农网配电自动化的试点建设与创新

金晓

摘 要：配电自动化是坚强智能电网建设的重要组成部分。2009年11月国家电网公司启动立项了“农村智能配电网关键技术应用研究”的科学技术项目，贺兰县供电局作为全国8个建设农网智能化工程试点单位之一，进行了农网配电自动化的试点建设与创新工作，并于2011年12月1日顺利通过国网验收。贺兰农网配电自动化试点工程紧紧围绕国网公司坚强智能电网和“五大”体系建设，建设“信息化、自动化、互动化”为特征的坚强智能配电网，全面提高配电网的安全管控能力和运行管理水平，积极探索配电网运行管理新道路，不断提升企业经济效益和社会效益。

关键词：农网；配电自动化；智能；试点

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0079-03

1 项目概述

1.1 试点区域配网现状

贺兰农网配电自动化试点区域共选取6条线路进行试点建设。其中，县城电网选取贺兰变528习岗线、习岗变533习城线、习岗变545习桃线、贺兰变511县城线；农村电网选取立岗变511民乐线、潘昶变514幸福线。所选6条农网10 kV线路结构简单，整体运行水平良好，很少出现断路器跳闸事故。负荷分布均匀，平均负荷都在导线允许的负荷范围之内，且均能在未来5年内满足用户用电负荷增长的需求。

所选试点线路均为单环网线路，线路联络点少，运行方式简单，不能完全实现负荷互带，线路分段不合理。农网供电线路线路过长，功率因数低，且倒负荷过程中出现线路末端电压低的情况。部分环网柜、分支箱出线无控制设备，不带电操机构，部分开关为DW4-10型油开关和机械机构真空开关，开关机构容易卡涩，故障率高，切断故障可靠性低。故障指示器少，查找故障困难，造成故障停电时间较长。

1.2 试点工程建设规模

贺兰农网配电自动化试点工程项目包括配电设备设施改造、配电自动化系统建设和配电通信系统建设，项目计划总投资为2 035.91万元。对试点区域内不满足配电自动化要求的27座电缆环网柜、分支箱，24台不满足配电自动化的柱上开关进行配电自动化改造和部分更换，加装92套故障指示器；配电自动化主站系统融入银川配电自动化主站系统，具备配电自动化基本应用功能、馈线自动化和配电高级应用等功能；在试点工程涉及的4座变电站内建设4套配电子站，在27座环网柜、24台柱上开关处加装51套配电终端；配网自动化系统主站与子站之间通信利用银川局现有的4级骨干通信传输网光纤环网实现，子站和终端之间的通信，采用McWiLL无线专网通信技术。配套建设通信基站5座，无线通信终端模块51套，实现了试点区域内配电自动化终端通信的全覆盖。

2 项目建设情况

2.1 项目组织实施

贺兰农网智能化工程从项目审批、建设程序、资金管理、工程建设质量等方面都严格按基建程序进行全过程管理。先后完成了方案上报、可研批复、初设批复、ERP物资上线、物资招投标、合同签订等环节，确保了不但在技术上引领县级供电企业发展，更使工程管理成为样板。

同时，银川供电局开始组织主站系统、通信系统、现场运行等不同专业的工作人员开展培训工作，尤其国网公司和宁夏电力公司分期、分批组织了多次专题培训，极大的提高了贺兰县供电局各专业人员的技能水平，并且本次贺兰配电自动化系统建设涉及面广，参与人员众多，工程的实施为贺兰县供电局培养了大批专业过硬的技术人员。经过各级人员的持续努力工作，试点工程于2011年1月顺利完工，创造了“贺兰速度”。

2.2 配电设备设施改造

改造完成后，贺兰县城线路以电缆环网为主，电缆化率72.5%。电缆线路为单环网多联络结构，架空线路采用多分段多联络的接线形式，线路联络率100%。

本次试点工程贺兰县供电局强化环网柜在网络中的联络组网作用，合理分级配置，完善分支保护，将故障隔离在最小范围。对开关、环网柜等设备进行改造，更换及新增柱上开关11台开关；更换9台环网柜，4台电缆分支箱，新增电缆环网柜1台，拆除电缆分支箱1台；安装故障指示器92套。负荷接入主要采用SF6负荷开关加熔断器的组合电器配置的分支箱，简化配网结构。架空线路分段和联络控制设备选用防污、防尘的全密封重合器和负荷开关，分支控制设备按照负荷大小选择高可靠性的跌落式熔断器，确保分支故障迅速隔离，辅以通信型架空线路故障指示器，实现故障定位。对改造区域内的两条农网线路开展10 kV线路无功补偿，提高了供电质量。通过网络优化，增设电源线路等手段，完善网络结构，对部分负荷较大的线路进行负荷调整或分流，实现了线路N-1率达到100%。

2.3 配电自动化系统建设

贺兰县农网配电自动化系统最终建成三层体系结构：配网自动化主站层、子站层和配网自动化终端层。

配电自动化终端设备改造加装馈线终端51台，子站设置4套。

贺兰农网的主站系统利用建成的银川配电自动化主站系统，设立在银川供电局调度大楼内，贺兰县供电局不再单独建设主站，仅设监控工作站。

配电自动化主站系统采用了国电南瑞的open3200配网自动化系统，选用IBM公司生产的服务器和工作站，其中：IBM P550数据库服务器2台；IBM DS4700磁盘阵列1套；IBM P550前置采集服务器2台；IBM P550公网采集服务器2台；IBM P570 SCADA服务器2台；IBM P570 WEB服务器2台；IBM P550数据接口服务器；IBM P550高级应用服务器；另外还有10台工作站分别用作调度员工作站、配网计划检修工作站和系统维护工作站。

主要功能实现了广域分布式数据采集（即配电自动化的“三遥”功能）、配网实时监控与操作、配网馈线自动化功能、配网调度作业管理功能、安全WEB数据发布、配网自动化高级应用及IEB信息集成与交换总线。

配电“三遥”终端安装涉及6条线路的27个环网柜、分支箱，24台柱上开关，实现了试点区域配电自动化的全覆盖。系统根据配电终端或故障指示器检测到的故障报警，结合继电保护信号，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置。在自动推出的配网单线图上，通过网络动态拓扑着色的方式明确故障区段。根据配电网的运行状态和必要的约束判断条件生成网络重构方案，调度人员可根据现场设备条件，选择手动、半自动或自动方式进行故障隔离并恢复供电。

2.4 配电通信系统建设

配网自动化系统主站与子站之间通信利用银川供电局现有的4级骨干通信传输网光纤环网实现，子站和终端之间的通信，结合农村电网点多，面广，铺设光纤难度大的实际情况，采用McWiLL无线专网通信技术。配套建设通信基站5座，无线通信终端模块51套，如图1所示。

McWiLL通信传输模块通过RJ45网口、RS232、RS485等接口和电表、FTU＼TDU＼TTU等进行连接，FTU＼TDU＼TTU的数据通过McWiLL终端传输模块传送到基站，基站通过IP端口把数据转发SDH光纤通信网络到达功能型主站上。功能型主站通过基站和终端的无线传输控制DTU。

贺兰农网自动化通信工程是一次大规模的McWiLL无线专网技术在配电自动化的实际应用。结合农村地势特点和电网终端设备点多面广的实际情况，采用McWiLL无线专网技术，服务于配电自动化，覆盖全部配网终端设备、子站设备，建设安全、可靠的通信网络。保证信息传输的安全性、可靠性、实时性与高速性。全面升级配网调度通信网系统，提升配网自动化支撑系统的科技含量，节约了大量通信通道建设成本。积累了农村电网通信建设典型经验。

采用McWiLL无线专网通信系统，变电站到环网柜无线专网通道建设的完成实现了光纤通信网的向下延伸，实现试点线路McWiLL无线专网全覆盖。

2.5 管理体系建设

2011年1月7日贺兰配电自动化系统上线运行，为响应国网公司“三集五大”的管理模式，银川供电局成立电网调控中心，实现电网调度运行与主、配网设备监控一体化；以220 kV变电站为依托，按照网架结构和供电区域的特点，设置3个变电运行维护操作站；贺兰供电区域35 kV及以上变电站运行维护由新城运维站负责；贺兰县供电局整合原有生产人员，负责配网运行检修工作。银川供电局“调控一体化”运行管理模式步入全面运行阶段，目的是以配电自动化系统为依托，探索配电网运行管理的新模式。

为进一步发挥配电自动化系统的技术支撑作用，加强配电网设备运行监控管理的规范化，保证调控一体化工作的有序开展，编制完成《银川配电自动化系统运行维护管理标准》、《银川地区自动化系统信息接入规范》、《银川电网调控中心管理规定》、《贺兰配电自动化运维管理规定》等规定和标准，同时按照专业化管理的原则，在调度通信所成立自动化班，负责配电自动化系统主站与子站系统的日常运行维护工作；按照属地化管理的原则，由贺兰县供电局负责配电自动化终端设备和现场通信设备的运行维护，为银川局农网后续配电自动化建设和其他地区试点开展提供指导和借鉴。

3 效益分析

3.1 经济效益

①提高供电可靠性。通过配电自动化试点工程建设，实现馈线故障处理，可以迅速定位故障点，隔离非故障区域，有效控制故障范围和时间。同时，配电自动化设备的使用将大大提高倒闸操作的效率，减少配合及人工倒闸操作时间，减少由于停送电操作引起的无谓停电，提高供电可靠率。试点区域供电可靠率预计达到99.92%，减少户均停电时间3.5h。

②配电自动化的降损效益。实施配电自动化后，可以优化网架结构，合理控制负荷，调整运行方式，使线路损耗降至最低，配电自动化实施完成后，电压合格率由98.36%，提高至99.51%，10 kV线损率由11.1%降至6.5%。

③配电网自动化提高设备利用率效益。通过试点工程的实施以及潮流计算、负荷转供、经济运行等配电自动化高级功能的后续开发应用，进一步优化配变、线路负荷，将提高配变及线路负载率，一次设备利用率水平也将得到改善，有效减轻重、过载问题，缓解电网投资建设压力。

④降低年运行维护成本。配电自动化的建设实现了配电网设备信息的采集与监控，大部分负荷测量和开关倒闸操作等工作都不再依赖人工到场进行，减少了日常运行维护成本。试点工程开发馈线故障处理功能实现故障的定位与隔离，一方面故障检测和抢修时间都将大大缩短，另一方面故障抢修所需的人、车、工器具等支出也将明显减少。

3.2 管理效益

①提高工作效率。实现配电自动化后，特别是实现数据集成共享后，主站可以充分利用各个应用功能来自动分析和处理各项管理事务，如报表统计、缺陷处理、停电管理等等，大大减少了人工参与量，不但提高了工作速度，也提高了工作的正确性。

②实现配网精细化管理。配电自动化改造完成后实现了调度、运行监视、遥控操作、事故抢修等业务的集中管理，实现了配网集约化、精细化管理，更有利于专业化管理，提升农网管理水平。

③提升配电运行人员专业技能水平。配电自动化系统建设应用了最新的计算机、通信等专业技术，配网生产运行技术含量大幅提升，极大促进了配电生产人员的技能水平。银川供电局组织开展形式多样的专业技术培训和讲座，内容涵盖自动化主站系统、通信系统、现场运行等专业。通过培训，提高了配电专业人员的业务水平。

3.3 社会效益

建设配电自动化工程能够提高贺兰县的供电可靠性，提升电力公司社会服务形象，其带来的社会效益是巨大的。

①拉动经济，促进产业发展。贺兰县试点区域是宁夏贺兰重要的商业、行政中心，两条农村线路供电范围还规划了国家级工业开发区，实现配电自动化后，可以提高供电可靠性，改善电能质量，避免电能质量问题给工商业用户带来损失，产生可观的经济效益，并实现间接经济效益。

可靠性和供电质量的提高，促进了家用电器的发展，增加了全社会用电量和人均用电量，促进了人民生活水平提高和经济社会发展。

②资源利用，节能减排。贺兰试点工程实施有效降低线损，节能减排，服务低碳社会。据统计，每节约1度电可减少0.997kg二氧化碳的排放，而试点区域实现配电自动化后每年可降低线损约28.565万kWh，可以减少二氧化碳排放约285 t，并减少大量由于发电而产生的碳粉尘、二氧化硫等有害物质排放。

4 结 语

贺兰农网智能化项目配电自动化单项试点工程的开展，立足农村供电特点和需求，通过研究解决农网智能化建设中的基础性关键技术问题，组织实施农村智能配电网试点工程，探索西北农网配电自动化典型建设模式和配调一体化管理模式优化方案，为宁夏农村电网智能化建设积累了丰富的技术储备和工程实施经验，为西北地区农网智能化建设积累技术实践与管理经验。为下一步农网大规模推进智能化建设提供理论和实践依据。

参考文献：

[1] Q/GDW 382，配电自动化技术导则[S].

[2] DL/T 814，配电自动化系统功能规范[S].