10kV配網自動化系統的應用探析

焦永泰

（國網運城市鹽湖區供電公司，山西 運城044000）

0 引言

國民經濟的快速發展和人民群眾生活水平的不斷提高，加上城市化的不斷推進，對電力產生了極大的需求，同時也在供電質量、供電安全、供電可靠性等方面對電力系統提出了更高的要求。配電網作為電力系統的末級，與用戶直接相連，其運行質量的好壞直接體現了供電企業的供電品質。因此，加強對配電網的研究，改善配電網的自動化水平，提高配電網的供電能力，是非常有意義的。

配網自動化系統是可以對配電網實施監控、遠程控制和協調的自動化集成系統，對保障電力系統安全穩定運行發揮了巨大的作用。配電系統自動化涉及范圍主要是10kV中壓系統，一般是從變電站的主變低壓側和低壓母線開始，直至電力用戶為止。配網自動化系統主要負責中壓網一次設備（開閉所、環網柜、柱上開關、變壓器）的監測與控制以及基于地理信息系統（GIS）的設備管理。本文在分析10kV配網自動化系統結構的基礎上，對其應用進行了探討。

1 10kV配網自動化系統的結構

當前，我國的配網自動化系統主要采用分布式分層體系結構，主要由主站層、配網子站層和配網測控端設備層三部分組成。這種分層體系結構為保障配電網的日常工作發揮了重要作用，各層之間相互獨立又互為備用，提高了系統的魯棒性和可靠性，提升了系統的通信容量，確保了各類電力信息的實時傳輸。

1.1 主站層

主站層是整個10kV配網自動化系統的核心，負責整個系統的數據存儲和管理控制，即對從各區域配網子站采集到的實時信息進行匯集和處理，并利用所采集到的數據分析整個配電網的運行狀態，從而對整個配電網實施高效管理和控制，保證整個配網系統工作在最佳狀態。此外，主站層還應具有系統維護和顯示功能，以確保配網自動化系統安全穩定運行。

1.2 配網子站層

配網子站層是區域工作站層，負責對區域工作站相關儀器設備的運行信息進行調度、監控和管理，并將所采集到的數據傳輸到主站層。其主要功能是：（1）數據收集和存儲。對配網測控端設備層所監測到的信息進行收集，同時存儲相關數據，以備后期調閱和分析。（2）數據傳輸。系統中各類設備均需進行通信，配網終端、配電主站及其他各類智能設備之間均有數據傳輸、信令傳輸等需求，可采用以太網、光纖環網或無線通信方式進行傳輸。此外，配網子站層還有自檢管理和自動控制功能，以便更好地支持配網系統工作。

1.3 配網測控端設備層

配網測控端設備層是整個配網自動化系統的基礎，通過現代傳感器技術和檢測技術，對變壓器、變電站、開閉所和開關柜等相關設備的工作狀態進行采集、傳輸和監控。主要有配電變壓器檢測單元 TTU（Transformer Terminal Unit）、饋線終端單元FTU（Feeder Terminal Unit）和配電終端單元 DTU（Distribution Terminal Unit）。其中TTU安裝在配電變壓器上，對變壓器運行參數包括電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率和諧波分量等進行采集和測量。FTU安裝在配電網饋線的柱子、斷路器、負荷開關和分段開關等處，具有遙控、遙信、故障檢測功能，并與配電自動化主站通信，提供配網系統運行情況和各種參數，即監測控制所需信息。DTU主要負責對開閉所、環網柜、配變、箱式變等電力設備進行保護、監測和控制。配網測控端設備層通過通信網與配網主站和子站相連，實現完整的配網自動化管理功能。

2 10kV配網自動化系統工程應用

2.1 總體規劃

近年來，山西省電力公司積極在全省部分縣市進行配網自動化系統試點建設工作，稷山供電公司作為試點之一，積極參與了配網自動化系統建設工作，根據稷山縣供電線路和配電管理的實際情況，建設10kV配網自動化系統。系統主要由管理主站、饋線自動化、光纖通信系統和配電網變壓器檢測等構成，在線路沿線鋪設通信光纜并組成雙環自愈網接入配網主站，以便各類信息實時傳輸和處理。

首先，對現有10kV線路進行饋線自動化、SCADA系統和配電變壓器監測等建設，在線路供電區域內實現故障定位、隔離等功能，對全縣的配電網實現監測自動化。其次，建設以太網光纖通信網、地理信息系統，實現信息的實時傳輸和定位，幫助配網系統實現饋線的故障定位／隔離、用戶電表的遠程集抄和非故障區域的自動恢復供電等功能。

2.2 工程實施

根據稷山縣配電網現狀和規劃，10kV配網自動化系統設計為分層分布式體系，采用三層結構構建，三層結構間的通信主要采用光纖通訊方式。

第一層：配電主站層，主要負責所有10kV及以下線路、設備及用戶的運行監控和配電運行管理。

第二層：配電子站層，主要負責各個10kV饋線下的終端裝置的信息采集和處理，并且上送給主站系統；將主站層的控制及調度命令下達到配電終端。

第三層：配網測控端設備層，架空線FTU主要負責對10kV線路、分段開關、聯絡開關進行數據采集、狀態監測、控制、故障判斷及處理。

2.3 應用成效

10kV配網自動化系統在稷山供電公司應用以來，一直運行穩定，為保障稷山縣經濟發展和人民安居樂業發揮了顯著成效，主要體現在以下幾個方面：

（1）對原電網內的開關設備與監測設備裝設接口，并接入光纖通信網，實現了遙測、遙信、遙控功能，充分提高了系統的自動化管理水平。

（2）10kV配網自動化系統安裝應用后，實現了對配電網的設備升級和優化，充分提高了配網系統的安全性和魯棒性，降低了配電網的故障概率，減少了配電網故障所帶來的損失，同時大大減少了因設備故障、檢修和維修而停電的時間。

（3）通過配網自動化系統的安裝應用，大大縮短了故障排查時間，能迅速確定故障發生位置，并由相關技術人員迅速前往維修，大大提高了工作效率；同時可以確保維修技術人員在監控保障下進行維修，確保了工作人員的安全性。

（4）10kV配網自動化系統安裝應用后，配電網的各項相關運行參數都在運行監測中，實現了對配電網整體運行狀態的動態控制和無功補償，同時提高了配電網的功率因數，達到了降低網損、提高電能利用率的目的。

（5）10kV配網自動化系統安裝應用后，大大減少了稷山縣電網的停電次數和停電時間，以及電力客戶因停電而遭受的經濟損失和時間損失，為廣大電力用戶提供了更為優質的供電服務。

3 結語

配網自動化系統是指利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術，集成配電網實時信息、離線信息、用戶信息、電網結構參數、地理信息等，構成完整的自動化管理系統，實現配網系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和配電管理，它是集實時配電自動化與配電管理于一體的系統。稷山供電公司通過應用10kV配網自動化系統，提升了該公司的電力信息化水平，大大改善了該公司的供電服務質量，取得了很好的效果。

［1］朱訓林，陳偉.10kV配網自動化系統的實現［J］.自動化應用，2013（6）：106－107.

［2］胡剛，郭航志.10kV配網自動化的推廣與應用［J］.中國電力教育，2010（S2）：294－296.

［3］張仕利.關于10kV配網自動化系統設計問題的思考［J］.電子技術與軟件工程，2013（21）：255－256.

［4］于立濤，朱中華，王文龍.10kV饋線快速保護方案［J］.電力建設，2011（2）：62－65.

［5］韓紫華.10kV配網自動化應用［J］.中小企業管理與科技（中旬刊），2014（11）：200－201.