縣城配電網自動化建設實施探討

摘要：隨著居民生活質量的提高，人們對于供電的可靠性和安全性有了更高的要求。然而在我國部分縣城，由于自身的特殊情況，使得配電網具有較強的特殊性。首先分析了縣城配電網進行自動化建設的必要性，其次探究了縣城配電網設計的原則和功能，最后探討了縣城配電網的總體設計方案和主站設計方案，希望能對同仁起到拋磚引玉的作用。

關鍵詞：配電自動化；主站；設計方案

作者簡介：劉明輝（1981-），男，河北滄州人，華北電力大學電力工程系工程碩士，國網河北省電力公司滄州供電分公司營銷部（農電工作部）生產運行主管，工程師。（河北 保定 071000）

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0215-02

隨著現代化進程的加快和先進電氣設備的應用，用戶對電的需求量越來越大，對用電質量的要求也越來越高，傳統的人工管理模式已逐漸不適應現代化電力管理的需要。在經過配電網“十五”計劃改造后，我國大部分地區已經實現了配電網自動化。但是由于我國的配電網自動化技術起步較晚，技術裝備相對落后、電氣設備自動化程度不高，部分先進的技術沒有得到及時應用。尤其是對于縣城配電網，人口密度大于農村又低于城市，用電負荷隨著季節的不同反差較大，對于用電可靠性和質量的要求高于農村配電網又低于城市配電網。所以，如何能夠依據縣城配電網的自身特點，因地制宜地做好配電網的自動化建設，提高自動化水平，是一個亟待解決的問題。

一、縣城配電網自動化建設的必要性

1.縣城配網自動化能夠提高供電可靠性

縣城配網自動化后能夠提高供電可靠性，主要表現在以下幾個方面：其一，能實現饋線自動化的故障隔離功能，能夠實現自動恢復供電，降低用電故障發生率；其二，在對配電網進行檢修和事故搶修時，工作效率能夠得到大幅度的提高，能縮短由于這些故障和檢修而造成的停電時間；其三，通過配電網的自動化監控設施，能夠迅速發現故障，確定方位并及時進行檢修，保證用電的可靠性并減少停電情況的出現。

2.縣城配網自動化能夠提高供電質量

縣城配電網實現自動化以后，能夠通過配電網終端的自動化監測設備實時對供電電壓進行監控。如果出現異常情況，及時調整變壓器或者無功補償電容器等，以保證供電電壓在一定限度內。與此同時，通過無功補償設備就地平衡無功功率，減少配電網的電能損失，能大幅度提高供電質量。

3.縣城配網自動化能夠提高供電服務質量

縣城配電網實現自動化以后，能夠快速高效地處理用戶的各種需求，在配電網出現故障時，能夠及時迅速地確定故障位置和原因，能在較快的時間內處理故障，大大減少了由于故障而發生的停電時間，切實提高用戶的滿意度。

4.縣城配網自動化能夠提高管理效率

縣城配電網實現自動化以后，對于配電網電氣設備的運行情況能夠遠程監控和操作。在配電網出現故障后，能夠快速判斷故障所處位置和發生故障的原因，大大節省了人力物力。同時，由于配電網的自動化管理，能為客戶提供高效快捷的服務，快速獲得電力數據，并可以使用軟件實現數據分析、制表等功能，極大地提高了工作效率。

二、縣城配電網自動化系統的設計原則和功能

1.縣城配電網自動化系統的設計原則

配電網自動化系統供電的質量和供電可靠性對企業的經濟效益和居民的生活質量有著直接的影響。配電網自動化系統工程建設周期長，耗費經費多，電力系統信息量大，站點分散且數量多，一次性建設的投資大，所以在建設過程中除了要和縣城的市政工程等結合起來進行統一規劃、逐步實施外，還必須同時結合縣城配網系統的特點，滿足以下幾個設計原則。[1]

（1）適應性原則。縣城配電網自動化必須滿足適應城鄉結合、適應配電網未來發展規劃的需要，適應定時限保護的原則。

（2）逐步完善的原則。縣城配電網自動化系統在建設的過程中，要堅持循序漸進，逐步完善的原則。

（3）縣城配電網自動化系統在建設和改造的過程中要堅持安全可靠、經濟實用、技術先進、減少維護的原則。

（4）縣城配電網自動化系統要和當地的配電網發展框架一致，兩者要統籌兼顧，分階段、分時段進行建設。

2.縣城配電網自動化系統的功能

縣城配電網自動化系統的建設必須能夠以實時方式對整個運行中配電網的各種數據進行收集、控制和調節等，主要的目的是能夠保證整個配電網系統安全可靠運行，保證客戶用電的可靠性和穩定性，降低配電網系統的能量損耗，[2]對于出現故障的地點能夠及時確定。

三、縣城配電網總體設計方案圖

在對縣城配電網自動化系統進行設計時，設計的系統結構原理如圖1所示。[3]

四、縣城配電網自動化的主站設計方案

1.網絡結構及一次設備的建設方案

網絡結構方面：按照系統設置的總體規劃，縣城配電網應該逐步實現區域化供電，網絡結構的布線要簡單靈活、安全可靠；導線的橫截面在選擇方面，應該要具有較強的適應性和吞吐容量，能夠達到環網供電的基本要求；在配置方面，形成一種單元化方式和區域性供電的結構，閉環結線，開環運行。

一次設備的建設方面：為了提高效率，節約經費，應該最大程度發揮和使用原來配電網框架的作用，而不僅僅是選擇更新自動化電氣設備，例如新的電動真空斷路器、自動重合器等。在配電網自動化系統建設和改造時，可以采用自動重合器，可以使用一臺聯絡斷路器、多臺分段斷路器。在配電自動化系統中常選擇使用FTU，這是一種獨特的保護器件，該器件的自動化功能主要表現在以下兩個方面：其一，在配電系統的控制器支持下，可以對配電網中的電流與電壓進行檢測，根據結果判斷是否存在電力故障，然后啟動相應的斷路措施。一般選擇故障點兩邊最近的開關進行斷開操作。同時，為了保證電力不中斷，將啟動閉合回路，這樣可以保證在沒有人工參與的情況下將故障隔離。[4]其二，電力網絡初始已經配置了基本的保護值，這樣，一旦電網中有電流波動過大，超過設定的保護值，系統將自動斷開以保護電網。

2.遠動系統及二次設備的建設方案

縣城配電網自動化系統遠動系統的主要功能是通過FTU對電氣設備實現自動化監控與控制。主要實現以下4個方面的功能：第一，出現故障時的自動保護動作；第二，配電網中的環網自動控制；第三，實現遠距離控制；第四，實現就地手動控制。由于縣城配電網自動化線路設備的地理分布特點，目前情況下多采用CDT、POLLING規約，但是在實用性方面還具有一定的缺陷。雖然新的101規約也有了一定的應用，但是目前還沒有將其作為新的遠動傳輸標準。

3.通信及設備的建設方案

縣城配電網自動化的通信方案主要有以下幾種：配電網的主站對各個子站；配電網的主站對現場的各個單元；配電網的子站對現場的各個單元；配電網的各個子站之間；配電網的現場各個單元之間等。

通信方案的自動化建設是縣城配電網自動化系統建設過程的重中之重。對于處在不同地域和具有不同自然條件的縣城，在進行通信方案的建設時，可以采取不同的通信方案，例如：光纖、電力載波、擴頻等。但是如果考慮整個配電網的性價比，最佳的選擇應該是多種方案的組合。例如在干線部分使用光纖來進行通信，在支線部分采取別的通信方式，對于地域較遠的孤立點盡量考慮無線傳輸，這樣才具有最佳的性價比。

4.主站網絡和軟件使用的設計方案

對于縣城配電網自動化來說，其主站軟件系統主要實現以下幾方面功能：實時監控、在線管理和電網的經濟運行分析等。這樣，在設計主站網絡的時候，就不能再按照早期的單一模式進行，而應根據自動化的要求，除了調度功能外，還要完成管控一體化的網絡功能。按照目前供電局的實際和發展需求，應該實現配電網和調度功能二者合一的模式。兩者要實現在同一個控制平臺，這樣在進行自動化管理時容易維護，并且也能節省資金。同時要注意，GIS應該和CIS、CRM聯系在一起。在進行設計時要實行分布式和網絡化，并且在系統中使用GPS定位系統，以保證配電網在進行維護和檢修時的自動化，提供高效優質的服務質量。務必注意的是，縣城配電網自動化主要是要實現監控和管理的自動化。因此，應該保證GIS和CIS、CRM聯系在一起。在整個網絡設計中要引入GPS定位系統，以提高自動化的檢修和維護水平，提供高質量的供電服務。

五、配電網自動化發展前景及存在問題

由于不同的地區經濟發展水平不相同，對于配電系統的投入也存在較大的差別，因此很多縣城的配電系統并沒有完全實現自動化。為了真正完備地實現現代化，不同的區域應該根據當地的經濟狀況，可以分期投入、逐步實現。在對配電網進行逐步完善的過程中，要注意以下幾個問題：[5]

第一，重視電氣設備的運行環境，對于配電網的主要電氣設備，為了防止受到外界自然條件的影響，必須盡量降低溫度、濕度、雷電、老化、風化等方面因素的影響。

第二，配電網自動化系統的重要作用是實現對電網的自動實時監控其能否安全可靠運行，而電網能否可靠運行的決定因素主要在于供電方案。在一些電網中，開關的自動化和智能化程度相對較低，此種電網的整個系統性能對于主站和通信系統具有極強的依賴性，而配電網面積分布較廣，因此通信的可靠性程度是配電網是否可靠的關鍵環節之一。

第三，配電網中的電源為實時監控提供動力，電源的來源主要有兩方面：其一，當配電網正常工作時，電源來自于供電線路；其二，當配電網不能工作時，電源來自于UPS應急電源。關鍵的問題是要解決UPS應急電源的戶外運行問題，尤其是季節變化對應急電源造成的影響。

六、結束語

綜上所述，縣城配電網自動化系統的建設是一項長期復雜的過程，同時也是一項高科技、高投入的建設工程。這就使得供電企業在進行縣城配電網自動化系統時，務必堅持高標準化、模塊化，保證配電網自動化系統能提供更高效快捷的服務，以適應縣城現代化發展的需要。

參考文獻：

[1]中國電機工程學會農村電氣化分會.農村電網建設與改造[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]廖東穎.修文縣配電網自動化建設初析[J].供用電，2008，25（12）：

39-40.

[3]劉良兵.縣城配電網自動化實施方案的探討[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2007，10（9）：32-36.

[4]吳浩.淺談配電網自動化建設要點[J].中國新技術新產品，2012，

19（4）：119-120.

[5]孫凱，孫奉杰.淺析縣城電力系統配電網自動化模式方案[J].神州，2012，（07Z）：30-31.