10 kV配電網自動化系統設計與實施探究

黃潘永，唐冠宏

（肇慶電力設計院有限公司，廣東 肇慶 526040）

0 引 言

在科技不斷發展的今天，配電網的智能水平得到了有效提升，各種先進自動化技術的應用不斷增加，進一步提升了系統運行的穩定性。在開展自動化系統的設計過程中，需要能有效把握系統設計的關鍵點，充分做好系統設計的優化工作，實現對電網的有效控制，從而提升輸電的安全性，降低電力生產成本，進一步提升電力行業的現代化發展。

1 配電網自動化系統的結構分析

分析配網自動化系統的過程中，通常會從結構開始，掌握其采用的分層分布體系。在配網自動化系統運行的過程中，主站層發揮著信息管理的作用，是配網控制中心的重要部分，主要負責數據采集和傳輸加工等基本功能。工作站層也是其結構的重要組成部分，屬于配網站層的核心。此外，通過應用測控設備層，能夠將整個系統有效整合起來，主要負責采集配網開閉所、配電變壓器以及箱式變壓器的多種信息。

2 配網自動化技術在配網運維中的具體應用

在配網的實際運行過程中往往會產生非常多的信息，通過分析這些信息，可以掌握當前配網的實際運行狀態，為后期開展的配網運行維護工作打下一個良好的基礎。為了有效收集信息，可以應用配網自動化技術，通過配網自動化來打造信息收集網絡，及時收集配網運行的信息[1]。

2.1 配網自動化技術在配網質量管理中的應用

配網管理過程中的一個重要方面就是提升配網運行的質量和效率，這需要依靠配網自動化技術來實現。為了采集配網中各種配網設備的運行狀態，需要打造專門的數據傳輸網絡。網絡技術的使用，應該根據配網的規模進行選擇。如果配網的規模較大，可以直接采用以太網技術；如果配網的規模較小，為了降低成本，可以采用串口通信網絡。在配網運行過程中，各種傳感器會直接采集配網設備運行狀態信息量，并將采集到的信息通過專門的網絡傳輸到服務器中。通過服務器處理這些數據，就可以準確判斷網絡的運行狀態，及時發現并排除隱患故障，避免隱患故障發展成為大故障。

2.2 配網自動化技術在配網安全管理中的應用

電力行業的故障率相對較高，對管理有著較高的要求。由于配網故障導致人員傷亡的情況非常多見，所以需要認真做好安全管理工作，做好安全防護知識的宣傳，將先進的配網自動化技術應用其中，做出科學的預防方案。這對相關人員提出了更高的要求，需要他們加強業務素質，了解哪些因素會對配網的安全運行造成威脅，提前規避這些因素，還應該制定科學的操作規范，建立一套應急處理機制，避免配網發生各種突發性故障。

2.3 配網自動化技術在調度管理中的應用

隨著電力需求量不斷發展，供電的影響因素越來越復雜，這對配網調度管理提出了更高的要求。一旦配網調度管理不當，就容易導致配網發生運行負荷不均勻的情況，對安全平穩供電構成了較大的威脅[2]。為了有效解決這個問題，可以通過配網自動化技術來打造配網調度信息化系統，通過傳感器采集配網的運行狀態信息，掌握配網負荷的實際分配情況。一旦發現電力分配不均，部分線路運行負荷過高的情況，就會及時開展配網調度工作，保證電網電力傳輸的一致性，有效提升配電網運行的安全性和可靠性，還能進一步提升相關人員的人身安全。

3 配網設備自動化的設計

3.1 柱上開關的設計

柱上開關設計是否合理，對二遙和三遙功能的發揮有著非常直接的影響，同時還影響著三遙的設計。在不采用光纖通信的情況下，可以直接采用二遙設計，并使用通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service，GPRS）實現通信。柱上開關設備主要包括ABB柱上真空斷路器、負荷開關、負荷刀閘以及電動操作機構等。

3.2 環網開關柜

在環網開關柜的設計過程中，應該盡量采用引進來的原則，合理應用各種技術，最大程度保證設計的性價比和可靠性，保證三遙點設計的科學性與規范性。此外，還需認真做好二次接線、DTU、電動操作機構以及CT等設計。

3.3 通信系統

在配電自動化系統的運行過程中，通常需要使用專網與公網結合的通信方式。專網通信過程中通常會采用光纖通信的方式，部分也會采用無線通信技術。在公網接入層節點設計的過程中，可以直接通過二遙監控節點和光纖通信設備來實現。該體系結構通常會采用集中采集處理的方式，配電主站可以統一處理配電終端采集到的信息。在信息系統的設計過程中，系統的優化工作是非常重要的，只有保證設計的合理性，才能保證通信過程的穩定進行，避免發生信息丟失和干擾情況，進一步推動配網自動化的發展。此外，還應該合理控制系統的投切，保證各種指令數據收發的準確性，及時做出投切反應。一旦發生設備不能正常反應數據發送的情況，應該及時開展故障排查工作，確保控制器可以對上位機發出的指令進行正確反應。電器正常工作過程中可以及時開展參考數據的收錄工作，并直接對上位機進行反應，并在上位機收到數據后及時發出指令，實現對下位機運行的有效監控。

3.4 優控投切

通過有效優化配電網和系統變電裝置，可以有效提升配電網運行的穩定性。通過采用合理的電網補償裝置有效補償配電網功率，能夠保證配電網運行在比較穩定的區間內。如果投切參數出現過大的誤差，和標準參數值的偏離程度較大，就容易導致發生電網運行安全隱患。為了有效提升系統運行的穩定性，各種補償設備在收到投切指令后需要及時開展設備隔離動作。在各種檢測結果達標后，系統會直接輸出各種投入指令，進一步保證系統的正常運行。

3.5 補償性電容器

配電自動化系統運行過程中的影響因素相對較多，需要在系統電壓監測中投入足夠的力度，及時掌握電壓運行的異常情況。為避免饋線功率因素造成太大的影響，需要合理設計安排裝置；為保證靜電容最大程度發揮補償作用，需要合理設計無功補償。此外，還應該保證補償電容投切裝置設計的合理性。

4 配電網自動化實施的關鍵點

4.1 最大程度保證設計的可靠性

在配電網自動化系統運行過程中，通常會對電網工作狀態開展自動檢測。影響供電網平穩運行的各種因素較多，通常包括配電網架構和相關設備的智能化程度。通過對控制系統可以有效監控設備的運行狀態，保證線路配電設備處于最佳的工作狀態。配網自動化終端主要通過光纖進行通信連接，需要關注通信技術的有效性。為了保證通信質量，可以采用遠距離光纖通信設計，但設計費用通常較高。在設計通信系統的過程中，應該重視通信系統的經濟性，但這通常是開展配網配網自動化設計當中的難點和重點。

4.2 配電線路電源

配電線路電源在配電系統運行中是非常關鍵的。電源變壓器通常不會直接從供電線路上取電，因此需要認真做好蓄電池的配置工作，在出現緊急供電故障后，可以直接從備用電源取電。DTU柜可以直接向PT供電，其主要通過直流電源模塊實現。此外，可以直接將配置蓄電池作為后備電源進行使用。環境溫度對蓄電池工作往往會產生不良的影響，在電源的實際運行過程中，應該認真做好環境溫度的調節工作。

4.3 戶外運行

很多電力配電自動化系統設備是在戶外運行的。在其實際運行過程中容易受到風沙、環境溫度以及環境濕度的影響，很容易導致發生設備故障問題。為了有效避免出現這些問題，就需要認真做好元器件的篩選和設計工作，認真做好開關絕緣材質的調整工作，提升配電線路設備的抗老化性能，避免其產生嚴重的凝露現象。

4.4 故障檢測

配電自動化系統的運行受到各種因素的影響，容易發生各種故障現象。如果不能處理好，不僅會影響供電的穩定性，還容易發生各種事故，因此需要認真做好故障檢測工作。通過開展配電網檢測工作，可以及時掌握線路運行的實際情況，有效檢測配電網運行，發現傳輸線路運行中的各種故障并及時向總部反應。此外，系統還能夠及時整理客戶反應的問題，并利用各種通信裝備開展系統診斷，實現對電容器運行的有效監測，及時隔離各種故障，為后期故障維護工作的開展奠定一個良好的基礎，保證配電線路的穩定運行[3]。

4.5 促進配電網的高效運行

通過將地理信息系統應用到配電系統運行中，可以在地理信息收集、整理以及傳輸過程中發揮應有的作用。通過應用地理信息系統（Geographic Information Systems，GIS），可以有效收集變電裝置和用戶環境信息，并在此基礎上有效優化各種數據信息。此外，在配電網自動化系統的設計過程中，應該有效結合電網特點開展自動化管理。例如，可以直接使用GIS技術收集相關數據，然后形成一套科學合理的配電網工作方案，并在該方案指導下開展配電網自動工作，充分保證其服務水平。

4.6 進一步提升供電服務水平

通過將配電自動化系統應用到供電網中，可以為用戶提供更加高品質的用電服務。例如，可以多開展一些電話投訴項目，使用戶在用電過程中的各種意見和建議可以直接通過項目進行反饋。一旦用戶在用電過程中遇到問題，可以直接進行反饋，開展故障查詢，收集必要的信息，為工作人員開展故障檢修提供必要的信息，保證配電網的服務水平。通過將無線通信技術應用到配電網運行過程中，可以給用戶提供高品質的供電服務，提升用戶的用電體驗，讓用戶直接全面反映用電中出現的問題，及時開展故障查找工作，提升供電服務水平。

5 將先進技術應用到配電自動化系統中

目前，智能技術高速發展，很多技術已經相對比較成熟，在各種領域中的應用不斷增加，在自動化控制領域的應用也越來越多。其中，分層自動化裝置非常適合應用于電壓配電系統，并已經在智能配電保護系統中得到了成功的應用，其將人工智能技術、微機網絡技術以及綜合自控技術有效融合起來。綜合性是配電自動化的重要發展方向，能夠在很大程度上提升配電系統運行的安全性。當前配網當中的自動化技術發展非常迅速，使用了國際上公認的信息模型，將輸電網理論算法和高級軟件技術聯合起來進行應用，提升了網絡的數字化程度，有效解決了很多技術難題。通過應用該技術，使得PLC和智能技術聯系更加緊密。PLC技術的仿真系統可以為配電系統提供相應的相關數據，還可以為研究人員研發新的電力產品提供技術參數。這些控制裝置最后都可以組成閉環系統，為提供更加優質的控制方案打下良好的基礎。

隨著配電系統的不斷發展，相關自動化標準更新速度很快，對計算機現代化技術的應用越來越多，配電系統中的電氣技術發展速度加快，電氣自動化技術發展越來越規范化，相應的技術標準相繼出臺。這對于該領域的研究技術人員來說，需要在開展研究的過程中做好與國際技術標準的對接，將相關設計規范應用到自己的研究工作，將各種先進的智能技術更進一步融入到配電自動化技術中，提升相關設備運行的智能化程度，降低對工作人員的依賴，實現對故障的自動診斷和決策，避免配網運行出現嚴重的故障，及時調整配網運行狀態，保證配網高效運行。當前通信技術高速發展，應該引起對配電自動化通信速度較慢這一現實的足夠重視，將更加先進的通信技術應用到配網通信中，使配網信息的傳遞變得更加及時且高效，并及時調整配網運行狀態，充分發揮該技術的作用。

6 結 論

隨著時代的不斷發展，對10 kV配電網設計提出了更高的要求。為進一步提升配電網運行的可靠性和穩定性，有必要將配電自動化系統應用其中，并認真做好相關設計工作，充分保證其功能得到發揮。