10kV配電網自動化系統的智能化建設

周小成 夏青合

摘要：近幾年，廣東電網公司以推動10kV配電網智能化建設作為電網生產運行的重點工作，從基礎管理、目標明確、長期規劃、運行控制和技術開發等方面著手，將配電網自動化發展水平和智能化建設能力納入供電企業績效考核評價體系，形成全方位、高效率的工作機制，使得10kV配電網電能質量指標體系日趨完善。但由于我國10kV配電網自動化建設尚處于初期階段，在供用電體系不成熟、設備質量參差不齊等因素的影響下，在由配電網自動化向智能化過渡的過程中還存在諸多困難，因此，有必要重視研究10kV配電網智能化建設的技術路線，以確保電能供電的可靠性。

關鍵詞：10kV配電網;自動化;智能化;分析

導言

配電網自動化是提升配網生產管理水平和提高供電可靠性的重要技術方法，也是國家智能電網建設的主要內容之。自2010年以來，配電網自動化的建設進入高峰期，配電網自動化的市場容量預計在10一20億。配電網自動化系統具有故障快速定位和快速隔離功能，如果配電網故障停電時間由小時級減少到分鐘級，將大幅度提高試點地區的供電可靠性，改善電能質量。以2010年國家電網第一批配電自動化系統工程建設試點單位銀川供電公司為例，銀川的配電網實現自動化后，供電可靠性、電壓合格率明顯提高，線損率從10.5%下降到4.8%，平均故障隔離時間從30一96分鐘減至5分鐘以內。

1、10kV配網自動化系統的模式

1.1系統的模式

目前10kV配網自動化系統主要有就地控制的饋線自動化、集中通信的配網自動化和集合配電自動管理系統的配網自動化（DA或DAS與DMS相結合）等3種模式。

（1）就地控制的饋線自動化（FA）模式。FA有重合器方式、重合器加分段器方式和混合方式等3種基本組網方式。其中，重合器方式又稱為電流時間配合方式，重合器加分段器方式又稱電壓時間配合方式。通過由故障開始到故障處理過程中電壓、電流、開關分合和時間等一系列邏輯配合，FA可以檢查出并隔離故障，實現對非故障段自動恢復供電。FA能有效地縮小故障停電區域，縮短停電時間，進而提高供電可靠性。

（2）集中通信的配網自動化（DA或DAS）模式。DA/DAS模式通過在10kV配網架空線路的聯絡處和分段處安裝負荷開關或在電纜線路的配電室、開閉所環入環出點上裝設斷路器（或環網開關），并在上述負荷開關或斷路器現場裝設監控終端（FTU、RTU），連接至配網監控中心的計算機系統。在線路發生故障時，現場監控終端即可收集到故障信息并集中至監控中心，通過監控中心的計算機系統分析判斷出故障段，然后再由監控中心發出一系列的分合閘指令來對故障進行處理。同時，監控中心和通信系統還能通過現場裝設的監控終端來實現對整個配電網各設備、節點和中壓用戶的SCADA四遙功能。

（3）集合配電自動管理系統的配網自動化（DA或DAS與DMS相結合）模式。此模式借助計算機網絡技術和地理信息（GIS）技術，并利用DA/DAS中已經建立的通信網絡，將實時系統的DA與DMS以及其他多種系統進行集成，大大延伸DA與DMS系統的功能，可以實現對整個用電、配電營業系統實現離線和在線的智能化管理與監控。

1.2?10kV配網自動化系統的建設思路

（1）信息化。信息化是10kV配網自動化系統的基礎，配網系統的離線數據和在線數據、電網的地理接線圖、配網數據和用戶數據都需要進行信息集成，以構成完整的自動化系統，實現對配網及其設備在正常投運和事故發生時的監視、保護、控制和配電、用電管理的自動化。

（2）配電GIS系統的建設。配電GIS系統是配網調度自動化系統的基礎數據平臺，它統一錄入和維護配網自動化系統上所有站外的饋線接線圖、運行參數以及屬性數據。通過自動調用相關屬性數據，配電GIS系統可以生成總的接線圖、單線圖和環網圖等，再將站外10kV饋線圖導入配網調度自動化系統，以保證模型的集中維護。而實測數據參數、網絡協議和站內圖形等均由調度自動化主站的圖形數據庫模塊維護。

（3）配網的實時狀態是由配網SCADA通過終端設備和通信系統傳送到主站的，在主站對配網進行遠方監控。根據一次網絡的實際情況，對具備采集條件的10kV饋線柱上開關、配電變壓器、環網柜和開閉站，配網SCADA可以進行數據采集，采集量一般包括配電開關的狀態、運行數據和保護動作信息等。

2、10kV配電網自動化系統構成

對于配電網自動化，《配電系統自動化設計導則》中給出了確切的定義：“利用現代電子、計算機、通信及網絡技術，將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下的監測、保護、控制、用電荷配電管理的現代化。

2.1配電網自動化主站系統

配電網自動化主站系統主要包括配電SCADA主站系統以及配電管理系統DMS等系統部分，其中，SCADA系統實現配電網絡的數據采集與控制，DMS系統實現配電網的全面而綜合的管理。

2.2配電網自動化子站系統

配電系統的SCADA系統監控對象包含了眾多的開閉所和環網柜以及大量的柱上開關，所有的配電設備不可能都接到配電網主站，所以增加了中間一級系統一配電網子站系統，用來與配電網自動化主站系統和自動化終端相配合，實現對轄區內配網的工況監測、電網優化和故障隔離以及故障后恢復供電等。

2.3配電網自動化終端

配電網自動化終端主要實現對轄區內的環網柜、柱上開關、開閉所以及配電變壓器的監控，要實現FTU、TTU等的三遙功能，同時可以識別故障并隔離。

3、10kV配電網自動化系統的智能化建設

根據上文分析，結合10kV配電網特點和工程實踐，認為10kV配電網自動化和智能化的建設包括以下四方面：配電網架的科學規劃、智能化設備的應用、通訊網絡的完善、分布式能源的接入。

3.1配電網架的科學規劃

10kV配網合理規劃設計，選擇合理的電力系統結構和經濟運行方式。要求供電范圍和半徑合理，保障規劃期內線路最大負荷狀態下的電能質量。同時，不同線路間要具有互聯可能，線路分段數量和分段點要設置合理，使用戶享有盡可能高的供電可靠性。

3.2智能化設備的應用

智能開關在10kV配電網中的應用有巨大意義，智能開關可以與通訊系統互連并通過配電網自動化系統主站與子站的控制單元來實現遙控，同時還可以實現故障時的自診斷、自動隔離、自動恢復，而不需要經過通訊線路。同樣，智能開閉站也是配電網自動化的發展方向。作為10kV配電網的核心節點，現有開閉站僅實現了“三遙一視”功能，離智能化還有一定差距。而智能開閉站的建設，將以站室數據集成總線DIB為核心，智能配電終端和站室信息管理終端為主體，實現開閉站的實時信息監控，實現遙控、遙測、遙信、遙調、遙感的智能一體化。

3.3通訊網絡的完善

配電網的通訊技術是配電網管理的關鍵技術之一，通訊系統的優劣很大程度上決定了配電網自動化系統的好壞。對于配網的關鍵一級--10kV開閉站的光纖覆蓋率極低，不利于10kV配電網的自動化和智能化發展。建議過渡方案為建設開閉所到上級變電站的點對點SDH網絡，相對集中的10kV配電室、環網柜和箱變等采用EP0NI基于以太網的無源光網絡），比較分散的10kV環網柜、箱變、柱上設備等采用公網GPRS通信。

3.4分布式能源的接入

分布式能源包括太陽能、風能、燃料電池等的發展和使用是智能電網技術的重要特征之一。這些分布式能源具有利用率高、清潔環保、經濟效益明顯等優點，可以彌補集中供電在適應負荷變化的靈活性與安全性方面存在的弊端。因而，在10kV配電網的建設中，分布式能源的接入有重要意義。

4、結語

隨著我國經濟建設的不斷發展，電力系統的發展更是越來越快。10kV配電網自動化系統智能化建設一直是電力系統建設的重要環節，也是目前建設的主要方向。10kV配電網自動化系統工作多年，結合實際對當前配電系統智能化建設的發展進行了分析，提出了自己的看法，在我國農網配電系統智能化建設的發展道路上進行了有意義的探索。

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