基于實用化應用的配電自動化專項研究

王 翔，彭 茁，鄭國軍，左 奎

（1.國網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥 230000；2.天地電研（北京）科技有限公司，北京 102206）

0 引 言

配電自動化系統(tǒng)由主站、子站（可選）、終端以及通信網(wǎng)等組成。利用計算機技術可實現(xiàn)配電網(wǎng)運行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備故障處理、分析應用以及與相關應用系統(tǒng)互連等功能。

1 配電自動化建設情況

1.1 主站建設情況

配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)新一代主站OPEN5200系統(tǒng)（國電南瑞）試運行運轉(zhuǎn)良好，具備移動、電信以及聯(lián)通等運營商物聯(lián)網(wǎng)卡接入條件，可實現(xiàn)與供電服務指揮平臺和主網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)OPEN3000（國電南瑞）等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。巢湖、四縣公司以及包河分部遠程工作站已建成，且業(yè)務通道已調(diào)通，具備獨立應用條件。此外，廬陽、蜀山以及瑤海分部的人員已接受培訓，硬件設備也正在施工中。主站月平均運行率達到100%，市區(qū)遙信正確動作率均在97%以上，但遙控成功率和饋線自動化成功率差距較大，整體實用化程度較低。

1.2 終端建設情況

目前，合肥地區(qū)（含四縣一市）10/20 kV配電網(wǎng)共接入自動化終端5 143臺，其中包括DTU終端2 032臺、FTU終端1 269臺以及故障指示器1 842套。覆蓋線路1 826條，整體覆蓋率為85.19%，其中城區(qū)配網(wǎng)自動化覆蓋率為82.99%，另外由于農(nóng)網(wǎng)線路故障指示器使用率較高，因此縣域配自覆蓋率達到88.37%。此外，整體饋線自動化線路投入率為9.8%，其中城區(qū)饋線自動化線路投入率為17.11%，而縣域暫未投入饋線自動化功能線路。

1.3 通信建設情況

目前，合肥通信接入網(wǎng)采用光纖和無線技術混合組網(wǎng)，光纖通信終端2 036臺，無線通信終端3 107臺，其中三遙DTU終端均采用光纖通信，二遙FTU和故障指示器均采用無線通信。組網(wǎng)方面，現(xiàn)狀光纖通信組網(wǎng)方式主要采用樹式結(jié)構，且部分站點無雙路由，部分老舊設備采用GSM無線網(wǎng)通信。

2 面臨的主要問題

2.1 建設管理方面

2.1.1 配網(wǎng)自動化規(guī)劃建設運維未形成有效的統(tǒng)籌管控推進機制

在電網(wǎng)規(guī)劃環(huán)節(jié)，配網(wǎng)自動化和通信專業(yè)規(guī)劃深度不足，未能深入開展專項規(guī)劃編制，造成思路目標不清晰且標準原則不統(tǒng)一。在電網(wǎng)建設環(huán)節(jié)，各專業(yè)間業(yè)務融合不足，前期過多追求配自覆蓋率指標，缺乏完整且準確的需求和系統(tǒng)配合分析，導致配自實用化程度不高，形成了高投入低回報的局面，已投運配自設備未能形成區(qū)域規(guī)模效應，部分功能未能有效發(fā)揮[1]。

2.1.2 縣域配自規(guī)劃建設推進較為滯后

縣域公司由于缺乏技術和管理上的有效指導和管控，對配網(wǎng)自動化建設的規(guī)范方案和技術標準等缺乏系統(tǒng)性管控，整體推進特別是實用化應用嚴重滯后，且各縣域間推進不平衡。

2.1.3 缺乏配自規(guī)劃建設運維復合型專業(yè)人才隊伍

市縣公司對配自專業(yè)人才的培養(yǎng)缺乏系統(tǒng)性考慮。配網(wǎng)自動化建設運維管理以運檢專業(yè)為主，由于缺乏配自規(guī)劃建設運維復合型專業(yè)人才隊伍，造成業(yè)務能力不能滿足配自發(fā)展需求，因此需要開展跨專業(yè)復合型人才隊伍培養(yǎng)。

2.2 技術設備方面

2.2.1 一次設備問題

存在一次設備老舊問題、部分已覆蓋自動化終端站所一次設備CT和PT配置不滿足自動化要求、高壓柜或環(huán)網(wǎng)箱未配置零序CT以及電操和保護裝置問題等其他問題都會影響配網(wǎng)自動化的實用化應用。

2.2.2 主站問題

目前，新一代主站在前期建設過程中存在的存儲空間較小、安防要求不滿足最新要求以及前置服務器接入容量不足等情況不能完全滿足國網(wǎng)設備部關于新一代配電自動化系統(tǒng)實用化驗收細則的相關要求。

2.2.3 終端在線率不高

光纖通信主要以星形和樹式結(jié)構組網(wǎng)為主，存在一個站點光纜斷線影響很多站點的問題，可靠率相對不高，而且沒有雙路由的站點可靠性更低。無線通信中，二遙終端主要還是采用GSM無線通信，受外部條件制約，信號不穩(wěn)定。另外，配自終端廠家眾多，技術標準不一，在實際運維過程中缺陷率較高[2]。

2.2.4 遙控使用率不高

目前，合肥配電自動化終端在線率不高，F(xiàn)TU終端暫未使用三遙功能（無線公網(wǎng)通信），縣域配電自動化終端以二遙為主，均限制了遙控功能的大范圍使用。

3 解決對策

3.1 饋線自動化建設原則與方案

3.1.1 市區(qū)建設原則

合肥市區(qū)內(nèi)線路優(yōu)先采用集中式饋線自動化方式，對于供電可靠性要求特別高的線路可選用智能分布式，對于不滿足三遙接入的架空（混合）線路采用就地重合式饋線自動化，宜選用自適應綜合式模式，且該線路上的所有配電終端均應按照同一饋線自動化模式進行配置。采用智能分布式線路，重要節(jié)點均需配置智能分布式終端，集中式線路上的關鍵節(jié)點均需配置三遙自動化終端，架空（混合）線路如自動化設備不能實現(xiàn)全覆蓋，以盡量保證聯(lián)絡開關的布點和主干線重要節(jié)點布點為原則。此外，市區(qū)內(nèi)架空（混合）線路，以聯(lián)絡開關、分段開關以及大分支開關為主進行配電自動化覆蓋。

3.1.2 四縣一市建設原則

以聯(lián)絡開關、分段開關以及大分支開關為主進行配電自動化覆蓋。對于僅能滿足無線公網(wǎng)接入需求的線路，采用就地重合式自動化，選用自適應綜合型模式，配電自動化終端為二遙終端[3]。

3.1.3 饋線自動化配置方案

圖1 DL-1模式方案示意圖

圖2 DL-2模式方案示意圖

對于A+類供電區(qū)域或供電可靠性要求特別高的電纜線路，故障處理模式可采用智能分布式。主環(huán)上重要節(jié)點均設置為智能分布式節(jié)點，如圖1所示。對于A+、A以及B類供區(qū)電纜線路，故障處理模式可采用集中式。主環(huán)上開閉所、聯(lián)絡環(huán)網(wǎng)柜以及重要分段環(huán)網(wǎng)柜設置為“三遙”點，如圖2所示。對于A類供區(qū)架空線路和B類重要區(qū)域的架空及混合線路，主干線故障處理模式可采用集中式，分支線開關與保護配合實現(xiàn)故障就地隔離。對于B類非重要區(qū)域及部分C類供區(qū)的架空線路，故障處理模式可采用就地式。主干線故障采用重合閘自適應綜合型，就地自動隔離，分支線開關與保護配合實現(xiàn)故障就地隔離。對于C類部分區(qū)域和D類供區(qū)線路，利用配電線路單相故障定位裝置或遠傳型故障指示器等設備，實現(xiàn)配電線路故障區(qū)間的判斷定位。主干線每隔2～3 km在重要分支線路配置故障定位裝置或遠傳型故障指示器，如圖3所示。

4 終端建設原則與方案

4.1 終端建設原則

線路中的關鍵性節(jié)點設備配置三遙終端，包含A+、A、B類供區(qū)電纜網(wǎng)中的開閉所、主干聯(lián)絡以及分段開關，B類重要區(qū)域的架空網(wǎng)主干聯(lián)絡和重要分段開關。一般性節(jié)點配置二遙終端，包含B類供區(qū)及部分C類供區(qū)中的分段環(huán)網(wǎng)柜、分支開關以及無聯(lián)絡的末端站室。C類部分供區(qū)和D類供區(qū)利用故障定位設備實現(xiàn)配電線路故障區(qū)間的判斷和定位。對于易發(fā)生故障的用戶側(cè)，加裝用戶分界開關。此外，B類供電區(qū)域配電站所和柱上開關三遙終端的配置比例原則上不超過30%，C類供電區(qū)域原則上不超過20%。

4.2 終端建設方案

對于已有設備的改造，合理選擇饋線自動化配置方案，選用DTU或FTU實現(xiàn)饋線自動化功能。開閉所加裝1臺三遙組屏式DTU，三遙點環(huán)網(wǎng)柜（預留空間的）加裝三遙型遮蔽立式DTU，沒有預留空間的環(huán)網(wǎng)柜或不具備改造的環(huán)網(wǎng)柜宜更換為一二次融合成套環(huán)網(wǎng)柜，另外需改造自動化的柱上開關應更換為一二次融合柱上開關[4]。而對于新建設備，則選用一二次融合成套設備，不再單獨配置配電終端。另外對C類部分供區(qū)和D類供區(qū)線路，在每隔2～3 km的主干線和架空分支線路上配置1套故障定位裝置，并在易發(fā)生故障的用戶側(cè)加裝分界斷路器成套設備。

5 通信建設原則與方案

5.1 通信建設原則

配電自動化三遙終端所在線路配套通信網(wǎng)絡通信采用光纖方式或無線專網(wǎng)方式。其中光纖通信技術體制采用EPON模式，無線專網(wǎng)采用4G LTE模式。三遙FTU在基站覆蓋區(qū)域優(yōu)先選擇無線專網(wǎng)通信方式，新建光纖EPON網(wǎng)絡通信設備應與已建成的EPON系統(tǒng)設備型號兼容統(tǒng)一。

小區(qū)開閉所總所和公用開閉所主干光纜芯數(shù)不少于48芯，其余開閉所聯(lián)絡光纜不少于24芯，環(huán)網(wǎng)柜、箱變以及柱上開關聯(lián)絡光纜不少于12芯。20 kV及以下電壓等級的電力設施，如采用串連方式建設單路由聯(lián)絡光纜，應保證每個點使用光纜纖芯不少于4芯。

無線專網(wǎng)通信時無線通信設備應與已建成的無線專網(wǎng)系統(tǒng)設備型號兼容統(tǒng)一，接入已建成無線專網(wǎng)核心網(wǎng)[5-7]。新建三遙站所按需要配置通信子站OLT設備或OLT板盤。此外，開閉所和環(huán)網(wǎng)柜通信電源采用配電自動化DTU的24 V直流電，箱變和臺變通信電源采用220 V交流電。如果箱變與環(huán)網(wǎng)柜安裝在一起，配自與通信設備安裝在同一綜合箱內(nèi)，則通信電源采用配電自動化DTU的直流24 V。

圖3 JK-3模式方案示意圖

5.2 通信建設方案

結(jié)合合肥自動化通信網(wǎng)現(xiàn)狀，為了提高三遙通信的可靠性，變電站至三遙配電終端間通信采用EPON組網(wǎng)。逐步優(yōu)化目前合肥地區(qū)的樹形連接，改造為手拉手的組網(wǎng)方式，如圖4所示。

圖4 EPON通信網(wǎng)—雙PON網(wǎng)

6 結(jié) 論

配電自動化不僅可以在配電網(wǎng)發(fā)生故障時進行快速診斷和自動隔離，以減少故障停電范圍，恢復非故障段供電，提高供電可靠性，還可以在配電網(wǎng)正常運行時，通過監(jiān)視配電網(wǎng)的運行工況優(yōu)化配電網(wǎng)的運行方式，合理控制用電負荷，改善供電質(zhì)量，從而提高設備利用率，實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行。基于配電自動化系統(tǒng)的建設，推進了供電服務指揮中心的搭建進程，提高了運維搶修效率，打破了生產(chǎn)營銷業(yè)務壁壘。統(tǒng)一調(diào)度搶修服務資源，各類業(yè)務在中心形成全閉環(huán)管理，提升了工作效率，同時減少了人力成本。此外，融合營配調(diào)多方數(shù)據(jù)，設計具有重要時段負荷監(jiān)測與分析功能的應用模塊，通過大數(shù)據(jù)分析問題較多的區(qū)域、線路以及臺區(qū)在迎峰度夏（冬）和重要節(jié)假日期間的基礎負荷數(shù)據(jù)，有針對性地制定維護和消缺工作計劃，化被動為主動，不僅工作質(zhì)量明顯提高，而且設備壽命也得到了提升。