配電自動化改造及其關鍵技術研究

廣西藍川設計有限公司 鄒飛劍

1 引言

在經濟社會持續發展的背景下，電力負荷呈現出持續提升的趨勢，電力網絡結構的復雜性也越來越高，為了促進供電的可靠性和連續性，避免電壓波動和短時停電等現象導致經濟損失，在相關工作之中推進配電自動化改造尤為關鍵。

2 配電自動化的構成及改造原則

2.1 配電自動化的構成

電力系統中電網通常可以分為輸電網與配電網，配電網的主要功能是從輸電網及電廠等進行電能的接收，依托對應的配電設備將相應的電能分配到用電戶，在電力系統之中二次降壓變電站低壓側直接和降壓后，為區域內用電戶提供電力的網絡即為配電網[1]。其整體構成主要包括配電網架、線路、變電站、降壓變壓器等。在配電自動化實現的過程中，主要是通過對相應的電子技術、計算機技術等進行充分的利用，從而達到保障電網的正常運行，實現對電網事故的監測與控制等的過程。

現階段，配電自動化系統可以分為DA 系統及DMS 系統。配電自動化在實現的時候，需要以一次設備為基礎，以配電自動化系統能為中心來進行逐步推進，并通過多種措施，來對系統的狀況進行全面把控及管理。為了確保相關系統在應用過程中能夠充分發揮其應有的作用，在進行改造的階段，相關單位和人員需要根據區域的實際情況對網架結構進行規劃與安排。在整個系統結構之中，配電主站是整個系統最為關鍵的一環，也是系統的核心，在構成方面主要以服務器、工作站和數據采集網絡構成，在這種方式之下能夠充分地保證對系統運行狀況和數據的把握，為相應的調節工作實施提供可能。

2.2 配電自動化的改造原則

從當前的相關區域供電和用電需求來看，當前的電力供應過程中，相關單位需要對區域的整體用電狀況進行全面的把握，同時也需要對相關區域的供配電設備狀況進行充分了解，從而更為精準地進行相關區域的電力調配，并針對出現故障的設備進行對應的檢修工作，避免因為這些問題導致居民的用電受到負面影響。

為了滿足這些需求，在進行配電自動化改造的過程中，相關單位需要確保對應系統具有數據的提取、分析、研判和報警功能，實現對區域用電狀況和供配電設備的監視和控制功能[2]。而在進行網絡的互聯互通過程中，可以采取現場總線技術，這種方式可以確保不同的信息模塊之間能夠彼此互聯。當然，現階段的配電自動化改造過程中還需要確保通過數據庫，能夠對既往的數據信息進行記錄和自檢，這種方式可以盡可能地保證區域的整體用電安全。

此外，就是針對高壓配電網和中壓配電網結構的改造。

首先，在進行高壓配電網結構的改造過程中，相關單位和人員需要確保對應的電網具有較高的安全性、可靠性和經濟性，且為了確保對用電負荷的充分滿足，高壓電網應當盡可能深入負荷中心。

其次在中壓配電網的改造過程中，為了充分地適用于負荷密度較高的區域，在進行改造的過程中，有必要采取相鄰的高、中壓變電站之間或同一高、中壓變電站的不同母線的中壓線路，應發展環網接線，開環運行。同時環網接線的方式在應用過程中，為了充分地對相關建設過程的周期進行控制，減少主回路電纜迂回和節約電纜資源，其環網節點不應當設置過多。

3 智能電網配電自動化改造關鍵技術

3.1 配網以此網架與線路改造技術

配電自動化建設與改造工作是以一次設備的改造為核心展開的，在推進對應一次設備改造的過程中，相關人員應當確保對應的網架結構清晰，每條線路的負荷均不宜過大，保證每段線路之間的負荷相對均勻，從而能夠充分地確保供配電的正常和穩定。同時實施饋線自動化的線路，在對應的改造過程中應當確保發生故障的時候，可以有效地進行負荷的轉移，具備負荷轉供路徑和足夠的備用容量。此外，要確保相關的一次設備滿足遙測和遙信的要求，需要實現遙控功能的還應當具備電動操動機構，對具備受控條件的開關實現分合控制等。

在實施過程中，可以針對標準網架進行進一步優化，首先可將A 類供電區域采取標準電纜雙環網結構，這種改造方式在正常情況下環網節點開環運行，在出現故障的時候則可以閉合聯絡開關實現迅速供電，從而可以比較有效地保障高密度負荷區域的供電可靠性，如圖1所示。而針對負荷密度較低的區域，通常采取架空線路名單聯絡線路比較常見。在進行改造的期間可以對重要的分支線，在線路的首段進行分段開關的安裝，同時針對每個分段線路可設置一個聯絡點。

圖1 電纜雙環網形接線方式

3.2 配電自動化主站建設與改造

配電自動化主站年建設改造過程需要按照配電自動化改造的具體規劃，以對應的步驟和計劃實施，在配電自動化主站改造實施的階段，相關單位需要充分地滿足數據收集和監測控制的需求。同時，從既往的改造過程來看，相關的工作在實施過程中，由于信息點過多且實時處理需求較高，因此部分配網主站系統需要具備較強的數據處理能力，以降低因為數據的處理和存儲而造成的風險發生可能性。

此外，對應的主站系統在建設過程中也必須充分地根據電纜線路、架空線路等網架結構，采取對應的故障處理模式。基于此類要求，主站建設在硬件配置方面，需要設置前置服務器、SCADA 服務器、配網應用服務器、數據庫服務器、接口適配服務器磁盤陣列、工作站、Web 發布服務器等，相關硬件設備在功能方面有所差異，見表1。

表1 硬件配置布置表

在進行硬件設備的配置過程中，相關單位可以保證自動化主站具有1臺歷史數據庫服務器，以實現對各類歷史數據的存儲和管理，在進行SCADA 服務器、數據采集服務器的配置的過程中，則需要配置2臺左右，以雙機方式進行數據備份。工作站的配置方面，則可以根據情況選擇工作站配置標準，以便于節約建設的資源投入，避免出現嚴重的資源浪費現象。

在軟件的配置方面，相關單位需要確保軟件具備SCADA 功能，可以保證后續工作之中的數據操作，并能夠對所獲取的各項電網數據進行準確的分析和研判，以及報警等。

饋線自動化改造過程中，要求對應的主站根據各個配電終端所檢測到的故障報警，結合變電站和開關站等的繼電保護信號、開關跳閘等故障信息，啟動對應的故障處理程序，從而對故障的類型和發聲位置進行明確。報警方式可以采取聲音、語言等報警形式。

首先在故障的定位方面，對應的主站根據配電終端的相關信息，對已經發生故障的供電區段進行自動定位，并顯示對應區域的接線圖，調度員可對產生的故障進行明確的了解。這種饋線自動化故障定位方式通常是基于FTU 實現，當故障發生之后，對應的FTU 將會對出現故障之前的各項信息進行上傳，依托計算機進行分析，即可以掌握故障情況和對應的供電恢復方案。

電網運行分析也是該過程中比較重要的一環，該過程的實現方式是通過電網分析軟件，對系統運行的實時數據、歷史數據等進行抽取來實現分析的，其可以實現的功能較為多樣，包括網絡拓撲、狀態估計和短期負荷預測等，以狀態估計為例，該過程中相關系統可以根據SCADA 所提供的實時信息，電網的各個部件具體參數等，對現階段電網的母線電壓和潮流最優估計值進行獲取，并自動地對各個質量指標進行測量和計量。

4 通信系統的建設與改造

通信系統的改造質量會直接影響到配電自動化系統的運行質量。在實際的應用過程中，用戶、設備、系統之間均是通過通信系統來進行對應的數據交換的，而依托通信系統的數據交換過程，系統可以對現階段的配電網絡狀況進行準確的把握。

在通信系統建設過程中，相關單位和人員需要充分地滿足系統的可靠性需求，通過選擇可靠性較高的設備和裝置來推進建設和改造過程，同時主備份部門在相應的建設過程中，需要采取實時熱備份的技術措施，來確保相關系統在進行修復的過程中仍然能夠保證供電的持續性。

在通信網絡產品的選擇方面，則應當盡可能選擇應用已經較為廣泛和成熟的類型，與網絡結構的合理設計相結合，最終將能夠充分地保證對應系統的可靠性提升。而在進行通信建設的時候，現階段可以選擇的類型包括光纖技術、無線專網等方式，可確保通信系統的整體工作效率保持在較高和較為可靠的狀態。

在具體實施過程中，相關改造工作也需要對未來的發展和需求狀況進行考量，一般而言，光纖技術在整體的傳輸速率、帶寬、可靠性等性能方面都是最佳的，而目前常用的無線專網則相對較差，但兩種網絡建設方案均有其自身的優勢和不足，相關單位在實施改造的時候，可以結合現階段的實際需求、未來的發展趨勢和經濟效益等合理地進行方案的選擇。光纖和無線專網方案對比詳見表2。

表2 光纖和無線專網方案對比

5 結語

隨著經濟社會的發展和人們用電需求的快速改變，針對相關區域進行智能電網配電自動化改造已經成為未來發展的重要趨勢，也是電力事業發展和進步的關鍵，為了實現對相關區域的有效改造，在實施過程中有必要對對應區域的實際情況進行系統性把握，充分地明確其電力需求，從而選擇適當的改造技術來進行，不僅能夠有效地提升電力企業的經濟效益，還能夠讓人民群眾的用電需求得到充分滿足。