配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用化應(yīng)用分析與建議

鐘麗波，李 然，周 洋，陶洪生，紀(jì)秀艷

（1.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.中核能源科技有限公司，北京 100193）

配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用化應(yīng)用分析與建議

鐘麗波1，李 然1，周 洋1，陶洪生1，紀(jì)秀艷2

（1.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.中核能源科技有限公司，北京 100193）

在分析國(guó)內(nèi)外配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程與建設(shè)情況的基礎(chǔ)上，總結(jié)了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)模式，梳理了集中智能模式和分布智能模式的運(yùn)行特點(diǎn)。針對(duì)我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行情況，指出大部分地區(qū)在系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行及管理方面的常見(jiàn)問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了建設(shè)“三個(gè)班組”的建議，在系統(tǒng)建設(shè)階段注重規(guī)劃，系統(tǒng)運(yùn)行階段注重維護(hù)，建立和完善管理制度和管理流程，推進(jìn)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用水平的提高。

配網(wǎng)自動(dòng)化；實(shí)用化模式；系統(tǒng)規(guī)劃；運(yùn)行管理；三個(gè)班組

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)城市配電網(wǎng)運(yùn)行和管理高效規(guī)范的首要條件，系統(tǒng)集SCADA、GIS地理信息系統(tǒng)和PAS高級(jí)應(yīng)用于一體，在運(yùn)行穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上為調(diào)度員提供實(shí)時(shí)運(yùn)行信息及事故處理依據(jù)，其主要目標(biāo)為監(jiān)視配網(wǎng)的運(yùn)行工況，優(yōu)化運(yùn)行方式，故障和異常情況下迅速隔離故障區(qū)段、恢復(fù)非故障區(qū)域送電，提高配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和服務(wù)質(zhì)量。為了更好的進(jìn)行配網(wǎng)建設(shè)，有必要對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行和管理模式進(jìn)行總結(jié)和分析，為各地系統(tǒng)建設(shè)和實(shí)用化水平提升提供參考。

1 發(fā)展應(yīng)用概況

配網(wǎng)自動(dòng)化是減少故障停電時(shí)間，提高供電可靠性的有效途徑之一，目前在國(guó)際上已逐步成為提高系統(tǒng)運(yùn)行水平、管理水平和降低線路損耗的重要手段，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，其發(fā)展過(guò)程大致經(jīng)歷4個(gè)階段［1］。

a.起步階段

在20世紀(jì)50年代以前，以美國(guó)和日本為代表的一些發(fā)達(dá)國(guó)家在配電變電站及線路開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作和控制上開(kāi)始利用人工方式進(jìn)行。50年代早期，部分國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用時(shí)限順序送電裝置，但這種應(yīng)用十分有限，主要用于查找饋線故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)間自動(dòng)隔離。

b.局部自動(dòng)化階段

70～80年代，結(jié)合配網(wǎng)改造，進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化的試點(diǎn)工作，局部饋線自動(dòng)化功能得到實(shí)現(xiàn)，主要得益于電子與自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，加快了配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的進(jìn)程，如故障指示器、智能化自動(dòng)重合器等，但是應(yīng)用僅限于局部饋線故障的自動(dòng)處理，并未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

c.監(jiān)控自動(dòng)化階段

80年代，實(shí)現(xiàn)了包括遠(yuǎn)程監(jiān)控，故障自動(dòng)隔離及恢復(fù)送電，電壓調(diào)控、負(fù)荷管理等實(shí)時(shí)功能在內(nèi)的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，進(jìn)入了系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)化階段。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，當(dāng)時(shí)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)多限于單項(xiàng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

d.綜合自動(dòng)化階段

80年代后期至90年代初期，地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)有了很大的發(fā)展，開(kāi)始應(yīng)用于配電網(wǎng)的管理，形成了離線的自動(dòng)繪圖及設(shè)備管理（AM／FM）系統(tǒng)、停電管理系統(tǒng)等，并逐步解決了管理的離線信息與實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)的集成，進(jìn)入了配電網(wǎng)監(jiān)控與管理綜合自動(dòng)化發(fā)展階段。

由于各國(guó)國(guó)情不同，配網(wǎng)自動(dòng)化在建設(shè)理念、發(fā)展進(jìn)程和建設(shè)模式上存在較大差異。目前，我國(guó)尚未全面推行饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，而是優(yōu)先發(fā)展以實(shí)時(shí)監(jiān)控為基礎(chǔ)，提高配電網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)劃水平的綜合管理信息系統(tǒng)［2－4］。

2 系統(tǒng)建設(shè)模式

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由配網(wǎng)主站、配網(wǎng)終端以及通信信道等部分組成。

配網(wǎng)主站系統(tǒng)作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，主要功能為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障信息處理和用戶(hù)管理等。主站系統(tǒng)采集開(kāi)關(guān)位置、量測(cè)數(shù)據(jù)等信息，將控制命令傳送給終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)柱上開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的控制。此外，主站系統(tǒng)提供與EMS、MIS、GIS等系統(tǒng)接口［5］，充分利用GIS系統(tǒng)的圖模信息，為MIS等應(yīng)用提供配網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和配網(wǎng)描述數(shù)據(jù)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配網(wǎng)終端設(shè)備包括開(kāi)閉站終端設(shè)備DTU、饋線終端設(shè)備FTU、配變終端設(shè)備TTU及故障指示器等，主要安裝在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、主干線分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)和分支線分界斷路器等位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)具備隔離故障、轉(zhuǎn)移負(fù)荷功能一次設(shè)備的遙信、遙測(cè)和遙控功能。

系統(tǒng)從層次結(jié)構(gòu)上具備一定的擴(kuò)容裕度，根據(jù)地區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模，可以考慮配網(wǎng)主站和配網(wǎng)終端設(shè)備之間建立配網(wǎng)自動(dòng)化子站。

配網(wǎng)自動(dòng)化的通信功能主要為實(shí)現(xiàn)主站與子站、子站之間、現(xiàn)場(chǎng)單元之間的通信［6］，由于通信目的不同，通信方式也靈活多樣。兼顧可靠性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性原則，一般情況下配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主干以太網(wǎng)和獨(dú)立的采集網(wǎng)，鑒于地理?xiàng)l件、終端類(lèi)型等因素使用的通信方式也不同，目前主要采用光纖、電力線載波、微波、無(wú)線通信等方式［7－9］，由于配網(wǎng)自動(dòng)化的通信技術(shù)仍在不斷發(fā)展，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信解決方案目前尚難實(shí)現(xiàn)。

3 實(shí)用化模式

根據(jù)故障處理的具體形式，配網(wǎng)自動(dòng)化可以分為分布智能模式和集中智能模式2種［10］。

a.分布智能模式

分布智能模式下主站與通信系統(tǒng)的作用并不突出，主要依靠具備自動(dòng)故障判斷隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力的終端設(shè)備，常用FTU結(jié)合負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器構(gòu)成的具有重合功能的分段器［11］。分布智能模式繞開(kāi)了主站和通信系統(tǒng)，成本方面存在一定優(yōu)勢(shì)，但故障處理及恢復(fù)供電時(shí)間較長(zhǎng)，且容易對(duì)系統(tǒng)及用戶(hù)造成頻繁沖擊。由于同一線路上、下級(jí)重合器動(dòng)作缺乏選擇性，需要對(duì)變電站出線開(kāi)關(guān)保護(hù)定值及重合閘次數(shù)進(jìn)行修改，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后也需重新整定，多電源多分支的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其參數(shù)配合困難。

分布智能模式對(duì)通信條件的要求較低，適合于“手拉手”線路等結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單固定的網(wǎng)架，應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化剛剛起步、基礎(chǔ)建設(shè)相對(duì)滯后地區(qū)。

b.集中智能模式

集中智能模式下，主站采集終端上報(bào)的監(jiān)測(cè)和故障信息，根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算判斷故障區(qū)間，并下達(dá)命令給相關(guān)的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)以隔離故障區(qū)域［12］。故障隔離后，主站考慮網(wǎng)損、過(guò)負(fù)荷等情況再次計(jì)算，確定最佳恢復(fù)方案，控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)完成負(fù)荷轉(zhuǎn)供。集中智能模式將網(wǎng)絡(luò)約束和實(shí)際負(fù)荷考慮在內(nèi)，對(duì)包括多重故障在內(nèi)的特殊情況也能夠正確反映和處理，可極大提高網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)情形下的電壓質(zhì)量［13］。

4 建設(shè)中存在問(wèn)題分析

20世紀(jì)90年代，配網(wǎng)自動(dòng)化在國(guó)內(nèi)興起，各供電企業(yè)紛紛試點(diǎn)或大面積推廣配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。然而，多數(shù)配網(wǎng)自動(dòng)化試點(diǎn)項(xiàng)目建成后未能發(fā)揮相應(yīng)作用。主要表現(xiàn)在預(yù)期與實(shí)際達(dá)成的效果相距甚遠(yuǎn)；投資后效益不明顯，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)力度不夠等。因此在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)做好“規(guī)劃”與“維護(hù)”2項(xiàng)工作。

a.規(guī)劃階段前瞻性與經(jīng)濟(jì)性并舉

配網(wǎng)規(guī)劃首要是一次系統(tǒng)的規(guī)劃［14］，同時(shí)做好配網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)劃，在規(guī)劃中既要考慮系統(tǒng)功能完善，又要考慮應(yīng)用價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的目標(biāo)是提高供電質(zhì)量和管理效率，如果在一次網(wǎng)架不夠完善的情況下，增加自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)上的投入，不僅無(wú)法保證供電可靠性的提高，反而造成大量無(wú)效用的投入。因此系統(tǒng)建設(shè)前應(yīng)做好配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷情況調(diào)查，且結(jié)合本地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃，進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。

b.系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行抓好管理維護(hù)

配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行有其自身的特點(diǎn)，應(yīng)堅(jiān)持“簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)”的建設(shè)原則，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施，必須從實(shí)際出發(fā)，有計(jì)劃、有步驟地分階段、分區(qū)域?qū)嵤圏c(diǎn)實(shí)施工作應(yīng)根據(jù)各地區(qū)配電網(wǎng)的實(shí)際情況確定。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中堅(jiān)持建設(shè)和管理并重，結(jié)合配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，建立和完善配網(wǎng)管理制度和管理流程，推進(jìn)配網(wǎng)管理水平的提高。

c.促成不同廠家、型號(hào)設(shè)備兼容通用

由于配網(wǎng)自動(dòng)化點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，往往同一公司使用終端設(shè)備涉及不同廠家，實(shí)際運(yùn)行中，各廠家設(shè)備存在上送信息不一致，核心部件無(wú)法通用等問(wèn)題，導(dǎo)致主站端需重復(fù)提出信號(hào)上送需求，設(shè)備故障后也只能等待相應(yīng)廠家人員維修處理。在配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行穩(wěn)定，掌握設(shè)備運(yùn)行規(guī)律后，有必要對(duì)終端設(shè)備的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一，提高不同廠家設(shè)備的兼容通用性，減小維護(hù)難度。

5 系統(tǒng)運(yùn)行建議

配網(wǎng)自動(dòng)化是一項(xiàng)涵蓋電網(wǎng)運(yùn)行管理與自動(dòng)化、通信等新技術(shù)的工作［15］。配電網(wǎng)本身具有點(diǎn)多面廣、涉及人員多、線路結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等特點(diǎn)，加上計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)更新?lián)Q代快，因此配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作的開(kāi)展成為決定系統(tǒng)應(yīng)用水平的關(guān)鍵。本文結(jié)合所在單位配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用提出建設(shè)“三個(gè)班組”的建議。

a.主站維護(hù)班組

配網(wǎng)自動(dòng)化涉及到通信、自動(dòng)化、一次設(shè)備、調(diào)度運(yùn)行等一系列相關(guān)工作，人員培養(yǎng)和管理就是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作。由于人員編制等方面原因的限制，目前在一些地區(qū)調(diào)控中心主站采用主網(wǎng)、配網(wǎng)合用1套班組的模式。該模式下，班組成員維護(hù)工作壓力大，當(dāng)工作出現(xiàn)沖突時(shí)，鑒于主網(wǎng)事故的影響程度，工作重心轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致配網(wǎng)專(zhuān)業(yè)非緊急故障難以得到及時(shí)解決。為此，建議成立專(zhuān)門(mén)的配網(wǎng)主站維護(hù)班組，利用系統(tǒng)培訓(xùn)和工作積累培養(yǎng)1套了解配網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)，掌握相關(guān)業(yè)務(wù)技能的班組成員，及時(shí)解決配網(wǎng)主站系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

b.GIS繪圖班組

遵循“源端統(tǒng)一、全局共享”原則，目前多地配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)使用的圖模依靠GIS系統(tǒng)導(dǎo)入，由熟悉現(xiàn)場(chǎng)接線情況的繪圖人員根據(jù)PMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)繪制沿布圖或環(huán)網(wǎng)圖，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線接口對(duì)接到配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)。由于配網(wǎng)改造更新頻繁，圖模異動(dòng)情況十分普遍，繪圖環(huán)節(jié)成為決定圖模質(zhì)量的關(guān)鍵，為此建議成立專(zhuān)門(mén)的GIS繪圖班組，有效提升圖模質(zhì)量。考慮到配網(wǎng)終端設(shè)備點(diǎn)多面廣，多數(shù)情況下需各供電公司自行繪制所轄區(qū)域范圍內(nèi)的沿布圖，成立繪圖班組存在一定困難，建議對(duì)各片區(qū)繪圖人員組織經(jīng)常性的培訓(xùn)，結(jié)合配調(diào)使用需求，統(tǒng)一繪圖標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，減少主站端后期對(duì)圖模的維護(hù)工作量，提高圖模應(yīng)用水平。

c.終端設(shè)備維護(hù)班組

配網(wǎng)終端設(shè)備大多安裝在戶(hù)外，承受的運(yùn)行環(huán)境較惡劣，且隨配網(wǎng)一次設(shè)備分布在各個(gè)區(qū)域，這種情況一方面要求終端設(shè)備有承受惡劣環(huán)境的能力，另一方面也意味著加大設(shè)備維護(hù)人員的工作強(qiáng)度。在配網(wǎng)自動(dòng)化開(kāi)始建設(shè)階段，應(yīng)考慮到日后設(shè)備維護(hù)責(zé)任問(wèn)題。有些地區(qū)在配網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)入實(shí)用化之前將終端設(shè)備的維護(hù)、消缺等工作劃分到變電檢修工區(qū)，但未成立專(zhuān)門(mén)的維護(hù)班組，相應(yīng)的維護(hù)人員實(shí)際上面臨和調(diào)度主站主、配網(wǎng)1套班組相似的情況，不利于配網(wǎng)工作的開(kāi)展。為此，建議有關(guān)部門(mén)牽頭成立專(zhuān)門(mén)的設(shè)備維護(hù)班組，提高配網(wǎng)設(shè)備異常、故障處理的時(shí)效性。

6 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)起步較晚，但發(fā)展較快，規(guī)劃建設(shè)與實(shí)際應(yīng)用之間尚存在一定差距。系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持和本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷容量等實(shí)際情況相結(jié)合，兼顧應(yīng)用性和可擴(kuò)展性，加強(qiáng)系統(tǒng)使用和維護(hù)力度，才能更好地發(fā)揮實(shí)際作用，實(shí)現(xiàn)提高供電可靠性和服務(wù)質(zhì)量的目標(biāo)。

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［15］ 劉 陽(yáng)，李 淼.云存儲(chǔ)技術(shù)在智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（2）：29－33.

Analysis and Suggestion on Practical Application of Distribution Automation System

ZHONG Li?bo1，LI Ran1，ZHOU Yang1，TAO Hong?sheng1，JI Xiu?yan2
（1.State Grid Shenyang Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.Chinergy Co.，Ltd.，Beijing 100193，China）

In this paper，based on the analysis of the construction and development process of distribution network automation in do?mestic and international，the construction mode of distribution network automation system is summarized，the characteristics of the centralized and distributed intelligent modes in practicdal operations are combed.In view of the distribution network automation con?struction and operation in domestic，common problems of system construction，operation and management in most areas are pointed out.“Three team”is proposed combined with practical work experience，the management system and process is established and im?proved.The application level of distribution network automation system is promoted.

Distribution network automation；Practical model；System planning；Operation management；Three team

TM76

A

1004－7913（2016）04－0027－04

鐘麗波（1982—），女，碩士，工程師，主要從事調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)工作。

2015－11－02）