配電自動化的應用研究

王官濤

摘要 ：本文首先引入配電自動化的相關定義和技術特點，然后分析了配電自動化系統的具體結構，并對該自動化系統在配電網中的應用功能進行了分析。

關鍵詞 ：配電自動化 系統 功能

1、配電自動化概述

1.1 相關定義

配電網自動化是近幾年來電力應用技術的新型技術，主要涉及中低壓電網，作用對象是電力經營用電企業。配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含電力企業中與配電系統有關的全部功能數據流和控制，是利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經濟性最好，企業管理更為有效。

1.2 技術特點

配電網自動化不僅僅簡單是配電線路及其所相應的設備，還有同通訊、計算機綜合應用、電力（負荷）監控、節能、電網規約等。其特點首先表現為可靠性，能保證安全的供電網絡，包括電源點應保證電力輸送線路的經濟運行，開關變壓器等設施的可靠性。其次是能對系統的運行狀況進行實時監控，對配電網所需的信息進行處理，對各種信息的上發下傳，及時反應運行狀況和事故的處理分析，并對故障進行自動判斷和隔離。第三是智能性。能對電能進行調整，對用電負荷的控制和經濟調度。通過對現有配電網的自動化改造，可以減少故障線路的停電時間和停電范圍，通過合理的負荷分配和智能調度還可以進一步提高供電質量，降低電能損耗。

2、配電自動化的系統結構

配電自動化的內容和特點決定了配電自動化的系統結構應當是一個分層分級分布式的監控管理系統，遵循開放系統的原則，按全分布式概念設計，按照一個城區全部實施設計。系統整系統整體設計可分為配調中心層、變電站層、中壓網層、低壓網層。

2.1 配調中心層

配調中心局域網是配網自動化的調度中心（中心主站），由共享同一數據庫的實現配網自動化不同功能的工作站及服務器組成，是整個自動化系統的最高層，采用高速以太網雙機配置、互為備用，系統硬件設備及接口符合國際工業標準。操作系統可選用中文Window200O網絡操作系統。在此基礎之可實現配網自動化軟件操作，包括數據庫軟件、人機交互軟件、通信軟件、分布式的配電監控、管理應用軟件。

2.2 變電站層

系統結構的第二層網絡該網絡利用各變電站原有的一路通道，光纖、電纜、載波、微波均可，是配調中心主站與各變電站子站通信的城域網，可實現區域內SCADA功能及部分故障處理功能。變電站層的實現有可利用現有的現場智能設備實現，僅增加一套現場的遠動通信單元（或一發雙收）。變電站層的設計是為了進行信息分層，減少中心層負擔和底層對中心層的依賴，二是因故障處理需遙控變電站（開閉所）出口斷路器，它的實現必須通過安裝在變電站的終端單元。

2.3 中壓網

系統結構的第三層，該網絡由變電站子站、饋線出口保護FTU、分段開關FTU、開閉所FTU、配電變壓器FTU組成，是以中壓IOkV電力網絡為依托的中壓監測控制網絡。所以這層網絡的實施是配電自動化是否成功的關鍵，其中的難點是通信方式和系統控制方式的選擇，小電流接地選線定位。這層網絡完成配網自動化的主要的數據交換及控制，是配網自動化的核心網絡。

2.4 低壓網

系統結構的第四層網絡是面向10kV/0.4kV配電變壓器低壓側的低壓數據網。該網絡由各配電變壓器的低壓側出發，到各負荷節點結束。由于絕大部分用戶是低壓用戶，且國家對99.99%供電可靠性的統計即將要求到0.4kV，“一戶一表”也正在全面推行，故最終的低壓網的配電自動化必將是抄表、負荷管理、SCADA、需方管理（DSM）集成為一體的系統以實現對各負荷節點的測量與控制，如自動抄表、負荷控制，并通過中壓網、城域網與配網自動化中心主站通信。

3、配電自動化的功能

3.1 配電網工作運行管理功能

工作運行管理功能包括自動制圖、設備管理和地理信息系統。自動繪圖、設備管理、地理信息系統應用目的是形成一個具有空間概念（地理環境信息）和基礎信息（電網資料）的分層管理的基礎數據庫，既能方便地查詢和管理，又為電網運行管理提供一個有效的、可操作的具有地理信息的網絡模型。在以地理圖為背景繪制的單線圖上，分層顯示變電站、線路、變壓器、斷路器、隔離開關直至電桿路燈，用電的地理位置和有關設備的屬性信息。為配電系統自動化提供靜態背景畫面，接受配電網絡的實時信息，提供動態圖層，進行數據的動態更新和維護，確保數據的實時性。提供實時可操作畫面，彈出報警畫面，顯示故障停電區域，作事件記錄。對配網設備的資產、設計、施工、檢修等進行有效的管理，為配電管理系統提供基礎數據庫平臺，支持系統應用軟件的開發和其它子系統功能的實現。

3.2 配電網線耗計算和電壓管理功能

根據監測點的電壓和無功大小，控制電容器的運行狀態，達到無功就地平衡，減小線路損耗。根據配電網電壓、功率因數或無功電流等參數，自動控制無功補償電容器投切和變壓器有載調壓開關分接頭的檔位，實現電壓、無功自動閉環控制。正常運行狀態下，實現運行數據（包括對饋線、桿上變壓器、箱式變壓器等設備的電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數及電能數量等數據）的遠方測量、設備狀態的遠方監視、開關設備的遠方控制。還有自動抄表，掉電報告收取，故障診斷，故障定位，故障自動隔離，負荷轉移，恢復供電控制和現場故障檢修安排，檢修操作票管理和事故報告存檔，事故處理信息交換等功能。

3.3 配電系統監控和數據采集功能

該功能屬于配電自動化系統中的基本功能，通過不同的通訊手段對現場的饋線自動化設備和配電站內的自動化設備進行數據采集（遙測、遙信）、報警、狀態監視、遙控、遙調、事件順序記錄、趨勢曲線、事故追憶、歷史數據存儲和制表打印等，并與EMS和負荷管理系統留有接口，實現饋線開關的遠方遙控，采集用戶端的相關參數。對主接線圖和GIS系統的地理接線圖中線路圖動態著色、地理接線圖與信息集成等功能。

3.4 配電網故障診斷、負荷轉移以及網絡重構功能

電纜系統發生故障時，通過通訊網絡將故障信息傳送到主站，經故障診斷和負荷轉移功能判斷后將現場開關進行遠方操作和處理。該功能屬于配電自動化系統中的基本功能，其功能應包括架空線路和電纜網絡的故障處理兩部分，其實施方法有不同之處。當饋線發生相間短路故障或單相接地短路故障，由現場設備（分段和聯絡開關）自動判斷饋線故障區段，自動將故障區段隔離，并恢復對非故障區段用戶的供電。

3.5 配電網設備檢修功能和施工管理功能

在進行施工、檢修、搶修等工作前，系統能夠編制打印工作票。根據工作票制度的相關規定，自動開列工作內容、實施日期時間、估計完成時間、參加人員、工作注意點等有關內容。根據設計任務和工作任務單，制訂施工計劃并實行施工管理。開列施工圖，自動生成停電范圍，并對所影響用戶進行預告。進行施工流程管理，施工結束后，對相關設備檔案進行更新，并對完成情況進行統計。

4、結語

雖然配電自動化具有諸多優勢，但是配電自動化的實施還需要考慮到資金的投入產出問題，因地制宜，合理的利用現有網架的基礎，統一規劃，分布實施，避免盲目的進口，過度超前，造成不必要的浪費。

參考文獻：

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