配電網(wǎng)自動(dòng)化系統的實(shí)施論文

　　摘 要：闡述了實(shí)施配電網(wǎng)自動(dòng)化系統的目的。在分析配電自動(dòng)化系統的內容和特點(diǎn)的基礎上，提出應將配電網(wǎng)自動(dòng)化系統的實(shí)施作為整個(gè)電力營(yíng)銷(xiāo)策略的環(huán)節之一，建立一個(gè)完整的、統一的自動(dòng)化體系平臺。

　　關(guān)鍵詞： 配電自動(dòng)化； FTU分層；分布式監控系統；電力市場(chǎng)

　　配電自動(dòng)化，《配電系統自動(dòng)化設計導則》中針對其特點(diǎn)給出了很確切的定義：“利用現代電子、計算機、通信及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將配電網(wǎng)在線(xiàn)數據和離線(xiàn)數據、配電網(wǎng)數據和用戶(hù)數據、電網(wǎng)結構和地理圖形進(jìn)行信息集成，構成完整的自動(dòng)化系統，實(shí)現配電網(wǎng)及其設備正常運行及事故狀態(tài)下的監測、保護、控制、用電和配電管理的現代化”。當前，配電網(wǎng)自動(dòng)化正在以SCADA 與GIS合一，“營(yíng)配合一”，與地調、電力M IS等緊密集成的模式實(shí)行。

　　1 配電自動(dòng)化實(shí)施目的

　　配電自動(dòng)化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造工程。長(cháng)期以來(lái)配電網(wǎng)建設不受重視，結構薄弱，供配電能力低。國家出臺的城網(wǎng)改造政策，提出要積極穩步推進(jìn)配電自動(dòng)化。配電自動(dòng)化實(shí)現的目標可以歸結為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實(shí)提高電能質(zhì)量，確保向用戶(hù)不間斷優(yōu)質(zhì)供電；提高城鄉電力網(wǎng)整體供電能力；實(shí)現配電管理自動(dòng)化，對多項管理過(guò)程提供信息支持，改善服務(wù)；提高管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率；減少運行維護費用和各種損耗，實(shí)現配電網(wǎng)經(jīng)濟運行；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量，為電力市場(chǎng)改革打下良好的技術(shù)基礎。

　　2 配電自動(dòng)化的實(shí)施的原則

　　配電自動(dòng)化是整個(gè)電力系統與分散的用戶(hù)直接相連的部分，電力作為商品的屬性也集中體現在配電網(wǎng)這一層上。配點(diǎn)網(wǎng)自動(dòng)化應面向用戶(hù)并適應經(jīng)濟發(fā)展水平。日本在20世紀80年代，已完成了計算機系統與配電設備結合的配電自動(dòng)化系統，主要城市的配電網(wǎng)絡(luò )上投入運行。使得電網(wǎng)供電可靠性得到顯著(zhù)的提高，日本1996～1997年度平均每戶(hù)停電0。 1次，每次平均8 min，可靠性居全球之首。

　　1998年我國投巨資進(jìn)行城鄉電網(wǎng)改造。由于我國對電力是國家壟斷經(jīng)營(yíng)，尚未真正實(shí)現電力市場(chǎng)化，各地發(fā)展很不平衡，因此配電自動(dòng)化系統實(shí)施的目的必須適應終端用戶(hù)的需求。這種需求會(huì )因不同用戶(hù)、因地、因行業(yè)而異隨時(shí)變化。如果全面的實(shí)施配電自動(dòng)化，應綜合考慮。對于提高供電可靠性，應將它看作一個(gè)長(cháng)期的市場(chǎng)行為。供電可靠性的提高是一個(gè)受多種因素制約、用多種手段有效協(xié)作后的結果，尤其依賴(lài)于系統管理水平的提高。故應將改造的重點(diǎn)轉為采用各種綜合手段提高供電質(zhì)量，如采用不停電施工減少計劃停電；開(kāi)發(fā)應用配電自動(dòng)化設備，實(shí)現遠方監視、控制、協(xié)調，消除操作中人為因素可能導致的錯誤，從而使停電時(shí)間減少到3 min / （年·戶(hù)） 。供電企業(yè)在實(shí)施配電自動(dòng)化時(shí)，也應首先研究客戶(hù)長(cháng)期的、變化的、潛在的需求，按現代的營(yíng)銷(xiāo)模式做市場(chǎng)調查、顧客群細分等，將配電自動(dòng)化的實(shí)施同時(shí)作為整個(gè)電力營(yíng)銷(xiāo)策略中的環(huán)節之一；其次，量力而行，綜合企業(yè)內已有的線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò )水平、調度自動(dòng)化和變電站（開(kāi)閉所）自動(dòng)化水平、人員素質(zhì)，制定實(shí)施的進(jìn)度和規模。

　　3 配電自動(dòng)化設備應具備先進(jìn)性、開(kāi)放性和服務(wù)的可持續性

　　城市配電自動(dòng)化的內容是對城域所轄的全部柱上開(kāi)關(guān)、開(kāi)閉所、配電變壓器進(jìn)行監控和協(xié)調，既要有實(shí)現FTU的三遙功能，又要具備對故障的識別和控制功能，從而配合配電自動(dòng)化主站實(shí)現城區配電網(wǎng)運行中的工況監測、網(wǎng)絡(luò )重構、優(yōu)化運行。由此，配電自動(dòng)化的系統結構應當是一個(gè)分層、分級、分布式的監控管理系統，應遵循開(kāi)放系統的原則，按全分布式概念設計。按照一個(gè)城區全部實(shí)施設計，系統必須將變電站級作為一個(gè)完整的通信、控制分層；系統整體設計可分為配調中心層、變電站層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層，以下分析這4層的具體設計實(shí)施。

　　3.1 配調中心層

　　配調中心局域網(wǎng)是整個(gè)自動(dòng)化系統的最高層，采用高速以太網(wǎng)雙機配置、互為備用。該網(wǎng)絡(luò )構成配電網(wǎng)自動(dòng)化的調度中心（中心主站） ，由共享同一數據庫的實(shí)現配網(wǎng)自動(dòng)化不同功能的工作站及服務(wù)器組成。采用開(kāi)放式和分布式的體系及面向對象技術(shù)，具有開(kāi)放性和可擴展性。配電調度中心的建設必須先考慮：a。 底層數據的同一共享（數據庫唯一，標準接口） ； b。 與地理信息系統（GIS）緊密集成； c。 實(shí)時(shí)數據和管理數據的結合（“營(yíng)配合一”，與電力M IS集成） ；d。 先進(jìn)、靈活的發(fā)布和支持查詢(xún)能力。

　　3.2 變電站層

　　系統結構的第二層網(wǎng)絡(luò )是配調中心主站與各變電站子站通信的城域網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò )利用各變電站原有的一路通道，采用光纖、電纜、載波、微波通信方式均可實(shí)現區域內SCADA功能及部分故障處理功能。進(jìn)行信息分層，減少中心層負擔和底層對中心層的依賴(lài)。故障處理時(shí)遙控變電站（開(kāi)閉所）出口斷路器，實(shí)現對安裝在變電站的終端單元的控制。起建設可選擇利用現有的現場(chǎng)智能設備實(shí)現，僅增加一套在現場(chǎng)的遠動(dòng)通信單元（或一發(fā)雙收） ，或者再建一套帶通信的現場(chǎng)裝置完成通信和控制功能。

　　3.3 中壓網(wǎng)

　　系統結構的第三層網(wǎng)絡(luò )是以中壓10 kV電力網(wǎng)絡(luò )為依托的中壓監測、控制網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )由變電站子站、饋線(xiàn)出口保護FTU、分段開(kāi)關(guān)FTU、開(kāi)閉所FTU、配電變壓器FTU組成。這層網(wǎng)絡(luò )完成配電網(wǎng)自動(dòng)化的主要數據交換及控制，是配電網(wǎng)自動(dòng)化的核心網(wǎng)絡(luò )。

　　3.3.1 FTU。系統通過(guò)FTU的測量實(shí)現配網(wǎng)的SCADA功能，并能通過(guò)對各FTU 的控制實(shí)現配網(wǎng)的故障識別、故障隔離、網(wǎng)絡(luò )重構及配電網(wǎng)的無(wú)功/電壓控制和優(yōu)化運行等功能。FTU系列因需與開(kāi)關(guān)、變壓器配套，往往安裝在戶(hù)外且現場(chǎng)很惡劣的電氣環(huán)境中，古要求其具有優(yōu)秀的抗干擾、抗振動(dòng)以及適應寬溫度工作范圍的能力。此外， FTU 內部需配置蓄電池以使停電后仍能工作。

　　3.3.2 通信。調信方式可采用載波、光纖、雙絞線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)方式�，F在多采用DSP技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。以數字載波原理為基礎，實(shí)現了載波通信技術(shù)跨時(shí)代的突破。

　　3.3.3 控制方式。配電自動(dòng)化的控制模式主要分為兩類(lèi)：分布式就地控制、遠方集中控制。前者僅僅實(shí)現故障隔離功能，不具有擴展性和通用性；遠方集中控制依賴(lài)于強大的通信系統，適合于建立一個(gè)完整的、統一的自動(dòng)化體系平臺。遠方集中控制方式還可在FTU上置入一套通信故障時(shí)啟動(dòng)的智能現場(chǎng)判斷處理程序，緊急時(shí)刻轉為分布式就地控制。

　　3.3.4 小電流接地。配電網(wǎng)的一個(gè)主要故障是單相接地。小電流接地保護主要是利用各出現的零序電流實(shí)現故障選線(xiàn)。但是小電流接地選線(xiàn)在正確率很低（ 20% ～30% ） 。如果以小波技術(shù)、模糊技術(shù)為識別工具，在通信系統的支持下可實(shí)現了小電流接地的故障選線(xiàn)、定段，大大提高接地選線(xiàn)的正確率。

　　3.4 低壓網(wǎng)

　　系統結構的第四層網(wǎng)絡(luò )是面向10 kV /0。 4kV配電變壓器低壓側符負的低壓數據網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò )由各配電變壓器的低壓側出發(fā)，到各負荷節點(diǎn)結束；實(shí)現對各負荷節點(diǎn)的測量與控制，如自動(dòng)抄表、負荷控制，并通過(guò)中壓網(wǎng)、城域網(wǎng)與配網(wǎng)自動(dòng)化中心主站通信。低壓網(wǎng)在“營(yíng)配合一”的系統中是用電營(yíng)業(yè)系統的主要網(wǎng)絡(luò )，該網(wǎng)絡(luò )的通信量很小，波特率低，通信方式可采用載波、無(wú)線(xiàn)。因絕大部分用戶(hù)是低壓用戶(hù)，且 “一戶(hù)一表”正在全面推行，故最終的低壓網(wǎng)的配電自動(dòng)化必將是抄表、負荷管理、SCADA、需方管理（DSM）集成為一體的系統。

　　參考文獻：

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