城市配網自動化及其配網規劃的應用

賀墨琳 徐常 陳露東

（貴州電網有限責任公司電網規劃研究中心 貴州省貴陽市 550003）

1 概述城市配網自動化

1.1 定義城市配網自動化

所謂城市配網自動化，簡單來講就是當前先進的自動控制技術、計算機技術等用于城市配電網中，以此來進一步提升城市配電設備的使用性能。從整體上來看，實現配網自動化的目的在于能夠對配電網的運行情況進行實時監控和有效管理，以此來確保城市配電網在使用過程中的安全和穩定[1]。

1.2 城市配網自動化應用優勢

1.2.1 關于故障識別方面的應用優勢

現階段，我國科學技術發展迅速，互聯網、移動終端智能設備也逐漸普及于大眾視野中，而這也從側面體現出電腦與人們日常工作學習的關聯性也因此日益緊密。基于以上，若電力系統在運行過程中的發生故障現象，就會導致局部區域出現斷電情況，因此也就對人民正常工作生活帶來相應的影響，基于這一情況也就對配網故障管理方面提出更加嚴格的要求。因此實現配網自動化切實改變了上述現象，其最明顯之處就在于通過自動化系統能夠對故障進行有效識別。電力系統在實際運行期間，能夠與動態收集相結合，從大量數據信息中尋找其中存在異常情況的數據信息，同時在最快時間內對該異常數據信息的發生區段進行有效定位，之后分析該異常數據信息與故障是否存在關聯，通過這種方式為電力企業在進行故障處理時提供故障發生位置、故障嚴重程度等相關數據信息，為之后的維修工作提供支持[2]。

1.2.2 關于系統自動化管理方面的優勢

新階段我國城市化發展進程不斷加快，城市配網的發展規模也因此擴大化，而這也就在一定程度上為我國城市電力系統管理工作方面帶來相應的管理困難，但與此同時配網自動化的發展也帶來了新型管理模式，通過自動化，停電時間減少、運維管理方面工作提升，在實際管理工作中，相關工作人員根據系統中特有的監控管理功能，以此功能來對系統中各個區段數據信息進行有效調取，這樣做能夠更好滿足電力企業便捷化管理需求。

2 城市配網自動化及其配網規劃的應用

2.1 案例分析

本文基于XX 地區作為本文研究案例，該地區在配電網項目上規模比較大，線路維護管理比較分散，整體上自動化設計為集中化采集、分散化監控，配網系統有配網終端設備，主站系統構成，總調度中心設置主站系統，其他區域設置調配維護站，整體上來看配電網自動化建設方面效果并不明顯，這與該地區配網自動化水平本身不高有一定關聯，下文基于此案例對城市配網自動化及其配網規劃的應用進行探究，通過引入當前比較先進的配網自動化技術，進一步提升該城市的配網穩定性和供電可靠性，實現配網自動化建設的標準化發展。

2.2 具體應用

2.2.1 配網體系結構

關于城市配網自動化體系結構主要由四方面要素組成，即通信系統、配電終端、主配電站以及次配電站。

對于通信系統而言，關鍵部分就在于實現各項通信設備的傳輸功能，就當前配電網自動化系統中使用比較普遍的通信方式主要有無線微功率、無線擴頻、3G/Wimax 等，在實際應用中，因通信方式的不同，其在特征上、功能上也存在一定的不同之處，其中無線微功率通信方式具有便捷、體積小等應用優勢，在進行實際配網自動化系統設置時，因此該通信方式一般用于系統中功耗方面要求比較高的地方；對于無線擴頻，通過該項技術能夠進一步提升配網自動化系統的抗干擾能力以及傳輸水平；對于3G/Wimax 通信技術來講，其具有數據傳輸速度快、傳輸量大的優勢，相比較于其他通信技術，其最大優勢就是能夠在短時間內進行大量數據的傳輸工作，因此這種技術在配網自動化系統中應用比較常見。基于以上，在進行通信系統設置過程中，應根據系統對其提出的相關要求合理選擇符合通信方式[3]。對于主配電站，是整個配網自動化系統中的核心之處，其使用功能在于利用主站中電力數據中心對系統中的數據信息進行整合、儲存等工作，同時還能夠為之后的數據使用、數據管理等方面的工作提供支持。從整個配網自動化系統角度來看，其與配電站兩者應是對應關系。這主要在于系統在運行期間，子配電站代表的系統配電終端與主配電站兩者的過渡節點，因此次配電站的主要功能在于對自身所在區域負責，并搜集相關數據信息，最后將數據傳輸到主配電站即可。對于配電終端，可將其作為整個系統中相應樞紐，其主要功能在于接收配電站發出的指定信息進行快速響應[4]。

2.2.2 自動化水平

在配網規劃過程中，比如傳統配網系統中人為錯報信息的現象，直接地影響了配網的運行效果。因此，針對于這一問題，城市自動化配網規劃的建設與實施，能夠利用自動化操作，規避人為失誤的問題，提高配網的準確性，減少配網系統運行中的故障，為配網規劃及調整等提供更加準確且有價值的參考依據。對于配網自動化系統運行而言，其關鍵之處就在于自動化水平，因此在進行配網規劃過程中，應根據電力系統運行實際，對其自動化水平進行相應的預期，以此標準進行自動化體系的構建。在配網自動化規劃當中，計算機技術、信息技術等的應用，與配網規劃有效地結合起來，共同構建成配電管理的自動化控制系統。通過自動化配網規劃的實施，能夠對傳統配網過程中各種配網設備進行整合，解決配網設備大面積分布、地理信息過于集中的問題，減少供電負荷發生變化的可能性，保證配網運行的穩定性。

一般來說，構建配網自動化體系主要由開關以及相關自動化設備共同組合而成的。因此在實際運行期間，主配電站、子配電站與配電終端三者應組成一種比較完整的數據收集系統，通過數據收集系統，能夠實現以各區域監控配網作為運行基礎，將配電主站傳達的指令信息在最快時間、最快速傳送至任意子配電站以及配電終端中，而以上也就在一定程度上為各配電自動化體系提供嚴格要求。為切實達成上述提出的要求，可采取以下幾方面措施進行：

（1）嚴格控制配網線路的改線率。這主要在于配網自動化系統對監控點方面的管控工作，根據相關管理工作人員要求任意切換，基于此這也就對配網線路的改線率水平方面有很高的要求；

（2）嚴格遵循主配電站建設提出的相關要求，為切實達成上述提出的相關標準，在進行主配電站建設過程中，應將靈活性運行能力考慮其中。

2.2.3 地理信息系統

就配網自動化系統而言，其中有許多功能與地理信息系統有關，比如故障識別、監控等。基于以上在進行配網自動化以及配網規劃電力系統管理過程中，應對地理信息系統給予一定的重視力度，科學應用地理信息系統，可提升規劃和前期依從性，做到精準規劃，高質量規劃的同時將配網自動化系統中的功能充分發揮出來。能夠實現對配網運行過程中的全方位、立體化的監控，這對于城市配網系統的運行產生了非常重要的影響。但在自動化配網規劃的實際應用建設過程中，還存在一定的制約性問題，比如有部分電力企業對于電網自動化建設的認識不夠全面，建設方案不夠系統，與當地的實際情況不符合；還有部分城市將配網自動化建設的部分工程通過外包開發的形式承包出去，建設質量得不到有效的保障。

關于地理信息系統，主要三部分組合而成，其中系統層主要用于配合自動化配網在運行過程中提出的要求，根據要求向其他層發出相關指令；數據層的功能在于儲存運行數據，以此來滿足相關工作人員在查詢、調取系統數據等要求；對于業務邏輯層，正是確保地理信息系統正常運行的基礎。基于以上配網自動化運行期間，地理信息系統能夠動態化對其中的地理空間數據信息進行有效收集、整理、儲存以及終端消耗管理等功能，以此來確保自動化配網系統正常運行。比如說，電力系統在運行過程中出現異常數據的情況下，相關管理工作人員能夠在最快時間最快速度通過地理信息系統對地理空間數據進行收集和儲存，從中調取與數據異常相關的信息，明確故障位置，從根本上降低因故障造成的不利影響。圖1 為地理信息系統在城市配網中的應用流程圖。

2.2.4 線路負荷管理

從配網系統整體上來看，其基本構成就是線路，因此線路的負荷控制情況與電力系統運行是否安全有效存在很大關聯性。基于以上在進行配網系統建設過程中，應該嚴格按照系統建設所提出的相關要求，對主干線路的負荷控制工作要嚴格落實，切實保證未來主干線路能夠安全穩定運行。對于配網自動化管理中的線路負荷管理工作，可將負荷電流指標作為管理依據，通過應用其中的電壓監測功能，對電壓質量問題進行監測，及時找到低電壓問題原因，跟蹤低電壓提出相應的解決措施，以此來提升對城市配網規劃的龍頭作用。例如配網中主干線路運行過程中選擇是兩供一配的饋線模式進行管理，對此相關管理工作人員可將該線路原本的電流負荷水平降至400A 之內；而配網中的單環網饋線，將其電流指標控制降至250A 之內；若該配網自動化系統的主干線路以輻射形饋線進行布設，與上述的400A 標準相同。

2.2.5 聯絡饋線規劃

對于配網自動化系統而言，其設計重點就在于變電站的網絡連接部分，要想切實保證變電站發揮其應有的功能，這就需要根據配網自動化系統的特征以及相關要求標準進行相應的設計，對變電站中的聯絡饋線數量以及饋線的負荷水平要科學設計。

但就現階段我國城市配網自動化系統規劃工作實際來講,變電站使用比較普遍的聯絡饋線標準為10kV，因此在應用10kV 標準進行聯絡饋線設置過程中，對于聯絡饋線，應該確保其數量不低于四條。例如當前我國某三線城市的聯絡饋線數量達到六條。

綜合上述應用策略，針對XX 地區應該做到以下：減少停電次數，縮短停電范圍以及停電時間，積極應用配網自動化系統消除其中存在的故障隱患，以此來保證非故障區域可以持續供電，提升配電網運行成效；對于離線監控、在線監控，應確保配網電壓處于穩定狀態；對于網絡結構進行相應的優化，以此降低該區域的電能消耗量；對電網設備進行科學管控，提升設備利用率；針對自身配電網實際制定固定資產應急預案，以此來減少故障發生率，提升該地區配電網在運行過程中可靠性、安全性。

圖1：地理信息系統在城市配網中的應用流程圖

3 總結

綜上所述，本文首先從定義城市配網自動化、實現城市配網自動化的意義、城市配網自動化應用優勢三個角度概述城市配網自動化，又從配網體系結構、自動化水平、地理信息系統、線路負荷管理、聯絡饋線規劃五個角度分析城市配網自動化及其配網規劃的應用，供電企業應根據配網運行實際以及需求來進行配網自動化體系的規劃，從根本上強化城市配網運行自動化，進一步提升城市中電力系統的供電質量以及供電穩定性，推動供電企業獲得更高的經濟效益 。