淺談珠海配電網(wǎng)自動化規(guī)劃和實踐

李文暉

（珠海供電局，廣東 珠海 519000）

淺談珠海配電網(wǎng)自動化規(guī)劃和實踐

李文暉

（珠海供電局，廣東 珠海 519000）

分析了目前行內(nèi)實施配網(wǎng)自動化面臨的問題，對各環(huán)節(jié)的問題提出了對應(yīng)措施，介紹了配網(wǎng)自動化改造過程中應(yīng)關(guān)注的技術(shù)及管理問題，為推動珠海配網(wǎng)自動化的實施提供建議。

配網(wǎng)自動化；SCADA；GIS；一次設(shè)備；自動化終端；可靠性

1 概述

隨著珠海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，珠海配電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，珠海供電局配網(wǎng)生產(chǎn)運行部門的壓力逐年增大，故障處理和運行維護(hù)效率不高等運行管理問題將日益突出。珠海有必要加快開展配電自動化工程建設(shè)，提高配電網(wǎng)供電可靠，提高配電網(wǎng)的運行和管理效率，通過電網(wǎng)改造對提高城市配網(wǎng)自動化技術(shù)與可靠性至關(guān)重要。

2 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的架構(gòu)

由于過往配網(wǎng)自動化發(fā)展過程中，整體認(rèn)識定位不明確，目前關(guān)于配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用主體缺少整體的規(guī)劃，導(dǎo)致后期的應(yīng)用沒有具體的受益者。珠海配網(wǎng)自動化建設(shè)應(yīng)根據(jù)實際需要，建設(shè)一體化的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，主要包括如下三大子系統(tǒng)：配電地理信息系統(tǒng)（GIS）、配電SCADA系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)（DMS），建設(shè)集成為平臺統(tǒng)一、高效靈活、信息共享的信息系統(tǒng)。

3 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)原則

配電自動化主站將升級改造，安裝調(diào)試實現(xiàn)和各區(qū)局配網(wǎng)工作站通信調(diào)試，升級配電自動化系統(tǒng)按照IEC61968/61970的標(biāo)準(zhǔn), 通過OSB總線從配電GIS系統(tǒng)導(dǎo)入配網(wǎng)設(shè)備參數(shù)和模型參數(shù)，統(tǒng)一建模并確保數(shù)據(jù)的唯一性；新的配電自動化主站系統(tǒng)采取有效的技術(shù)措施實現(xiàn)與調(diào)度自動化、大客戶負(fù)荷管理及配變監(jiān)測系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、配電MIS系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、電能量計量遙測系統(tǒng)及實時數(shù)據(jù)中心的信息的交互、共享。

基本功能包括支撐平臺、配電SCADA、饋線故障處理、WEB發(fā)布、數(shù)據(jù)交互等。主站可基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拓?fù)荷分析，根據(jù)線路不同的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，配合變電站保護(hù)裝置、配電開關(guān)和自動化終端等設(shè)備實現(xiàn)自動化快速故障處理；實現(xiàn)快速故障處理功能，利用配電自動化系統(tǒng)及地理信息，對電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行分析，給出事故搶修處理方案，對于故障影響的可恢復(fù)供電的用戶，綜合設(shè)備的轉(zhuǎn)供能力，智能給出恢復(fù)供電的決策方案，并可以自動或半自動的方式恢復(fù)供電。同時實現(xiàn)搶修車輛的智能調(diào)度；完成用電調(diào)度OMS及OCS功能模塊的配置，可以實現(xiàn)運行風(fēng)險管控、保電運行管控、有序用電等功能。

4 配網(wǎng)自動化技術(shù)現(xiàn)狀及對策

4.1 配電網(wǎng)一次設(shè)備

中壓配電網(wǎng)一次設(shè)備主要包括室內(nèi)開關(guān)站、帶開關(guān)電纜分接箱、不帶開關(guān)電纜分接箱、室內(nèi)配電站（配電房）、、柱上開關(guān)等，配網(wǎng)自動化實現(xiàn)的就是要對這些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，這類設(shè)備需配置電動操作機(jī)構(gòu)并設(shè)計有PT、CT，并預(yù)留自動化終端設(shè)備、配置通訊模塊安裝位置，但目前，珠海大部分原有設(shè)備均不能滿足要求，需配合自動化項目進(jìn)行同步改造，因此成為實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的一道難關(guān)，需在自動化規(guī)劃時需根據(jù)珠海配電自動化建設(shè)的特點，建立配電自動化系統(tǒng)技術(shù)條件、性能規(guī)范、測試方法、管理制度等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度，同時珠海屬于潮濕多雨地區(qū)，建議考慮設(shè)備全生命周期管理要求，自動化終端設(shè)備應(yīng)備有除濕防潮功能措施以提升設(shè)備運行環(huán)境，提高設(shè)備的使用壽命。

圖1 配電房自動化終端

4.2 配電網(wǎng)自動化終端

4.2.1 配電房自動化終端設(shè)置

配電房自動化終端指安裝在戶外開關(guān)箱和室內(nèi)開關(guān)站、配電站的配電自動化終端，簡稱DTU。其主要功能是：監(jiān)測線路開關(guān)的開關(guān)位置、A/C相電流、零序電流等；在線路發(fā)生故障時，將監(jiān)測到的故障信息傳送給配電自動化主站，由主站通過對相互關(guān)聯(lián)的多個配電自動化站反饋的故障信息，由主站判斷故障區(qū)域，當(dāng)配電自動化終端收到主站下發(fā)的遙控命令，對開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作，完成故障的隔離，配電房自動化終端典型設(shè)置參見圖1。

4.2.2 饋線配電終端設(shè)置

饋線配電終端指安裝在架空線路上，實現(xiàn)架空線路開關(guān)自動化功能的配電自動化終端，簡稱FTU。架空線路主干線聯(lián)絡(luò)及分段開關(guān)設(shè)置饋線自動化終端，實現(xiàn)饋線自動化功能。單環(huán)網(wǎng)型架空線路和多分段n聯(lián)絡(luò)型架空線路上饋線終端的典型設(shè)計圖例如圖2、圖3所示。

4.2.3 用戶側(cè)饋線自動化終端（FDR）的設(shè)置

針對架空線路，可在用戶側(cè)負(fù)荷開關(guān)或斷路器上加裝用戶側(cè)饋線自動化終端FDR。對于負(fù)荷開關(guān)的支線，用戶側(cè)發(fā)生單相短路故障時，自動化終端根據(jù)零序電流判據(jù)控制負(fù)荷開關(guān)分閘，直接切除故障，變電站10kV出線斷路器不分閘；用戶側(cè)發(fā)生相間短路故障時，變電站10kV出線斷路器分閘，自動化終端在監(jiān)測到線路失電后控制負(fù)荷開關(guān)分閘，對于投入重合閘的線路，重合前分界負(fù)荷開關(guān)已將故障隔離，重合成功，對于不投入重合閘的線路，由配電自動化系統(tǒng)控制10kV出線斷路器合閘，恢復(fù)供電。對于斷路器開關(guān)的支線，用戶側(cè)發(fā)生單相接地故障或相間短路故障時，自動化終端控制斷路器分閘，直接切除故障，主干線及其他分支線沒有影響。

圖2 單環(huán)網(wǎng)型架空線路

圖3 多分段n聯(lián)絡(luò)型架空線路

4.2.4 帶通信功能故障指示器設(shè)置

帶通信功能故障指示器安裝在電網(wǎng)設(shè)備上的實用配電終端，目前常用分為電纜型故障指示器、架空線型故障指示器，通過配電網(wǎng)故障檢測和定位系統(tǒng)FLS,能對電網(wǎng)線路智能判別、實時故障提示、自動復(fù)位等功能，是配電自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)兩遙（遙測、遙信）功能的自動化終端，通信模式采用GPRS/GSM。因帶通信功能故障指示器綜合造價較經(jīng)濟(jì)，目前珠海已通過立項改造，對大部分公用線路通過故障指示器實現(xiàn)故障快速定位的功能。

4.3 配網(wǎng)自動化后臺系統(tǒng)

4.3.1 主站建設(shè)改造存在的問題

目前珠海配網(wǎng)自動化系統(tǒng)采用“主站+子站+配電終端”的三層結(jié)構(gòu)，根據(jù)珠海智能電網(wǎng)總體發(fā)展規(guī)劃，原有的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)已不能滿足未來發(fā)展需求，因此應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行全面升級，完善負(fù)荷預(yù)測、配電運行與潮流計算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、操作仿真、分布式能源接入、狀態(tài)估計等功能，并實現(xiàn)配網(wǎng)各相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息交互、共享。

建議在主站系統(tǒng)升級過程中，應(yīng)避免脫離現(xiàn)狀，不注重系統(tǒng)整體盲目追求規(guī)模、推行新型設(shè)備，而忽視了電力系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性，致使配網(wǎng)自動化系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性的降低。

目前，珠海局現(xiàn)基于ArcGIS平臺開發(fā)的配電GIS系統(tǒng)實現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備、線路及圖形的靜態(tài)管理，配網(wǎng)主站建設(shè)應(yīng)首先實現(xiàn)配電GIS系統(tǒng)與配網(wǎng)自動化SCADA系統(tǒng)統(tǒng)一建模并確保數(shù)據(jù)的唯一性，這是后期實現(xiàn)二者數(shù)據(jù)及圖形共享的首要條件。

4.3.2 子站建設(shè)現(xiàn)狀

配網(wǎng)自動化子站是介于配網(wǎng)自動化主站與自動化終端之間的信息交換和處理的中間站。配網(wǎng)子站是設(shè)在變電站的獨立工作的自動化設(shè)備，目前，珠海通過前期配網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)，共建設(shè)有9個配網(wǎng)子站。

4.4 配電自動化通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，目前配網(wǎng)自動化系統(tǒng)通信目前采用多種通信技術(shù)組合，包括光纖專網(wǎng)、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)、中壓配電線載波等。珠海目前在具備實施條件區(qū)域結(jié)合一次配套建設(shè)光纖通信通道，通過各自動化子站與自動化終端間的通信，實現(xiàn)三遙監(jiān)控，但珠海部分核心城區(qū)受現(xiàn)狀條件限制，通信光纜建設(shè)困難大、投資大、維護(hù)困難，因此采用無線通信方式與配電主站進(jìn)行通信。

建設(shè)應(yīng)考慮多種通信方式相結(jié)合的配電自動化通信系統(tǒng)。在充分利用現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，采用多種通信方式，逐步建設(shè)和發(fā)展配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)。在配電網(wǎng)改造建設(shè)時，結(jié)合中長期通信需求，可逐步擴(kuò)大和發(fā)展配電自動化通信專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以方便后期系統(tǒng)的接入。

5 配網(wǎng)自動化的綜合性評價

（1）提高供電安全水平及可靠性

通過系統(tǒng)集成和信息共享，為各應(yīng)用部門提供及時、正確、一致的圖形及數(shù)據(jù)資料。有效減少配電網(wǎng)運行維護(hù)人員誤操作。實時監(jiān)測配電設(shè)備運行工況，及時發(fā)現(xiàn)危及供電安全的問題，避免現(xiàn)場操作時的接近高壓、暴雨、大風(fēng)、蹬桿等不安全因素。提高對配電網(wǎng)的運行監(jiān)控能力，實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的快速定位、隔離和恢復(fù)，縮小故障影響范圍，提高故障處理速度，減少配電網(wǎng)故障停電時間，縮短停電檢修時間。

（2）提高電網(wǎng)管理效率

配電自動化系統(tǒng)為配電網(wǎng)運行部門提供了快速、正確的各類統(tǒng)計報表、查詢手段和配電網(wǎng)監(jiān)控手段，能夠有效節(jié)省工作時間，提高工作效率。

以珠海局唐家灣區(qū)域為例，該區(qū)域2015年預(yù)計有192臺柱上開關(guān)和789面開關(guān)柜臺開關(guān)實現(xiàn)配電自動化。假設(shè)故障時正確動作的自動化開關(guān)占實現(xiàn)自動化開關(guān)總數(shù)的比例為0.2。設(shè)配電運行維護(hù)部門到現(xiàn)場查找及隔離一次故障，按照5個人（包括檢修與調(diào)度配合）、1臺車計算，費用約0.6萬元（1000元/人工、車）。設(shè)在自動化覆蓋范圍，故障處理的費用為非自動化條件下的50%，可得出年度自動化系統(tǒng)節(jié)省的故障處理檢修費用約為：

（192+789）×0.2×0.6×（1-0.5）=58萬元

同時實現(xiàn)以遙控為基礎(chǔ)的開關(guān)遠(yuǎn)動操作，減少了開關(guān)操作、運維人員的數(shù)量。按照每個供電所減少一次開關(guān)設(shè)備操作、運維人員2人，4.5萬元/人/年估算：每年減少人工費用約2×4.5=9萬元。

（3）提高經(jīng)濟(jì)效益

配電自動化系統(tǒng)帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益主要包括因提高供電可靠率而增售的電量和自動化條件下節(jié)省的人工設(shè)備費用。但由于新增大量配電自動化設(shè)備，同時需增加維護(hù)人員及維護(hù)費用。另外，售電量的增加也會對GDP增長產(chǎn)生一定貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計珠海市單位GDP電耗約594.6 kWh/萬元。按照平均每年增售電量91萬kWh估算，則由于配電自動化系統(tǒng)的實施：每年增售電量對GDP的貢獻(xiàn)約1530萬元。

（4）社會效益

供電企業(yè)從事著具有社會公益性的事業(yè)，承擔(dān)著向社會供電的責(zé)任和義務(wù)；不斷完善自身的服務(wù)觀念和服務(wù)水平，是必然要求。同時，供電企業(yè)的不斷發(fā)展與服務(wù)質(zhì)量的提高，也將對社會的發(fā)展和人民生活水平的提高起到促進(jìn)作用。

綜合以上觀點，建設(shè)配電自動化的目的和意義包括以下幾個方面

（1）減少停電時間，提高配電供電可靠性，提高用戶服務(wù)水平。

（2）提高配網(wǎng)運行和管理水平，優(yōu)化配網(wǎng)運行方式，降低線損水平。

（3）擴(kuò)大電網(wǎng)監(jiān)控范圍，實現(xiàn)配網(wǎng)有效管理。

（4）提高電能質(zhì)量，滿足社會、經(jīng)濟(jì)、人民生活對供電質(zhì)量的要求，提升客戶滿意度。

（5）適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展方向。

結(jié)語

通過配電自動化建設(shè)，能夠從一定程度上提高配電網(wǎng)的供電可靠性，對于提高配電網(wǎng)運行管理水平具有重要意義。綜上所述，珠海應(yīng)盡快開展配電自動化系統(tǒng)建設(shè)，促進(jìn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字化和信息化，為建設(shè)智能配電網(wǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)結(jié)合配電自動化建設(shè)的需求，提出對配網(wǎng)的典型設(shè)計、設(shè)備選型等方面的要求，有效的避免重復(fù)改造，同時，配網(wǎng)自動化建設(shè)采用的二次設(shè)備，需要具備高度的安全性及可靠性各設(shè)備開發(fā)企業(yè)應(yīng)不懈努力提高安全可靠性，否則成為供電可靠性提高的阻礙。

[1]趙祖康，徐石明．電力系統(tǒng)信息傳輸協(xié)議綜述[J]．電力系統(tǒng)自動化，2010（11）．

[2]趙祖康，王偉．中國城市配電網(wǎng)自動化與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，電力系統(tǒng)自動化，2010（24）：43-44．

[3]張穎卿．對實施配網(wǎng)自動化的一些建議[J]．農(nóng)村電氣化，2011（03）：05-06．

[4]王惠文，李學(xué)軍．配網(wǎng)自動化系統(tǒng)工程主站系統(tǒng)設(shè)計[J]．西北電力技術(shù)，2009（06）：81-83．

[5]王士政．電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)[M]．中國水利水電出版社，2008．

TM76

A