10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能化建設(shè)

湯遠(yuǎn)鴻

（廣東集明電力工程有限公司，廣東 東莞 523071）

0 引 言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國逐漸拉近了與發(fā)達(dá)國家之間的距離，逐漸引起了電力企業(yè)的關(guān)注，加大了對配電網(wǎng)自動化建設(shè)的投資。為了滿足人們越來越高的電力需求，進(jìn)一步減少企業(yè)成本、提高社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，我國必須發(fā)展智能化10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。當(dāng)前，我國的10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)處于初步發(fā)展階段。鑒于此，本文提出相應(yīng)的智能化建設(shè)建議，以促進(jìn)其快速發(fā)展。

1 10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的特征和發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)后，國內(nèi)的諸多城市依據(jù)國家發(fā)展目標(biāo)展開了配電自動化的試點(diǎn)實驗工作，短期內(nèi)大大促使了配電網(wǎng)自動化的發(fā)展。10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是在已有的電網(wǎng)上建設(shè)一個和電網(wǎng)調(diào)度水平相吻合的自動化系統(tǒng)，使電網(wǎng)的建設(shè)和管理更加方便、簡潔，并保證電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定、安全。這種經(jīng)濟(jì)又安全的系統(tǒng)建設(shè)，可確保企業(yè)10年內(nèi)的電網(wǎng)正常運(yùn)行。同時，人們對電力的依賴越來越高，一旦發(fā)生電力系統(tǒng)故障，人們的生產(chǎn)生活將受到巨大影響。國家非常重視10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能化建設(shè)，將其作為國家發(fā)展中的一個重大建設(shè)項目，為電網(wǎng)建設(shè)的積極發(fā)展而不斷發(fā)布相應(yīng)的政策和法規(guī)。10 kV配電網(wǎng)具有覆蓋廣、線路復(fù)雜的特點(diǎn)，發(fā)生故障時維修不便。雖然我國的10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)發(fā)展取得了一定進(jìn)步，但是仍有很長的路要走[1]。

2 10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的組織構(gòu)成

10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和自動化終端控制系統(tǒng)構(gòu)成。

2.1 主站系統(tǒng)

10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一種能收集和處理電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，由剝殼（SCADA）主站系統(tǒng)和配電網(wǎng)管理系統(tǒng)等組成，可使整個電網(wǎng)完整運(yùn)行。不同部分發(fā)揮不同作用，剝殼（SCADA）主站系統(tǒng)的作用是收集和監(jiān)督電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，幫助電力工作人員更好地規(guī)劃和控制電網(wǎng)整體。

2.2 子站系統(tǒng)

10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的子站系統(tǒng)發(fā)揮基礎(chǔ)作用。整個電網(wǎng)系統(tǒng)中存在無數(shù)個子站系統(tǒng)，子站系統(tǒng)之間密切地相互配合和協(xié)作。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，子站系統(tǒng)逐漸可以連接主站系統(tǒng)和控制終端，并在一定程度上監(jiān)督區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)。

2.3 自動化終端控制系統(tǒng)

自動化終端控制系統(tǒng)作為10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的三大系統(tǒng)之一，可監(jiān)控并保護(hù)收集的數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)丟失的頻率和自我恢復(fù)[2]，重要程度不言而喻。

3 10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的電源取電情況

從設(shè)計角度來說，主站層、子站層和通信層偏向于數(shù)據(jù)信息的軟件部分。該部分設(shè)備一般作為數(shù)據(jù)信息的載體，設(shè)備的工作環(huán)境相對較好。終端層屬于硬件設(shè)備部分，直接連接電網(wǎng)，多放置于戶外，供電情況和工作環(huán)境都十分惡劣。終端連接電網(wǎng)，需要承受電網(wǎng)上的波動和干擾；終端連接開關(guān)閘門，在分閘和合閘的瞬間，對電壓擾動很大，甚至拉低開關(guān)閘的供電電壓。

在配電終端中，DTU和FTU兩類終端單元通常帶開關(guān)閘門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，充電電源必須考慮瞬態(tài)輸出功率，以保證開關(guān)閘門執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照指令進(jìn)行動作，不影響其他電路工作，且電壓擾動很小。當(dāng)電源反應(yīng)速度慢且無法及時調(diào)節(jié)時，會出現(xiàn)電壓跌落現(xiàn)象。

4 10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信情況

配電自動化借助可靠的通信系統(tǒng)實現(xiàn)主站和配電網(wǎng)終端設(shè)備的信息交互。在配電自動化系統(tǒng)中，主站屬于監(jiān)控管理中心，通信終端較多，單臺設(shè)備的數(shù)據(jù)較少。為滿足實時性要求，需結(jié)合實際情況和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r選擇適宜的通信系統(tǒng)，并充分考慮調(diào)度自動化通信系統(tǒng)建設(shè)。通信主站通常設(shè)置在地調(diào)分局。通信子站主要用于通信中繼，主要設(shè)置在變電站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸必備的控制、錯誤檢測、安全傳輸以及路由選擇等功能。匯聚設(shè)備需要具備多協(xié)議能力和多介質(zhì)能力。通信終端站主要設(shè)置在配電終端，可直接接收配電終端的數(shù)據(jù)，并將各配電信息傳輸?shù)酵ㄐ沤K端站點(diǎn)，如配電房和室內(nèi)開關(guān)站等。

5 10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能化建設(shè)分析對策

5.1 科學(xué)規(guī)劃配電網(wǎng)架

在發(fā)展10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的過程中，為加快發(fā)展進(jìn)程，我國出臺了相應(yīng)的政策和法規(guī)。在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下，科學(xué)合理地規(guī)劃配電網(wǎng)架，能夠使供電范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。在整個電力系統(tǒng)中，不同部位的不同設(shè)備之間要進(jìn)行連接，分段點(diǎn)就此產(chǎn)生。通過嚴(yán)格控制這些分段點(diǎn)的數(shù)量和質(zhì)量，可確保電力系統(tǒng)維持安全狀態(tài)。此外，在配電網(wǎng)架建設(shè)的過程中，要根據(jù)電網(wǎng)的整體運(yùn)行狀況靈活、及時地做出調(diào)整。

5.2 合理應(yīng)用智能化系統(tǒng)設(shè)備

在我國10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)向智能化系統(tǒng)發(fā)展的過程中，智能開關(guān)的應(yīng)用帶來許多的便利。智能開關(guān)在連接通信系統(tǒng)后，可通過主站和子站的系統(tǒng)，監(jiān)控和遙控單元，自動隔離和診斷發(fā)生故障的線路，以保障線路正常運(yùn)行。

5.3 進(jìn)一步完善通信網(wǎng)絡(luò)

配電網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)系到配電網(wǎng)智能化系統(tǒng)的最終實用性。開閉站光纖覆蓋率低，阻礙了配電網(wǎng)智能化系統(tǒng)和配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)。因此，當(dāng)上級變電站建立網(wǎng)絡(luò)時，分散的設(shè)備需設(shè)置為GPRS通信網(wǎng)絡(luò)；對于比較集中的設(shè)備，如配電室與環(huán)網(wǎng)柜等，可采用無源光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信[3]。

6 結(jié) 論

隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的電網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步，相應(yīng)的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)不斷完善。為了滿足人們越來越高的電力需求，進(jìn)一步減少企業(yè)成本，提高社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，我國必須發(fā)展智能化10 kV配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。研究中，研究人員提出智能開閉站的理念，使得整個配電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測、控制、檢測、調(diào)度以及通信功能得到了進(jìn)一步的智能化發(fā)展，為國家未來的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。