城市配網自動化及其配網規劃的應用

王子寬

（國網冀北電力有限公司香河縣供電分公司 河北省廊坊市 065400）

由于城市用電量的激增對供電系統帶來的工作壓力，所以保障城市配電網的科學規劃非常重要。為了保障自動化建設在城市配電網中的合理應用，應當保證建設規劃的合理性與規范性，在自動化技術、計算機計算與通信技術的幫助下提升在線實時監測環節，對配電網運行狀態進行合理控制，提升供電整體質量，保證配網的正常運行。

1 配電網自動化的意義與構成

近幾年，隨著我國城市化進程的逐步推進，在城市化進程當中，人們的生活工作以及社會的生產都離不開電力的支持，用電設備的激增導致人們對用電量的需求直線上升，進而出現了很多用電問題。為了解決這種情況，應當制定能夠迎合當地用電需求的供電方案，保證這個地區的生活、工作和生產不會受到負面影響。在這樣的背景下，將網絡信息技術、計算機控制技術以及自動控制技術的城市電網線路自動化傳輸模式受到了重視。這樣的輸電模式能夠將城市用電網格化，電網間可以在計算機智能控制的情況下保證協調工作，并且根據用電需求對不同的網格輸送不同的電量，提升了地區用電的質量與效率。對配網現場數據進行實時監測以及采集工程是配網自動化的主要特征，并且在配電應用分析、地理信息監測、負荷管理以及饋線自動化等層面也表現出來明顯的優勢。由此可以得知配網自動化在信息容量方面以及功能方面都具有顯要的優點。配網自動化能夠促進終端設備與應用分析的有機結合，并且配網自動化還能夠將各種數據信息反映到地理背景圖上，例如電桿、饋線與變電站技術信息數據等，采用離線管理和在線分析的方式，將一次設備與二次設備的特點突出表現出來。

配網自動化系統構成如圖1所示，這個系統主要由四個部分構成：第一部分為配電主站，配電主站的安裝位置通常情況下會選擇在調度中心內部，發揮著與各個子站保持正常溝通聯系的作用。第二部分為配電子站，配電子站的安裝位置通常會選擇在變電站的內部，能夠與終端設備保持互相通信。但是由于系統構成較為復雜，涉及到不同的涉筆，分布范圍也較為廣闊，所以所有的配電子站都與配電主站進行連接，將會影響正常的運行。第三部分為配電遠方終端，這個部分的主要職責是對配網轄區內包含的內環網柜、變壓器、柱上開關以及開閉所展開實時監控，及時發現和控制出現問題的設施，進而優化當前的配電網。第四部分為通信網絡，通信網絡的設置會處于重點設備與配電主站之間，能夠在接收到配電主站的命令后將相應的信息進行傳遞，并且對終端設備的信息進行采集，在通信方式的選擇過程中，應當集合配電系統具體環境特征突顯出通信方式的可靠性與實用性。在當前階段，較為常見的通信方式有無線通信以及光纖兩種方式，在配網信息系統中較為常見的是無線通信方式。無線通信方式在建設初期不用投入過高的費用，但是在后期的維護過程中需要較高的成本。而光線通信同樣具有較高的成本，但是在穩定性方面卻可以提高可靠性的保證。

圖1：配網自動化系統構成圖

圖2：配網自動化系統流程圖

2 城市配網自動化系統技術特點與基本原則

SCADA、GIS、PAS等是當前城市配電自動化系統中的基本系統解決方案，能夠運用離線管理或者實時監控等手段來采集配電網歷史數據、相關設備數據或者地理圖形數據等，在采集完相關數據之后，能夠運用與電網接線圖形的結合，推進配電網絡集成度的加強。除了運用基本的軟硬件隔離功能，還可以運用電線載波、光纖或者無線通信等通訊方式，能夠在開放發展的環境當中顯現出自身具備的技術優勢。因此，開放性、可靠性以及實用性是當前城市配網自動化系統（如圖2）的主要特點。

從配網自動化系統的配置原則方面看，主要有以下幾點：

（1）配網自動化系統當中，應當使操作系統的接口可以符合POSIX、OSI、IEEE等國際標準。

（2）操作系統的接口所對應的語言方面，應當使其與SQL結構語言標準類型保持基本吻合。

（3）配網自動化系統當中的人機操作界面，需要與Windows的相關標準保持一致。

（4）在信息通訊的過程中，涉及到的通訊協議應當繼續運用以往的TCP/IP。

除了以上幾個方面，配網自動化系統想要保持良好的發展趨勢，應當密切關注自動化系統自身擴展性問題，并且還需要考慮到過程中的維護性與實時性等特征，盡力處理好容量、規模和處理效率之間的問題，利用實時監控的措施來及時掌握系統運行過程中的各類參數信息，這樣能夠為維護工作的順利看展提供有利條件，還可以讓配網自動化系統的整體運行效率和質量都給予可靠保障。

3 建設配網自動化存在的問題

隨著科學技術的發展，配網自動化技術已經得到優化進步，已經被廣泛運用到城市供電系統當中。雖然相關技術已經取得了進步，但是在發展過程當中仍然會面臨嚴峻的挑戰。在當前的城市配電網建設過程中，通常會采用線路結構的埋設以及結構連接方式，多數會采用埋設的方式。由于配網結構較為復雜，很容易出現線路的安全故障，令配電網的安全性與穩定性受到負面影響。

3.1 結構設計缺乏合理性

電力企業在設計配電網結構的過程中，很少會站在全局的角度思考穩定，設計內容缺乏大局觀，經常會出現顧此失彼的情況，進而使主站與控制端不匹配的情況時有發生。電路設備之間出現沖突，將會對供電通道的容量難以滿足實際的用電需求。除了結構設計的缺乏大局觀，還有個別電力企業為了追求經濟利益，設計過程中沒有將電力供給的安全性給予充足的關注。由于缺乏安全性理念，盲目的將自動化技術應用在老化的配電網當中，令當前的配電網結構出現不合理。

3.2 盲目使用新型設備

電力企業為了順應電網自動化建設的趨勢，在沒有清晰了解實際需求的情況下購入新型電力設備，造成新設備與舊設備不能夠實現良好兼容，難以保障系統的穩定運行。不僅會造成資源浪費，還會影響系統運行可靠性，沒有對電網自動化建設帶來實質性的作用。

4 配網自動化的規劃應用

4.1 供電方式與一次設備

由于我國地區廣闊，企業各地區的經濟發展情況都會有所差別。由于受到地域和發展情況的影響，我國城市電網主要依靠電纜網的方式。配電網的供電方法主要由三部分來決定，即線路開關設備、電源點以及網架。由于網架與電源點能夠展現出多種組合方式，呈顯著不同的攻防形式，例如單電源輻射狀供電、網格狀供電、多電源環狀網供電以及多電源互備供電等。在線路開關設備方面，例如分段器、斷路器、環網柜或者負荷開關等，通過不同的配置選擇，能夠呈現功能各異的供電配合方案。在我國的城市電纜網的構成當中，通常會選擇環網柜、真空斷路器等作為當前配電線路的主設備，在農電架空線網通常會選擇分段器、負荷開關、重合器等當做配電線路的主設備。

4.2 遠程終端系統

配電自動化系統當中，遠動主要是對FTU、TTU對線路開關以及配電臺區進行監控。運動系統和設備的穩定性與可靠性主要包含了環網控制、遠方控制、保護動作以及就地手動幾個方面。在處理配電網自動化遠動系統的過程中，會將線路電源和傳輸規約作為主要內容，如果保證設計內容能夠滿足戶外環境以及不間斷電源實現配電自動化是一項值得深思的難題。配網自動化遠方終端能夠給予保護、控制和監測對饋電線路FTU的通訊管理能力，屬于針對變電站間隔與配電自動化饋線設計出的一體化現場終端，非常適合運用于配網自動化系統中的變電站10kV饋出斷路器的管理。

4.3 主站系統

在主站系統設計方面，呈現出來層次化與模塊化特點。層次化主要是指將相關的軟件劃分為基礎平臺和應用模塊兩種類型，在功能擴充與修改的時候，不需要改變原來的基礎平臺層，僅需要在相應的功能模塊上進行即可。這樣的方式能夠強化系統中的可靠性與擴充能力。模塊化則是將當前的基礎平臺作為基本條件，盡力去按功能模塊化，為功能的增加、修改提供便利，滿足不同的投資規模。網絡結構需要在硬件設計方面保證雙網平衡，能夠成為彼此的備用模式，能夠使帶寬和通信的可靠性得到提升。

4.4 配電GIS

通俗來講，配電網GIS是對以往的配電系統中的運作方式進行修改，利用先進的計算機設備在電子地圖上面進行配網實時調度工作，并且對客戶工作、查詢決策以及設備管理展開相關的操作的信息管理系統。由于配電網工作涉及范圍比較高，不同崗位的管理人員所需要承擔的管理責任也會有所差別，并且在工作的時候，要求設備提供的功能也會存在區別。因此，企業在配電網GIS建設過程中，應當對不同崗位的職責要求和工作環境進行全面的了解，分析不同職能部門的功能需求，這是促進配電網GIS建立過程中重要考慮的因素。在充分考慮內部職能部門的功能需求之后，制定出具有針對性的解決方案，滿足不同客戶的需求。

4.5 通信系統

信息之間能夠準確、迅速的傳輸與接收，將會對整個系統的運行效果產生直接影響。在設計配電自動化的通訊方案時，所要考慮的各項因素，主要包括主站對子站的通信、子站之間通信、子站對現場單元的通信、主站對現場單元的通信以及現場單元之間的通信等。在當前的配電自動化試點工程系統當中，通訊方案中主要是針對主站對子站的通信以及主站對現場單元的通信兩種。通信系統作為配電網自動化系統當中的重點與難點，在規劃的過程中會因區域的差別、條件的不同使通訊方案呈現多種多樣，通常包含光纖、有線電纜、電力載波等等。但是從整體的角度來看，混合通信方案更加能夠迎合當前的實際需求，通訊干線運用光纖的時候，由于城市區域內供電半徑比較短嗎，具有比較高的性價比，支線運用其他的通信方式時，需要考慮到距離干線的遠近以及傳輸要求，遠距離孤立點通常會選擇無線傳輸。

5 結束語

在自動化系統建設過程中應當結合信息化系統與自動化系統的運行情況，保持標準化與規范化，構建配網規劃方案。滿足實際生活生產的用電需求，保證城市電力系統保持運行的穩定性，推進城市電力企業的可持續發展。