一旦具備可靠的通信條件，應最先選出三遙功能對環網實施改造。終端在配置上以三遙功能為標準進行，這是最佳選擇。目前，珠海供電局配電綜合房設置了10 kV母線，配備完善的進出線設備，負責對10 kV電力的分配，并且安裝了配電變壓器配電設施。在具備環網供電功能的電房安裝三遙功能，將二遙功能安裝在其他電房。此外，珠海供電局設置了較多的電纜分支箱，有利于加速處理電纜線路故障。在電纜分支箱上建設簡易配電自動化終端設備，可提高故障的信號采集和整理效率[5]。

3.2 配網自動化終端選型要求

為了完成故障信號采集和上傳，三遙功能必須安裝在環網柜配網自動化終端。將架空線開關自動化終端與開關功能合并到一起，并設置二遙功能，但需要預留遙控功能擴展的空間。

3.3 配網自動化終端分期建設

安裝調試配網自動化終端和進行開關改造等配網自動化建設，必須要投入一定的人力和物力，且要充分考慮線路停電問題。為確保實施配網自動化過程有序與平穩，防止重復投資，應貫徹落實統一規劃和分階段分區域逐步實施的措施。

4 配網自動化開關建設

4.1 配網自動化開關設置

將主干線三分段實施在配網線路上，主干線分段開關和聯絡開關一共不超過4臺。如果分支線長度較長，則需要將1臺負荷開關設置在該分支線首端。

4.2 配網自動化開關選型要求

采用主站集中型開關時，在主干線分段開關和聯絡開關上應用自動化負荷開關，有利于提升故障隔離速度。采用電壓-時間型開關時，自動化斷路器開關需要被選用在主干線分段開關上，且自動化斷路器開關需要配備電壓互感器作為開關動作和二次方面的電源。在電動操作機構中，一旦開關儲能時間過長，重合閘時間就會違背自動化配合要求，因此需要選用電磁和電動馬達儲能彈簧機構。

4.3 配網負荷開關改造

以負荷開關為主，為落實遠方監控負荷開關運行，必須對現有的負荷開關實施改造，使其具備三遙或二遙功能。

5 保護配置原則

在電壓型配電線（也稱之為電壓-時間型）中，應將速斷和過流等功能配置在變電站出線斷路器上才符合要求。

6 通信方式選擇

根據需求，需要將多種通信模塊設置在配電自動化終端，因此需要實施無線等多種通信方式。對于集中型主站，需要運用三遙配電自動化終端，光纖和無線主備通信方式是必須采用的模式，無線通信方式為其他配電自動化終端模式[6]。

7 電源配置要求

7.1 電壓型配電線電源配置

工作電源選用電源變壓器PT取電方式，在后備電源中實行蓄電池或超級電容供電模式。在主干線分段開關自動化終端的后備電源上采用蓄電池供電，容量與工作電源匹配，掉電后配電自動化終端還能維持正常運作8 h，可以至少完成3次開關分合閘操作。應用蓄電池或超級電容時，應選用與主干線分段負荷開關相配套的配網自動化終端后備電源。

7.2 電流型配電線電源配置原則

工作電源選用PT取電模式，最好的方式是在開關柜（環網柜）母線側設置獨立的PT單元。蓄電池容量一定要滿足工作電源的要求，在發生掉電情況后，配電自動化終端應具備維持正常工作8 h的能力，使得開關可以完成分合閘操作3次以上。

8 結 論

珠海市用電水平和用電負荷不斷提高，對用電安全性和可靠性的要求也不斷提高，使得配網工程的發展面臨嚴峻的挑戰。本文對珠海配網自動化應用方面提出了相關配置要求，并進行了具體探討，以期提供借鑒。