配電自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵與應(yīng)用

孫琦

【摘 要】本文介紹了配電自動(dòng)化的意義與特征，配電自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀，五種實(shí)現(xiàn)模式及配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的意義。

【關(guān)鍵詞】配電自動(dòng)化；內(nèi)涵；應(yīng)用

配電自動(dòng)化是一個(gè)集成系統(tǒng)，它主要用于對(duì)配電網(wǎng)上的各種設(shè)備在遠(yuǎn)方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，協(xié)調(diào)和控制，這是近年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)和新領(lǐng)域。是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)在配電網(wǎng)監(jiān)視和控制方面的結(jié)合，也是電氣自動(dòng)化的典型應(yīng)用，本文將對(duì)配電自動(dòng)化在油田化工中的應(yīng)用進(jìn)行探討和研究。

1 配電自動(dòng)化的意義與特征

1.1 配電自動(dòng)化的意義

監(jiān)測(cè)配網(wǎng)故障或異常運(yùn)行情況，迅速查出故障區(qū)段及異常情況，快速隔離故障區(qū)段，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域的用戶供電，縮短對(duì)用戶的停電時(shí)間，減少停電面積，當(dāng)配網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)監(jiān)視配網(wǎng)的運(yùn)行工況，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式，根據(jù)配網(wǎng)電壓合理控制無(wú)功負(fù)荷和電壓水平，改善供電質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，合理控制用電負(fù)荷，從而提高設(shè)備利用率。

1.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的特征

完全符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)構(gòu)架和數(shù)據(jù)模型，可以對(duì)超量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的處理，具備基于配電的分析應(yīng)用和實(shí)用功能，針對(duì)配網(wǎng)調(diào)度和故障搶修的“停電管理系統(tǒng)”，采用信息交換總線實(shí)相關(guān)系統(tǒng)的互聯(lián)，各種通信方式綜合應(yīng)用支持配電信息傳輸。

2 配電自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)的配電自動(dòng)化技術(shù)主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，即自動(dòng)化階段，遙控遙測(cè)自動(dòng)化階段和計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化階段，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)均使用這三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 柱上設(shè)備自動(dòng)化

這種技術(shù)的應(yīng)用，主要是考慮配電自動(dòng)化的開(kāi)關(guān)設(shè)備之間相互配合，其中主要的設(shè)備就是重合器，分段器和故障檢測(cè)器，以此來(lái)隔離故障以及區(qū)域供電的恢復(fù)。柱上設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是工程量和投資量小，無(wú)需配備相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)，方便在現(xiàn)有的配電網(wǎng)中繼續(xù)改造。而這種技術(shù)的缺點(diǎn)則在于重合器必須多次進(jìn)行重合操作，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確判斷后才能掃除發(fā)生的送電或者停電用電設(shè)備很容易發(fā)生損壞。

2.2 遙控遙測(cè)自動(dòng)化

遙控遙測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要是取決于FTU與通信網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)備是FTU，通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)控。這種技術(shù)是柱上設(shè)備自動(dòng)化的升級(jí)應(yīng)用?？梢酝ㄟ^(guò)人工進(jìn)行遙控，遙調(diào)和遙信以便及時(shí)切換電網(wǎng)的負(fù)荷。但是這種技術(shù)的工程量和投資金額相對(duì)較大，需要改造現(xiàn)有的配電網(wǎng)和變電所存在一定的難度。

2.3 計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化

這是一種高級(jí)的應(yīng)用，它主要的設(shè)備是FTU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)和高級(jí)應(yīng)用軟件等通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)嵭信潆姽芾硐到y(tǒng)及人工智能的應(yīng)用。

3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的五種實(shí)現(xiàn)模式。

3.1 簡(jiǎn)易型

簡(jiǎn)易型配電自動(dòng)化系統(tǒng)是基于就地檢測(cè)和控制技術(shù)的一種系統(tǒng)，它采用故障指示器獲取配電線路上的故障信息，一般是無(wú)線公網(wǎng)通信方式將故障指示信號(hào)上傳到相關(guān)的主站，由主站判斷故障區(qū)段，再由人工處理停電故障。

3.2 實(shí)用型

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介。實(shí)用型模式是利用多種通信手段，以實(shí)現(xiàn)遙信和遙測(cè)功能為主，并可對(duì)具備條件的配電一次設(shè)備進(jìn)行單點(diǎn)遙控的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)具備基本的配電SCADA功能，實(shí)現(xiàn)配電線路，設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)。（2）適用范圍。適用于通信通道具備基本條件，配電一次設(shè)備具備遙信和遙測(cè)條件，但不具備實(shí)現(xiàn)集中型饋線自動(dòng)化功能條件的地區(qū)，以配電SCADA監(jiān)控為主要實(shí)現(xiàn)功能。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)型

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介。標(biāo)準(zhǔn)型模式是在實(shí)用型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)完整的配電SCADA功能和集中型饋線自動(dòng)化功能，能夠通過(guò)配電主站和配電終端的配合，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障區(qū)段的快速切除與自動(dòng)恢復(fù)供電，并可通過(guò)與上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)，電網(wǎng)GIS平臺(tái)等其它應(yīng)用系統(tǒng)的互連，建立完整的配網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)基于配電網(wǎng)拓?fù)涞母黝?lèi)應(yīng)用功能，為配電網(wǎng)生產(chǎn)和調(diào)度提供較全面的服務(wù)。（2）適用范圍。適用于配電一次網(wǎng)架和設(shè)備比較完善，配電網(wǎng)自動(dòng)化和信息化基礎(chǔ)較好且具備實(shí)施集中型饋線自動(dòng)化區(qū)域條件的供電企業(yè)。

3.4 集成型

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介。集成型模式是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上，通過(guò)信息交互總線實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的互連，整合配電信息，外延業(yè)務(wù)流程，擴(kuò)展和豐富配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用功能。支持配電生產(chǎn)，調(diào)度，運(yùn)行及用電等業(yè)務(wù)的閉環(huán)管理，為配電網(wǎng)安全和和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合分析以及輔助決策提供服務(wù)。（2）適用范圍。適用于配電一次網(wǎng)架和設(shè)備條件比較成熟，配電自動(dòng)化系統(tǒng)初具規(guī)模，各種相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較為豐富的供電企業(yè)。

4 配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

4.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)總得來(lái)說(shuō)可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）提高電網(wǎng)供電的可靠性，切實(shí)地提高電能的質(zhì)量確實(shí)保護(hù)向用戶提供不間斷地優(yōu)質(zhì)電能；（2）切實(shí)提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體的供電能力；（3）實(shí)現(xiàn)配電管理的自動(dòng)化，為多項(xiàng)管理過(guò)程提供遠(yuǎn)程信息支持，從而改善服務(wù)；（4）減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和各種損耗費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；（5）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和管理水平；（6）提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率及服務(wù)質(zhì)量，為電力市場(chǎng)改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

4.2 模式設(shè)計(jì)方案

（1）兩個(gè)電源形成供電換一個(gè)角度也就是說(shuō)優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)的相互銜接。變電站出線保護(hù)開(kāi)關(guān)具有多次重合的功能，重合命令功能由微機(jī)來(lái)控制，線路開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作兩種功能，信開(kāi)關(guān)具有自動(dòng)操作和遙控操作功能。

4.3 自動(dòng)重合器方案

該方案是將兩電源相連接的環(huán)網(wǎng)分成數(shù)段，每段線路，由相鄰兩側(cè)的重合器進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，由上級(jí)重合器斷開(kāi)故障開(kāi)關(guān)。當(dāng)任何一段發(fā)生故障時(shí)應(yīng)使故障段兩端重合器斷開(kāi)對(duì)故障進(jìn)行隔離處理，線路分支線故障由重合器與分段器動(dòng)作次數(shù)相配合來(lái)切除。

4.4 饋線自動(dòng)化模式

（1）近距離也稱(chēng)就地控制模式，即利用重合器加分?jǐn)嗥鞯姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)。（2）計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控模式。即設(shè)立控制中心，饋線上各個(gè)自動(dòng)終端采集的信息通過(guò)一定的通信遠(yuǎn)傳回主站，在有故障發(fā)生的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進(jìn)行分析判斷切除故障段并恢復(fù)供電的方案。（3）就地與遠(yuǎn)方監(jiān)控的混合模式，采用斷路器，智能型負(fù)荷開(kāi)關(guān)，并且各個(gè)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)都具有遠(yuǎn)方通信的能力。

4.5 自動(dòng)化設(shè)備分兩種方式探討

（1）就地控制。這是一種不需要通信的方式來(lái)隔離故障，只要檢測(cè)電壓的加時(shí)限，多次重合后就能夠隔離故障。這種方式的工作原理就是在饋線發(fā)生不可挽回的故障時(shí)，重合器的合閘不成功之后會(huì)發(fā)生跳閘，這樣發(fā)生故障的兩端負(fù)荷開(kāi)關(guān)就會(huì)因?yàn)闆](méi)有電壓的支持而分開(kāi)，重合器再次合閘，此時(shí)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的延時(shí)一設(shè)定了時(shí)間后開(kāi)關(guān)就會(huì)閉鎖，這樣故障段就被隔離了，再將重合器合上重新連接開(kāi)關(guān)就可恢復(fù)送電。（2）遠(yuǎn)程遙控。遠(yuǎn)程遙控方式是通過(guò)通信手段的運(yùn)用而完成的。它是由可以電動(dòng)操作的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，能夠遠(yuǎn)程通信的饋線遠(yuǎn)程終端FTU和饋線的自動(dòng)化控制中心三大部分組成。這種遠(yuǎn)程遙控方式的核心設(shè)備就是FTU，它可以采集相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)運(yùn)行情況作為（下轉(zhuǎn)第110頁(yè)）（上接第78頁(yè)）判斷故障區(qū)間和非故障區(qū)間的重要依據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

各供電企業(yè)可根據(jù)自身配電網(wǎng)的基本條件及特點(diǎn)，依照相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)模式構(gòu)建合理的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，在確保配電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，以配電自動(dòng)化為基礎(chǔ)，以配電調(diào)控一體化智能技術(shù)支持系統(tǒng)為手段，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行，檢修，搶修等配套機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)配搶修資源，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)高度，監(jiān)視和控制的統(tǒng)一集中管理，提升配網(wǎng)異常和故障的應(yīng)急響應(yīng)速度，提高工作效率并符合大運(yùn)行管理。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐臘元.國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化綜述[J].農(nóng)村電氣化，2004（8）.

[2]董旭柱.智能配電網(wǎng)自愈控制主內(nèi)涵及其應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2013（3）.

[3]梁宇.自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2013（23）.

[責(zé)任編輯：劉帥](méi)