城市配电自动化浅析

何森

摘 要：随着社会经济的发展，电成了人们生活中越来越必不可少的资源。桂林地区的电力管理主要依赖于南方电网，南方电网是特大型国有企业，直接服务于南方五省（区），其运作关系到国计民生。配电的自动化建设对于中低压配电网有着重要作用，关系到整个电网自动化的程度以及供用电的质量和可靠性。为此，文章结合桂林供电局配网自动化建设情况，针对城市10 kV配电自动化建设进行探讨，并提出配电自动化建设存在的不足及需要注意的问题。

关键词：南方电网；配电自动化；10 kV；桂林供电局

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）23-0103-02

配网自动化就是利用计算机技术、现代通讯技术以信网络通信技术来实现10 kV配电系统的正常运行、监测事故以及控制管理。当供电线路的某一区段发生故障时，配网自动化可以实现系统的自动隔离故障区域、并自动恢复其它区段的供电能力，以达到缩小停电范围和降低用户停电时间的效果，提高了供电可靠性。我国各个地区的10 kV配电网络结构不尽相同，因此须依据当地具体情况选择最佳方案，配网自动化建设是实现配网自动化的关键。

1 配网自动化发展趋势及构成

经济的发展对配电网提出了更高的要求，配电网现代化也是电力系统现代化发展的必然趋势。配电网自动化建设终极目的是为扩大供电能力，提高供电的可靠性，优化电力服务。

1.1 建设配电自动化的必要性

配电线路自动化是指对配电线路具有快速诊断、遇到故障自动隔离提高供电可靠性的系统。城市是现代社会政治、经济、文化中心，对于正在进行城市化建设的中国更是如此，城区突然停电可能对政治、经济以及社会安全造成重大影响，因此城市对供电的质量要求很高。实现配网自动化不但是与时俱进的表现，更是当代社会发展的急切要求，是供电行业的必然途径，对社会效益具有巨大的贡献。

1.2 配网自动化系统的基本构成

配电自动化系统主要由配电主站、子站、配电终端和通信通道组成。其中配电主站是数据的处理与存储、人机互动和实现其它应用功能的核心，一个配电网自动化系统有且只有一个配电主站。配电终端是位于配电自动化系统基础层的重要组成部分，一个系统常由很多终端构成，配电终端需依据不同的应用对象来选择类型，安装在设备运行现场的自动化装置，配电终端包括开关监控终端、变压器检测终端、配电开关站监控终端等，由于系统的实时状况、故障处理、设备运行等数据都来源于配电终端，而且故障的处理，如：隔离、负荷转移、恢复供电等操作都需通过终端执行，因此终端的可靠性直接影响整个系统的可靠性。配电子站是主站与终端的中间层设备，用于汇集通信，如有需要也可以实现区域监控功能。通信通道则是连接配电主站、终端和子站的通道，以实现信息传输。

2 配电自动化系统的建设

2.1 规划配电网架

规划配电网架是实施配电自动化的第一步，配电网架的优化也是配电自动化系统的基础。在进行配电网架的规划时，应遵循以下几个原则。

①规划合理、稳定的配电自动化网架结构。

②网络接线方式应满足《城市电力网规划设计导则》和《城市配电网技术导则》标准的要求。

③一次设备如远方终端应满足遥测、遥信要求，有些需要配备电动操动机构以实现遥控功能。

④馈线自动化线路应保证在故障情况下负荷转移的功能，具备负荷转供路径和足够的备用容。

2.2 馈线自动化

馈线自动化是对在对供电可靠性要求很高的区域实施，其实施需要一定的基础条件，如：电力电缆设备、配电一次网架、通信基础设备等。馈线自动化常与变电站或开闭所出线等保护组织相配合，一般常采取就地型和集中型等模式加以实现。就地型模式就是不需要配电主站或子站的控制，而是直接通过各个终端的相互通信与配合，在配电系统任何一处发生故障时，即时隔离故障区域，快速恢复非故障区域的供電，并反馈处理过程、结果等信息。而就地型馈线自动化模式又包括重合器方式、智能分布式等几种类型。集中型模式的馈线自动化就是借助通信手段使配电终端和配电主站或子站实现通信互动，在出现故障时，即时判断故障区域，然后通过遥控或人工隔离故障区域，恢复非故障区域供电。集中型模式又分为半自动方式、全自动方式等。可按照接线方式的类型可将10 kV开闭所分为终端开闭所和环网开闭所。环网开关站主要是解决线路的分段和用户接入问题，站间功率交换：而终端开关站主要目的在于提高变电站中压出线的间隔利用率，提升配送线路数量和出线走廊限制问题，终端开关站不存在功率交换。

实施配电自动化建设须以重合器、分段器、负荷开关等机电一体化的自动开关设备为前提，分段和隔离故障用的开关在架空路线具有免维、高可靠性、体积小和安装方便等优点，且能适应严酷的户外环境。

2.3 通信系统建设

配电通信系统应根据实际配电网自动化的具体需求，并结合改造工程与网架变动的现状，以及其它应用系统进行统一设计规划，从而提高电网系统通信基础设施的利用效率。通信系统可以利用配电系统专网或公网，配电网的主站与配电的子站之间的通信通道作为骨干层通信网络，配电主站或子站至配电终端的通信通道为接入层通信网络。

2.4 配网主站的建设

配网主站是整个配网系统的监管中心，对于城市配网主体的设计与建设，需要考虑完成以下几个功能。

①配电网系统实时数据的采集与控制，这是针对集中型配网模式来说的，用于快速完成线路故障的定位、隔离以及非故障区的供电恢复，须适用于各种复杂的网络。

②配电地理信息管理（GIS）。

③配电网应用分析（PAS）。

④与其它应用系统接口。

3 国内外配网自动化的发展现状与思考

3.1 国外配电网发展与现状

很多发达国家的电网建设比较完善，配电自动化这一术语一经美国提出，发达国家就展开了对配电自动化系统建设的探讨，并将配电网建设放于电网建设中很重要的地位。美国、英国、德国、法国、日本、新加坡等国家的经济与技术水平相对较高，加之对通信技术及检测技术研发的大量投入，其配电自动化的技术与水平更新周期更加短，使配电自动化技术能够满足配电自动化的要求。国外的配电自动化系统的建设在理念、模式与发展进程上遵循各国国情而异。美、英、法、日、新加坡等国家在配网自动化建设上态度十分积极，目标明确，即提高供电可靠性；而德国电网供电的可靠性本来就已较高，对配电自动化比较谨慎；韩国在配电自动化系统建设中，更加注重电网的优化建设以提高供电可靠的综合效益，从而减少电网建设的投资。

3.2 我国配电网的发展与现状

相对于发达国家，我国配网电源点落后于城市的发展，城市和商业的规模化建设限制了电源点容量及电能输出，特别是配电线路的传输通道。再者，由于桂林地区以及其它南方城市建设迅猛发展，但电力配套建设不及时，输电线路长但半径小，常出现瓶颈造成停电事故。早期电网建设中，由于线路导线细、年久失修，高能耗设备多，线损率高，配电网的设备老化和性能低劣，供电事故频繁，往往一个小故障会引发全线或大面积停电，造成不良社会影响。加之电网结构复杂，环网联络接点较多，而长期以来我国对配电网建设没有足够的重视，致使配电网的发展相对落后。

3.3 配电网自动化建设中存在的问题

3.3.1 资源浪费

目前，我国很多供电企业存在多套供电系统且同时使用状态。这些系统如调度自动化系统、配电管理系统、配网自动化系统、负荷管理系统等，实际上它们很多功能是相互联系的，因此一个系统很可能会使用来自其他系统的信息与数据，这样会造成大量的资源浪费。如何合理地规划这些在功能、结构以及数据通信方式相类似的系统的功能地优化、协调动作，又可够提高信息共享程度，避免重复投资以及数据获取与使用，是一个急需解决的问题。

3.3.2 线路的户外运行问题

配电网线路设备十分庞大复杂，其户外运行的环境对系统中开关设备、运行设备以及通信终端设备等都提出了更高的要求。外部环境的控制主要通过保证环境中温度、湿度、抗凝、抗老化、抗风沙等指标适宜，另外，对开关的外绝缘层的材料、电子设备的设计、元器件筛选等需要特殊考虑。

3.3.3 通信可靠性

配电网自动化系统担负着实时监控配电网安全可靠运行的职能。电网的供电可靠性首先由供电方案决定，在线路开关的自动化、智能化程度较低的配电网中，整个系统性能对主站与通信的依赖性强，而配电网的广域地理分布性。使通信传输的可靠性成为建设可靠配电网自动化的难点之一。

3.3.4 电源问题

配电线路上的FTU电源是保证监控设备正常运转的關键，其来源有：在线路正常供电条件下，由电源变压器从线路取电；线路失电时，启动后备电源（UPS）供电。现在的困难在于户外不间断电源（UPS）的运行问题，尤其高、低温对蓄电池工作的影响。有时不间断电源（UPS）不能及时或正常的给监控设备提供可靠电源，导致TTU设备运行中断，影响整个系统的可靠性。

4 结 语

配网自动化建设应从实际需要和发展需求出发，设计配网调度合一的方案，实现统一的技术平台，便于管理与维护，节约资金，奠定了未来电力企业信息化进一步建设与发展的基础。实现城市配电网自动化是一项综合而复杂工程，应纳入当地配电网整体规划。在配网自动化建设过程要以力求经济、实用、可靠为原则，在规划建设时应按配电网调控一体化的要求和智能化扩展的应用要求，体现出配网自动化的前瞻性，同时还需要满足智能调度支持系统的总体建设框架和设计要求。

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