摘　要: 闡述了實施配電網自動化系統的目的。在分析配電自動化系統的內容和特點的基礎上,提出應將配電網自動化系統的實施作為整個電力營銷策略的環節之一,建立一個完整的、統一的自動化體系平臺。

關鍵詞: 配電自動化; FTU分層;分布式監控系統;電力市場

配電自動化,《配電系統自動化設計導則》中針對其特點給出了很確切的定義:“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、用電和配電管理的現代化”。當前，配電網自動化正在以SCADA 與GIS合一,“營配合一”,與地調、電力M IS等緊密集成的模式實行。

1   配電自動化實施目的

配電自動化在我國的興起主要是緣于城網改造工程。長期以來配電網建設不受重視,結構薄弱,供配電能力低。國家出臺的城網改造政策,提出要積極穩步推進配電自動化。配電自動化實現的目標可以歸結為:提高電網供電可靠性,切實提高電能質量,確保向用戶不間斷優質供電;提高城鄉電力網整體供電能力;實現配電管理自動化,對多項管理過程提供信息支持,改善服務;提高管理水平和勞動生產率;減少運行維護費用和各種損耗,實現配電網經濟運行;提高勞動生產率及服務質量,為電力市場改革打下良好的技術基礎。

2　配電自動化的實施的原則

配電自動化是整個電力系統與分散的用戶直接相連的部分,電力作為商品的屬性也集中體現在配電網這一層上。配點網自動化應面向用戶并適應經濟發展水平。日本在20世紀80年代,已完成了計算機系統與配電設備結合的配電自動化系統,主要城市的配電網絡上投入運行。使得電網供電可靠性得到顯著的提高,日本1996～1997年度平均每戶停電0. 1次,每次平均8 min,可靠性居全球之首。

1998年我國投巨資進行城鄉電網改造。由于我國對電力是國家壟斷經營,尚未真正實現電力市場化，各地發展很不平衡，因此配電自動化系統實施的目的必須適應終端用戶的需求。這種需求會因不同用戶、因地、因行業而異隨時變化。如果全面的實施配電自動化,應綜合考慮。對于提高供電可靠性,應將它看作一個長期的市場行為。供電可靠性的提高是一個受多種因素制約、用多種手段有效協作后的結果,尤其依賴于系統管理水平的提高。故應將改造的重點轉為采用各種綜合手段提高供電質量,如采用不停電施工減少計劃停電;開發應用配電自動化設備,實現遠方監視、控制、協調,消除操作中人為因素可能導致的錯誤,從而使停電時間減少到3 min / (年·戶) 。供電企業在實施配電自動化時,也應首先研究客戶長期的、變化的、潛在的需求,按現代的營銷模式做市場調查、顧客群細分等,將配電自動化的實施同時作為整個電力營銷策略中的環節之一;其次,量力而行,綜合企業內已有的線路網絡水平、調度自動化和變電站(開閉所)自動化水平、人員素質,制定實施的進度和規模。

3　配電自動化設備應具備先進性、開放性和服務的可持續性

城市配電自動化的內容是對城域所轄的全部柱上開關、開閉所、配電變壓器進行監控和協調,既要有實現FTU的三遙功能,又要具備對故障的識別和控制功能,從而配合配電自動化主站實現城區配電網運行中的工況監測、網絡重構、優化運行。由此，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,應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,系統必須將變電站級作為一個完整的通信、控制分層;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,以下分析這4層的具體設計實施。

3. 1　配調中心層

配調中心局域網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。該網絡構成配電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。采用開放式和分布式的體系及面向對象技術,具有開放性和可擴展性。配電調度中心的建設必須先考慮:a. 底層數據的同一共享(數據庫唯一,標準接口) ; b. 與地理信息系統(GIS)緊密集成; c. 實時數據和管理數據的結合(“營配合一”,與電力M IS集成) ;d. 先進、靈活的發布和支持查詢能力。

3. 2　變電站層

系統結構的第二層網絡是配調中心主站與各變電站子站通信的城域網。該網絡利用各變電站原有的一路通道,采用光纖、電纜、載波、微波通信方式均可實現區域內SCADA功能及部分故障處理功能。進行信息分層,減少中心層負擔和底層對中心層的依賴。故障處理時遙控變電站(開閉所)出口斷路器,實現對安裝在變電站的終端單元的控制。起建設可選擇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) ，或者再建一套帶通信的現場裝置完成通信和控制功能。

3. 3　中壓網

系統結構的第三層網絡是以中壓10 kV電力網絡為依托的中壓監測、控制網絡。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。這層網絡完成配電網自動化的主要數據交換及控制,是配電網自動化的核心網絡。

3. 3. 1　FTU。系統通過FTU的測量實現配網的SCADA功能,并能通過對各FTU 的控制實現配網的故障識別、故障隔離、網絡重構及配電網的無功/電壓控制和優化運行等功能。FTU系列因需與開關、變壓器配套,往往安裝在戶外且現場很惡劣的電氣環境中,古要求其具有優秀的抗干擾、抗振動以及適應寬溫度工作范圍的能力。此外, FTU 內部需配置蓄電池以使停電后仍能工作。

3. 3. 2　通信。調信方式可采用載波、光纖、雙絞線、無線方式。現在多采用DSP技術、現場總線技術。以數字載波原理為基礎,實現了載波通信技術跨時代的突破。

3. 3. 3　控制方式。配電自動化的控制模式主要分為兩類:分布式就地控制、遠方集中控制。前者僅僅實現故障隔離功能,不具有擴展性和通用性;遠方集中控制依賴于強大的通信系統,適合于建立一個完整的、統一的自動化體系平臺。遠方集中控制方式還可在FTU上置入一套通信故障時啟動的智能現場判斷處理程序,緊急時刻轉為分布式就地控制。

3. 3. 4　小電流接地。配電網的一個主要故障是單相接地。小電流接地保護主要是利用各出現的零序電流實現故障選線。但是小電流接地選線在正確率很低( 20% ～30% ) 。如果以小波技術、模糊技術為識別工具,在通信系統的支持下可實現了小電流接地的故障選線、定段，大大提高接地選線的正確率。

3. 4　低壓網

系統結構的第四層網絡是面向10 kV /0. 4kV配電變壓器低壓側符負的低壓數據網。該網絡由各配電變壓器的低壓側出發,到各負荷節點結束;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。低壓網在“營配合一”的系統中是用電營業系統的主要網絡,該網絡的通信量很小,波特率低,通信方式可采用載波、無線。因絕大部分用戶是低壓用戶,且 “一戶一表”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。

參考文獻:

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