淺談珠海配電網自動化規劃和實踐

李文暉

（珠海供電局，廣東 珠海 519000）

淺談珠海配電網自動化規劃和實踐

李文暉

（珠海供電局，廣東 珠海 519000）

分析了目前行內實施配網自動化面臨的問題，對各環節的問題提出了對應措施，介紹了配網自動化改造過程中應關注的技術及管理問題，為推動珠海配網自動化的實施提供建議。

配網自動化；SCADA；GIS；一次設備；自動化終端；可靠性

1 概述

隨著珠海經濟的快速發展，珠海配電網規模進一步擴大，珠海供電局配網生產運行部門的壓力逐年增大，故障處理和運行維護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，提高配電網供電可靠，提高配電網的運行和管理效率，通過電網改造對提高城市配網自動化技術與可靠性至關重要。

2 配網自動化系統的架構

由于過往配網自動化發展過程中，整體認識定位不明確，目前關于配電自動化系統應用主體缺少整體的規劃，導致后期的應用沒有具體的受益者。珠海配網自動化建設應根據實際需要，建設一體化的配網自動化系統體系結構，主要包括如下三大子系統：配電地理信息系統（GIS）、配電SCADA系統、配電管理系統（DMS），建設集成為平臺統一、高效靈活、信息共享的信息系統。

3 配網自動化系統的建設原則

配電自動化主站將升級改造，安裝調試實現和各區局配網工作站通信調試，升級配電自動化系統按照IEC61968/61970的標準, 通過OSB總線從配電GIS系統導入配網設備參數和模型參數，統一建模并確保數據的唯一性；新的配電自動化主站系統采取有效的技術措施實現與調度自動化、大客戶負荷管理及配變監測系統、GIS系統、配電MIS系統、營銷管理系統、電能量計量遙測系統及實時數據中心的信息的交互、共享。

基本功能包括支撐平臺、配電SCADA、饋線故障處理、WEB發布、數據交互等。主站可基于網絡拓撲和負荷分析，根據線路不同的網架結構，配合變電站保護裝置、配電開關和自動化終端等設備實現自動化快速故障處理；實現快速故障處理功能，利用配電自動化系統及地理信息，對電網運行狀態進行分析，給出事故搶修處理方案，對于故障影響的可恢復供電的用戶，綜合設備的轉供能力，智能給出恢復供電的決策方案，并可以自動或半自動的方式恢復供電。同時實現搶修車輛的智能調度；完成用電調度OMS及OCS功能模塊的配置，可以實現運行風險管控、保電運行管控、有序用電等功能。

4 配網自動化技術現狀及對策

4.1 配電網一次設備

中壓配電網一次設備主要包括室內開關站、帶開關電纜分接箱、不帶開關電纜分接箱、室內配電站（配電房）、、柱上開關等，配網自動化實現的就是要對這些設備進行監控，這類設備需配置電動操作機構并設計有PT、CT，并預留自動化終端設備、配置通訊模塊安裝位置，但目前，珠海大部分原有設備均不能滿足要求，需配合自動化項目進行同步改造，因此成為實現配網自動化的一道難關，需在自動化規劃時需根據珠海配電自動化建設的特點，建立配電自動化系統技術條件、性能規范、測試方法、管理制度等相關標準制度，同時珠海屬于潮濕多雨地區，建議考慮設備全生命周期管理要求，自動化終端設備應備有除濕防潮功能措施以提升設備運行環境，提高設備的使用壽命。

圖1 配電房自動化終端

4.2 配電網自動化終端

4.2.1 配電房自動化終端設置

配電房自動化終端指安裝在戶外開關箱和室內開關站、配電站的配電自動化終端，簡稱DTU。其主要功能是：監測線路開關的開關位置、A/C相電流、零序電流等；在線路發生故障時，將監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聯的多個配電自動化站反饋的故障信息，由主站判斷故障區域，當配電自動化終端收到主站下發的遙控命令，對開關進行分、合閘操作，完成故障的隔離，配電房自動化終端典型設置參見圖1。

4.2.2 饋線配電終端設置

饋線配電終端指安裝在架空線路上，實現架空線路開關自動化功能的配電自動化終端，簡稱FTU。架空線路主干線聯絡及分段開關設置饋線自動化終端，實現饋線自動化功能。單環網型架空線路和多分段n聯絡型架空線路上饋線終端的典型設計圖例如圖2、圖3所示。

4.2.3 用戶側饋線自動化終端（FDR）的設置

針對架空線路，可在用戶側負荷開關或斷路器上加裝用戶側饋線自動化終端FDR。對于負荷開關的支線，用戶側發生單相短路故障時，自動化終端根據零序電流判據控制負荷開關分閘，直接切除故障，變電站10kV出線斷路器不分閘；用戶側發生相間短路故障時，變電站10kV出線斷路器分閘，自動化終端在監測到線路失電后控制負荷開關分閘，對于投入重合閘的線路，重合前分界負荷開關已將故障隔離，重合成功，對于不投入重合閘的線路，由配電自動化系統控制10kV出線斷路器合閘，恢復供電。對于斷路器開關的支線，用戶側發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 單環網型架空線路

圖3 多分段n聯絡型架空線路

4.2.4 帶通信功能故障指示器設置

帶通信功能故障指示器安裝在電網設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，通過配電網故障檢測和定位系統FLS,能對電網線路智能判別、實時故障提示、自動復位等功能，是配電自動化系統中實現兩遙（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濟，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故障快速定位的功能。

4.3 配網自動化后臺系統

4.3.1 主站建設改造存在的問題

目前珠海配網自動化系統采用“主站+子站+配電終端”的三層結構，根據珠海智能電網總體發展規劃，原有的配網自動化系統已不能滿足未來發展需求，因此應對系統進行全面升級，完善負荷預測、配電運行與潮流計算、網絡重構、操作仿真、分布式能源接入、狀態估計等功能，并實現配網各相關系統的數據信息交互、共享。

建議在主站系統升級過程中，應避免脫離現狀，不注重系統整體盲目追求規模、推行新型設備，而忽視了電力系統可靠、穩定性，致使配網自動化系統可靠性、穩定性的降低。

目前，珠海局現基于ArcGIS平臺開發的配電GIS系統實現了配網設備、線路及圖形的靜態管理，配網主站建設應首先實現配電GIS系統與配網自動化SCADA系統統一建模并確保數據的唯一性，這是后期實現二者數據及圖形共享的首要條件。

4.3.2 子站建設現狀

配網自動化子站是介于配網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。配網子站是設在變電站的獨立工作的自動化設備，目前，珠海通過前期配網自動化系統建設，共建設有9個配網子站。

4.4 配電自動化通信系統

通信系統是配電網自動化系統中不可或缺的重要組成部分，目前配網自動化系統通信目前采用多種通信技術組合，包括光纖專網、無線專網、無線公網、中壓配電線載波等。珠海目前在具備實施條件區域結合一次配套建設光纖通信通道，通過各自動化子站與自動化終端間的通信，實現三遙監控，但珠海部分核心城區受現狀條件限制，通信光纜建設困難大、投資大、維護困難，因此采用無線通信方式與配電主站進行通信。

建設應考慮多種通信方式相結合的配電自動化通信系統。在充分利用現有電力通信網絡基礎上，采用多種通信方式，逐步建設和發展配電自動化通信網絡。在配電網改造建設時，結合中長期通信需求，可逐步擴大和發展配電自動化通信專用網絡建設，以方便后期系統的接入。

5 配網自動化的綜合性評價

（1）提高供電安全水平及可靠性

通過系統集成和信息共享，為各應用部門提供及時、正確、一致的圖形及數據資料。有效減少配電網運行維護人員誤操作。實時監測配電設備運行工況，及時發現危及供電安全的問題，避免現場操作時的接近高壓、暴雨、大風、蹬桿等不安全因素。提高對配電網的運行監控能力，實現配電網故障的快速定位、隔離和恢復，縮小故障影響范圍，提高故障處理速度，減少配電網故障停電時間，縮短停電檢修時間。

（2）提高電網管理效率

配電自動化系統為配電網運行部門提供了快速、正確的各類統計報表、查詢手段和配電網監控手段，能夠有效節省工作時間，提高工作效率。

以珠海局唐家灣區域為例，該區域2015年預計有192臺柱上開關和789面開關柜臺開關實現配電自動化。假設故障時正確動作的自動化開關占實現自動化開關總數的比例為0.2。設配電運行維護部門到現場查找及隔離一次故障，按照5個人（包括檢修與調度配合）、1臺車計算，費用約0.6萬元（1000元/人工、車）。設在自動化覆蓋范圍，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節省的故障處理檢修費用約為：

（192+789）×0.2×0.6×（1-0.5）=58萬元

同時實現以遙控為基礎的開關遠動操作，減少了開關操作、運維人員的數量。按照每個供電所減少一次開關設備操作、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）提高經濟效益

配電自動化系統帶來的直接經濟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省的人工設備費用。但由于新增大量配電自動化設備，同時需增加維護人員及維護費用。另外，售電量的增加也會對GDP增長產生一定貢獻。據統計珠海市單位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的實施：每年增售電量對GDP的貢獻約1530萬元。

（4）社會效益

供電企業從事著具有社會公益性的事業，承擔著向社會供電的責任和義務；不斷完善自身的服務觀念和服務水平，是必然要求。同時，供電企業的不斷發展與服務質量的提高，也將對社會的發展和人民生活水平的提高起到促進作用。

綜合以上觀點，建設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，提高用戶服務水平。

（2）提高配網運行和管理水平，優化配網運行方式，降低線損水平。

（3）擴大電網監控范圍，實現配網有效管理。

（4）提高電能質量，滿足社會、經濟、人民生活對供電質量的要求，提升客戶滿意度。

（5）適應智能電網的發展方向。

結語

通過配電自動化建設，能夠從一定程度上提高配電網的供電可靠性，對于提高配電網運行管理水平具有重要意義。綜上所述，珠海應盡快開展配電自動化系統建設，促進配電網系統的數字化和信息化，為建設智能配電網奠定堅實的基礎。配電網建設應結合配電自動化建設的需求，提出對配網的典型設計、設備選型等方面的要求，有效的避免重復改造，同時，配網自動化建設采用的二次設備，需要具備高度的安全性及可靠性各設備開發企業應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。

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