淺談電力配網自動化的規劃

【摘 要】隨著城市建設和社會經濟的發展，人民生活水平的不斷提高，對城市供電可靠性提出了更高的要求，因此必須加大力度對現有配電網網架結構進行優化，提高配網自動化的水平，以適應現代城市用電的需求，本文主要對配網自動化的規劃進行了探討。

【關鍵詞】配網自動化；功能；規劃

配網自動化是利用計算機技術、現代電子技術和通信技術，集配網數據、用戶數據、電網結構和地理圖形等信息于一體，構成完整的自動化系統，使配網始終處于安全、可靠、優質、經濟、高效的最優運行狀態。

1.?？谂渚W基本情況

10kV公用饋線263回，專用饋線161回（網公司統一計變電站出線）。10kV公用線路總長度3315公里。其中架空線路2506km（絕緣導線1535km，裸導線 971km），電纜809km，架空絕緣化率61.25%，線路電纜化率24.40%。10kV公用饋線263回，其中聯絡線路182條，環網率69.20%，可轉供線路103條，城區可轉供率48.73%，農村可轉供率15.15%，可轉供率39.16%。

2.配網自動化的功能

在電網中由配電線路引發的故障時有發生，故障發生后，如何盡快恢復供電是配網自動化的一項重要內容。實際上，配網自動化最根本的任務也就是在最短的時間內完成對故障的定位、隔離和恢復供電。它們的發展可分為三個階段：

（1）利用裝設在配電線路上的故障指示器，由電力檢修人員查找故障區段，并利用柱上開關設備人工隔離故障區段，恢復正常區段的供電。該方式的停電時間長，恢復供電慢。

（2）利用智能化開關設備（如自動重合器、自動分段器等），在一條線路上裝若干開關，附有控制器，當線路發生故障時，控制器根據電壓和時間的配合，自動隔離故障，恢復供電。該方式的自動化水平較高，無需計算機及通信系統就可實現控制功能，成本較低。缺點是開關設備需要增加合、分動作的次數才能完成故障的隔離和恢復供電。這類配網自動化嚴格地講是饋線自動化（FA），原理類似于繼電保護。

（3）將開關設備和饋線終端單元（FTU）集成為具有數據采集、傳輸、控制功能的智能型裝置，與計算機控制中心進行實時通信，控制中心采用SCADA 技術實現對配電網的監控。各配電自動化終端（DAU，亦稱小RTU或FTU），不斷采集信息（開關分/ 合、接地及線路電流/電壓）通過通信系統上送主站計算機系統，讓配調中心能對整個配電網實時監控。當線路發生故障時，主站根據DAU采集上來的故障信息及全網實時信息，進行分析，自動做出決策，重新配網，將故障點兩側開關拉開，隔離故障點，然后主站再繼續遙控有關開關，恢復無故障部分的供電。這樣可一次性完成故障的定位、隔離和恢復供電，避免短路電流對線路和設備的多次沖擊。存在的主要缺點是：要依賴于通信，結構復雜，影響配電系統可靠性的因素較多。這種配網自動化（DAS）是自動化發展的方向。

3.?？谑信渚W自動化的規劃

針對?？谑械呐渚W城區及農村地區發展的不平衡及特點的不同，先確定?？谑信渚W自動化規劃原則：①配網自動化應統一規劃、統一設計規范、分步分類型實施。應從滿足配網運行實際出發，注重項目性能價格比，不過分追求完全和高級功能。②架空網自動化系統與電纜網自動化系統分列原則，即：主干線以架空線為主的饋線應納入架空網自動化系統模式；主干線以電纜為主的饋線應納入電纜網自動化系統模式。③架空網自動化系統以每條饋線為單位安排實施，優先實現環網自動化模式。④電纜網自動化系統宜以每個變電站的供電范圍為單位成片實施，優先考慮在城區負荷密度大、電纜化程度高的區域實施。

根據?？谑信渚W自動化規劃原則，實施大致可分如下階段：

3.1改造現有配電網結構運行

合理可靠的配網結構是實現配網自動化的前提條件，海口市城區及負荷較重的鎮的目標網架是10千伏線路逐步達到“n-1”要求，有條件的向“n-2”過渡。實施配網自動化必須以電網的建設與改造為基礎，并與之相結合，通過配網網架的建設，使其適合配網自動化實施的需要。

3.2建立控制中心（主站/區域主站）

實行遠方集中監測和控制在完成配網網架建設的基礎上，增加SCADA 遠方和通信裝置。當饋線發生故障時，能自動判斷饋線故障區段和故障性質，并自動隔離故障區域。運行人員可利用遠動裝置，通過遙控操作和網絡重構方式恢復對各非故障區域的送電，并及時發布搶修命令及搶修后恢復正常運行供電的命令等。

3.3城區及負荷較重的鎮及地區配網自動化方案

（1）環網開關柜、開閉所方式在我市城區內，由于用戶比較集中，很適合在環網結構基礎上采用開閉所或環網開關柜的自動化方式。在城市商業繁華、人口密集地方，以環網開關柜為主體。開關柜設備體積不大，可方便安裝于人行道、綠化帶、停車場等地，無須征地和蓋房，雖然設備本身價格貴些，但總體經濟效果不錯。開關柜的出線回路數可根據所在地域和用戶的數量的要求設定，一般為二進四出，當進出線回路較多，規模更大時可轉變為開閉所，開閉所中設計量柜、聯絡柜等。環網柜一般以負荷開關與熔斷器相配合，當一路電源發生故障后， 會有另一路電源快速切換到母線， 恢復正常的供電。對開閉所監控系統的通訊方式，在放設電纜時一并設置，主要以光纖和市話線為主，以減少干擾。開閉所有運行環境較好、外界影響因素較少等優點，也是城市主干道的較好的方案。見圖1

（2）市內架空配網方式我市目前城區內的配電網基本以裸線架空導線和架空絕緣導線為主，對于雙回路架空線，在輸電路線上根據用戶要求設配電變壓器或設雙電源，架空線路以雙電源環網供電方式。這種配電方式結構簡單，布置形式靈活，但設備都集中在戶外式安裝，受環境條件的影響較深，正常條件下R0為開路運行，Bl、B2分別供電。當異常情況下向另一端自動供電，架空線路方案可以再劃分為三種類型：分段器型、斷路器型、重合器型。選擇實現自動化功能的架空線路時應考慮以下因素：①變電站10kV出線斷路器具有微機保護裝置，能夠實現兩次重合閘。②線路不會在2-3年內因城市改造而電纜化。③優先考慮供電距離長、事故率較高和10kV中性點為小電阻接地方式的架空線。④線路負荷重，供電可靠性要求相對較高。⑤若采用環網模式，考慮到互為轉供，每回10kV饋線的負荷不宜超過50%。原線路柱上開關比較殘舊，應考慮更換。

3.4負荷較輕的農村地區配網自動化方案

由于受負荷及網架等條件的限制，負荷較輕的農村地區以實現就地控制，無數據傳輸功能的簡單自動化功能為主，使用桿上自動化開關設備，利用自具的特性或智能，決定自己的合分動作，以實現配網的故障定位、故障隔離及非故障區恢復供電的自動化，縮小故障停電范圍和縮短停電時間。

3.5建立配網地理信息管理系統（GIS）

在已經開發了地理信息系統（GIS）的平臺上嘗試將配網自動化的信息接入，把配網設備用計算機管理起來，使種類多分布廣的配電設備圖形化、直觀化，提高配網的管理水平。根據?？谂渚W的現有基礎，可先進行初步工作，通過大量的數據錄入工作，將所有配電線路、設備的圖形與臺帳全部錄入GIS系統，先實現圖形的編輯、瀏覽、查詢、動靜態臺帳的維護、設備的查詢統計以及基于局域網實現圖紙Web瀏覽等基本功能。

3.6建立主站系統

配電自動化系統規劃自然包括主站系統的規劃，主站系統規劃涉及到系統規模、與變電站自動化系統、調度自動化系統（SCADA）的配合等問題。

（1）主站系統規模及其功能。配電自動化系統（DAS）的規模要根據所控制的配電網面積大小來決定，目前從我市城區所轄的配電網來看可定為中型系統，暫時建一個DAS控制市區配電網。DAS本身是以SCADA技術為基礎發展起來的，二者監控功能差不多，可對配電網進行實時監視，也可辦理配電網的正常停送電調度，但DAS有一個獨特功能，即配電網的故障定位、故障隔離及網絡重構，由DAS計算機自動實現配電網事故處理，實時性強。該功能又類似于繼電保護，可靠性高。DAS也可像SCADA一樣上局域網（Intranet），以便各負責領導可通過局域網了解配電網實時信息。

（2）DAS與變電站自動化配合問題。DAS要監控整個配電網，還要分析故障所在線段，需要采集配電網各開關的信息，還要采集變電站10kV出線斷路器信息，包括斷路器狀態量、保護信息以及必要的電流測量。因此DAS與變電站的RTU或綜合自動化系統應有個通信口，以便取得必要的信息。也可與SCADA聯網解決。

（3）DAS與調度自動化（SCADA）的配合問題。DAS要實現自動故障隔離和網絡重構，就必須通過SCADA系統遙控變電站出線斷路器，恢復供電，DAS不可越權，這就需要DAS與SCADA之間通信，從而使兩個系統能協調互補，當DAS系統辦理重要的10kV線路的停送電調度時也可方便地向市調（SCADA系統）備案。

（4）通信方式。DAS與SCADA可采用光纖聯網。DAS與子站（FTU）間的通信可采用光纖或市話線，考慮到光纖投入大，可暫時采用市話線進行通信。

3.7利用控制中心計算機系統實行自動控制

除配備了遠動、通信手段外，應繼續開發計算機自動控制系統，由計算機自動控制系統完成故障判斷、故障隔離和網絡重構，自動恢復對各非故障區域的供電。在故障區域被隔離后，配電管理中心或地區調度所將迅速派出搶修人員至故障地點搶修。當搶修完成，可以恢復供電時，由運行人員啟動，計算機自動控制系統能按正常運行方式恢復配電網的正常供電方式。

4.結語

配網自動化系統是一項投資大、范圍廣、系統集成多的綜合工程，國內目前尚處于摸索試驗階段，如何搞好配網自動化，并使它產生較大的效益，仍需要我們不斷積累經驗， 實踐探索。