配電線路自動化系統(tǒng)配置及其運行方式分析

李強有

（河南電力公司駐馬店供電公司，河南 駐馬店463000）

配電作為電能發(fā)變送配中的最后一個環(huán)節(jié)，在電力生產中具有非常重要的作用。但過去由于歷史的原因，一直未得到應有的重視。隨著經濟建設的發(fā)展和人們生活水平的提高，對供電質量和供電可靠性提出了更高的要求。大規(guī)模的兩網改造結束后，配電網的布局得到優(yōu)化，但要進一步提高配電網的可靠性，還必須全面實現(xiàn)高水平的配電網自動化。各地可根據(jù)具體情況，從配電網中的重要區(qū)域入手，優(yōu)化網絡結構，分步實施，先對部分配電線路進行自動化改造，最后覆蓋全網，建立一套高水平的配電網自動化系統(tǒng)，從而達到提高供電質量和供電可靠性。本文就城市10kV配電網中的配電線路提出了相應的自動化方案，并分析了多電源、多回路環(huán)形供電系統(tǒng)的實際運行方式。

1 設計目標

配電網自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設計原則是首先實現(xiàn)配電線路的綜合管理。系統(tǒng)設計目標具體如下：

1.1 提高配網系統(tǒng)運行可靠性，減少停電時間，縮小停電范圍，大大減少停電而導致?lián)p失；

1.2 實現(xiàn)對配電設備運行狀態(tài)和配網實時監(jiān)控，使配網事故處理更加快捷、準確；

1.3 全面提高配網系統(tǒng)運行管理水平，理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)化平臺下，加強對配電設備和線路管理，使設備和線路管理更加及時、準確，提高供電設備利用率，增強供電能力；

1.4 共享系統(tǒng)資源，為優(yōu)化決策、提高管理水平服務和配電管理工作效率；

1.5 “總體規(guī)劃，分布實施”總原則基礎上，市區(qū)范圍內逐步實現(xiàn)配電系統(tǒng)自動化；

1.6 系統(tǒng)方案設計以及系統(tǒng)實施過程中，貫徹“可靠、實用、經濟”原則，提供成熟技術和產品，保證產品（特別是現(xiàn)場設備）質量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行。

實現(xiàn)以上目標就是要優(yōu)化配電線路結構和配電接線方式，合理分段，合理選擇線路自動化開關、通信設備和主站DMS軟件；實現(xiàn)配電線路的靈活聯(lián)絡，消除瞬時性故障，隔離永久性故障，縮小計劃檢修和故障停電范圍，減少檢修和故障停電時間，提高線路供電可靠性和配電網運行管理水平，降低線路維護工作量和運行費用。具體功能包括設備定位與管理、運行操作管理、事故預想與故障診斷、故障隔離與轉供、線路的局部跟蹤與動態(tài)著色、臨時網絡修改等。

2 系統(tǒng)結構

配電線路自動化系統(tǒng)由主站DMS系統(tǒng)、通信系統(tǒng)與設備線路自動化開關組成。

2.1 主站DMS

主站DMS軟件包括SCADA、AM/FM/GIS、故障自動隔離和轉供系統(tǒng)及高級應用軟件。系統(tǒng)采用開放式平臺，具有靈活方便的圖形界面，可縱、橫向集成。SCADA實現(xiàn)配電線路遙測、遙信、遙控及報警、監(jiān)視、操作模擬、數(shù)據(jù)記錄與分析，并具有以GIS為支撐平臺的相應功能。自動地圖AM、設備管理FM和地理信息系統(tǒng)GIS可將數(shù)字化的供電區(qū)域地圖和配電線路設備的地理位置與電力設備的參數(shù)、運行狀況等數(shù)據(jù)一一對應，實現(xiàn)配電線路信息地理化、運行數(shù)據(jù)可視化和實時性，便于配電線路的運行管理。故障自動隔離和轉供系統(tǒng)可在故障后迅速判斷故障區(qū)段，隔離故障區(qū)域，并根據(jù)系統(tǒng)運行狀況自動產生負荷轉移供電方案，恢復對配電線路非故障段正常供電。高級應用軟件可完成潮流計算、短路電流計算、網絡重構與停電方案分析，開關操作拓撲識別與著色。主站DMS基本硬件配置為PC工控機，光纖Modem和通信口以及輸入輸出設備(大屏幕彩顯、打印機等)。

2.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)的通信方式采用主從、雙環(huán)形結構的光纖通信方式，具有眾所周知的優(yōu)點。雙光纖環(huán)結構保留了環(huán)形結構節(jié)省光纜的優(yōu)點，克服了環(huán)形結構中光纜任一點故障影響系統(tǒng)運行的缺點，具有自愈能力。整個通信系統(tǒng)包括主站端主機Modem和若干FTU配置的從機Modem，每一個Modem均有兩對光纖收發(fā)口，并通過兩根光纖串接成雙光纖通信環(huán)(主環(huán)與副環(huán))。正常情況下兩個環(huán)都工作，信號在兩個環(huán)中以相反的方向同時傳輸。環(huán)中任一處光纜或光纖Modem發(fā)生故障，光信號從故障點兩側的光纖Modem處自動從另一個環(huán)中返回，保證通信的正常運行。

通信規(guī)約采用較適合配電網的DNP3.0，也可根據(jù)實際情況采用其他的通信規(guī)約。

2.3 線路自動化開關

線路自動化開關可考慮采用重合器、自動配電開關(自動重合分段器)，也可采用柱上SF6開關和真空開關配用相應的控制系統(tǒng)。根據(jù)各配電網的特點，并充分考慮今后配電網絡的發(fā)展和設備的升級能力，線路開關采用柱上SF6開關或柱上真空開關為宜。因為這兩種開關都具備開斷短路電流的能力，對本級故障段可由線路開關自身完成開斷功能，減少線路停電機會；而且這兩種開關運行時間長，有一定的運行經驗。

線路開關配用FTU構成線路自動化開關。FTU可進行網絡控制，帶有遠動通信接口，從而可實現(xiàn)遙測、遙信和遙控，支持多種通信方式，還可實現(xiàn)各種電量測量、負荷與開關動作次數(shù)記錄，并提供編程接口和接口軟件，等等。配電線路自動化系統(tǒng)所需的信息通過各FTU采集后經通信系統(tǒng)上傳主站，主站的控制命令又經通信系統(tǒng)下達給各FTU執(zhí)行。另外，F(xiàn)TU還可自動監(jiān)測開關的磨損狀況，必要時上報主站，調度值班員可據(jù)此安排檢修計劃，從而避免檢修的盲目性，減少計劃檢修時間，縮小計劃檢修范圍。

3 運行方式分析

配電線路正常運行時，線路自動化開關的FTU持續(xù)檢測和記錄開關狀態(tài)，線路電流、電壓等，并計算出功率因數(shù)、有功功率、無功功率等運行參數(shù)。當開關狀態(tài)、線路參數(shù)出現(xiàn)異常時，F(xiàn)TU經通信系統(tǒng)將異常信息上報主站。主站DMS系統(tǒng)每隔一定時間輪詢線路上的FTU，將查詢到的信息刷新實時數(shù)據(jù)庫并最終存入歷史數(shù)據(jù)庫。調度值班員可在主站大屏幕顯示器上的以區(qū)域地圖為背景的電氣設備位置圖上查詢這些數(shù)據(jù)，并可直接遙控操作各線路開關，改變系統(tǒng)運行方式。當配電線路發(fā)生故障時，主站DMS系統(tǒng)收到FTU或變電站斷路器的故障信息后啟動故障檢測、隔離和負荷轉供系統(tǒng)并報警，巡檢相關FTU的事件記錄及其它信息，自動判斷故障隔離和非故障段負荷轉供方案，并進行模擬校核，最后提請調度值班員遙控操作或由主站DMS系統(tǒng)自動實施。

4 結語

本配電線路自動化方案適用于各種供電方式的配電線路，能實施故障線路自動隔離、非故障段供電的自動恢復，大大提高配電線路供電可靠率和運行自動化；主站系統(tǒng)的開放式平臺，可兼容其他高級應用軟件，可縱、橫向集成，實現(xiàn)對上一級系統(tǒng)的通信接口，支持變電站綜合自動化系統(tǒng)；FTU的開關磨損狀況監(jiān)測功能，提供了合理安排檢修計劃的依據(jù)。如再配以故障點定位系統(tǒng)，則可在故障后很短時間內實現(xiàn)故障分支和故障點定位，不僅能排除永久性故障，而且能消除瞬時性故障所反映的故障隱患，確保配電線路安全運行。

[1]馮德,侯躍.配電線路自動化技術介紹[J].內蒙古電力技術,2002-12-30.