佛山配电网基于供电可靠性的配电自动化建设研究

吴盛友

摘 要：供电网络是否安全、可靠、优质、经济地向用户提供电能越来越受到人们的关注，提高配电网供电可靠性最直接有效的方法是在配电网中安装分段开关和联络开关，形成“多分段、多联络”的供电格局，采用配电自动化中的故障区段定位功能自动判断并快速隔离故障区段，从而达到减少停电时间和停电范围。文章结合佛山配电自动化建设实践，针对在工程规划和实施过程中重点解决的问题，从配电网典型接线模式、配电自动化系统设计和馈线主动化配置等方面论述了提高系统供电可靠性的方法。

关键词：配电网；接线模式；供电可靠性；配电自动化

前言

隨着我国国民经济的发展，电力用户对电力供应的可靠性和电力服务的要求越来越高，市场经济的发展对电力企业自身的供电能力和电力服务水平也提出了更高的要求。配电网是电力产品生产、输送、销售环节中面向广大用户的最后一环，位于电力系统与电力消费者的交互位置，将电力产品（电能）转化为商品进入流通领域，电力系统的效益在配电网这一环节直接体现。

实施配电自动化可以减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、快速分析、诊断、报告事故原因提供有效的依据，为配网运行提供现代化的管理手段，提高配网运行管理水平和工作效率，从而有利于供电企业提供持续、稳定、优质的电能，为社会政治、经济、文化发展和人民日常生活提供稳定有力的电力保障，以进一步满足社会生产发展和人民生活水平提高的需要。

1 国内外配电自动化建设现状

1.1 国外

日本发展了以远方监控、故障后按时限自动顺序送电为主的配网自动化技术。以九州电力为例，该公司从1985年开始在配电网中引入自动化技术，此时配电网的停电时间是18分/年户，1994年实现所有负荷开关的远方控制后，到1999年为止的统计数据显示，全公司配电网的停电时间保持在1～2分/年户水平。用户的停电次数也从1985年的0.32次/年户降到1995年以后的0.02-0.03次/年户。可见：配网自动化提高了故障定位、隔离和恢复能力，对因事故而引起的用户平均停电时间大大缩短，提高了用户供电的可靠性。

美国配电网在80年代已经具有较好的网络结构，环网率高，其配网自动化技术也已达相当高的水平。以纽约长岛照明公司为例，为提升客户满意度，该公司在1993年投运了由850个DART RTU和无线数字电台组成的以配电网故障快速隔离和负荷转移为主的配网自动化系统，可在43s内完成故障区间隔离和非故障区间的自动恢复送电。整个系统的建设大致经历了3个阶段，主要有：自动化分段，引入通信和SCADA系统，非故障段自动恢复供电。

1.2 国内

广州、深圳配网自动化注重信息交互，将配网自动化系统通过“准实时数据平台”（PI数据库）与调度自动化、计量自动化系统等其他系统交互数据，将配网自动化系统纳入到“大信息化”系统中去，以GIS和配电数据采集系统为基础，为上层的配电管理系统提供数据和模型支持，在企业应用总线（EAI）的基础上，实现多系统的“统一平台，统一模型，统一数据，灵活应用”。主要实现配网SCADA、网络拓扑和故障检测与处理的功能；未来根据实际需要，实现配网潮流、网络重构、无功优化、配网仿真等高级功能。中山市针对城市中心区重点推进配网自动化“三遥”建设；针对电缆网推广使用电缆短路故障定位系统，实现“二遥+故障定位”功能；针对架空线推广馈线自动化技术，实现“二遥+馈线自动化”功能。同时，接入计量自动化系统终端负荷数据，基本实现了10kV配电网负荷分布功能和故障的快速定位。

2 佛山10kV配电网典型接线模式

2.1 电缆线路接线模式

为有效利用现有的单环网网架基础，进一步优化网络结构，增加电源点，佛山供电局借鉴双环网设计思路，在单环网之间增设联络线，联络线设在重要负荷处，实现单环网三电源两主一备供电，如图1所示。通过在两组独立的单环网之间设置联络线，可在单环网两侧电源全部失去的情况下，通过投入单环网间的联络线，将本环网负荷转移由对侧环网供电，从而提高供电可靠性。核心区已建成区域的环网基本全部为单环网。但由于通道和现场条件限制，建成区域的单环网改造成双环网难度高。在城市核心区内的新建开发用地，优先采用双环网四电源接线，自两个变电站的不同段母线各引出一回线路或同一变电站的不同段母线各引出一回线路，一般同路径敷设，构成双环式接线方式。双环网中对于每个负荷节点，均存在4回电源进线，因此负荷转移能力强，供电可靠性高。另外，双环网运行方式灵活，通过开环点的设置能够对环间负荷进行平衡。

2.2 架空线接线模式

以满足馈线“N-2”停运要求为目标，架空线应在失去两路电源后仍能够向外转移全部非故障段负荷。如采用两联络接线模式，架空线正常运行时的负载率不能高于50%。如采用三联络接线模式，架空线正常运行时的负载率不能高于66%。核心区架空线优先采用三联络，分段数不低于联络数，即四分段三联络一主三备，如图2所示。

3 佛山配电自动化建设实践

3.1 配电自动化体系结构

配网自动化体系结构决定了配网监控数据的流程、通信系统的结构以及管理工作的流程。选择一种实用的、稳定的、可持续发展的体系结构对于整个配网自动化的建设和发展是至关重要的。佛山配电自动化建设采用的是集中采集、集中应用模式，体系结构如图3所示，其中，配网自动化主站系统在企业应用集成总线（EAI）基础上，以GIS为平台，集成基于实时应用的配网自动化和基于信息化应用的配电管理系统；配网自动化终端设备包括用于变电站的配电自动化通信汇集点、DTU、FTU等；通信方式按照配网自动化需求，根据各信息量传输速度和时间要求，因地制宜的建设相对独立、先进通信系统，采用光纤和无线公网等多种通信手段。

3.2 配电自动化系统设计原则

配电自动化系统必须遵循IEC61970/IEC61968标准，在现有自动化的基础上，统一构建数据采集及生产管理平台，做到各个相关自动化系统及管理系统最大程度地信息共享，按照电监会《电力二次系统安全防护总体方案》关于网络安全区域划分的规定，结合佛山配电网实时数据中心系统以及生产管理系统的建设，为实现应用服务的智能化集成与管理，在建设配电自动化系统时需同步建设主站运行服务总线OSB。配电自动化主站系统与其他系统的信息集成建立在数据中心基础上，各类数据信息的交互通过OSB总线或Web Service方式实现。

3.3 馈线自动化建设方案

实施馈线自动化的目的一是对馈线进行快速地故障定位、故障隔离、非故障区域供电恢复，最大限度地减少故障引起的停电范围、缩短故障恢复时间；二是对配电网正常运行状态进行监控。要减少故障引起的停电范围，就必须使线路合理分段，故障时只跳开靠近故障区域的下游开关，使开关动作引起的停电范围最小。另外，在进行故障隔离和供电恢复的过程中，尽量使开关不做不必要的动作，以减少开关动作次数，延长开关的使用寿命。

3.3.1 10kV架空线路。10kV配网中性点接地方式以中性点经消弧线圈接地为主，10kV架空线路以单放射型和“2-1”联络型为主，主干线上带有多条分支线，分支线再延伸出多条小分支线，线路结构复杂，而且分支线上的每一次永久或瞬时故障均会引起全条馈线停电，影响范围较大。因此，10kV架空线路按“电压-时间”型自动化方案配置，当10kV线路最长路径（指变电站到最远10kV用户的路径）超过8kM时，或主干线用自动化分段开关分段超过3段时，应配 主干线分段断路器。主干线分段断路器FB（配备时限保护）将主干线分为两段，分段原则主要考虑线路的负荷分布，开关两侧的馈线负荷或线路长度应尽可能相等[1]。

3.3.2 10kV电缆线路。随着电缆化率的不断提高，电缆线路故障率增长态势比较明显，且线路故障都会导致变电站馈线开关跳闸（或手切），造成整条线路的用户停电，故障定位和故障隔离等技术手段的欠缺，不能满足日益增长的供电可靠性要求。由于佛山现状光纤通道匮乏，不具备实施三遥自动化的通信条件。电缆线路配电自动化参考架空馈线自动化的技术路线实施就地控制型自动化，实现故障定位和故障隔离。主干线分段点采用具有电压-时间时序逻辑判别和设定时间内故障过流分闸闭锁功能（简称UIT模式）的智能开关柜单元，通过与变电站馈线开关重合闸配合，不依赖主站和通信，自动完成主干线路的故障隔离。分支线开关柜配置过流、零序保护，就地切除短路和接地故障[2]。

3.3.3 环网开关配置。基于提高供电可靠性为主要目的，如不从经济性和维护工作量考虑，所有环网开关均设置自动化设备，可最大限度的缩小故障区段范围，对更多的用户进行及时转供电。对非专线重要用户，对重环网设备实现“三遥”，以及对转供电联络点进行“三遥”，在其他区段线路或用户设备故障时，可进行快速的转供电，有效保障重要用户的供电可靠性。

4 结束语

配电自动化一次网络合理的情况下，能发挥一定的作用，特别是快速隔离故障区域、恢复非故障区域的供电及提高供电可靠性方面有一定的作用。但是，不能过分夸大配电自动化的作用，尤其是配电网络优化没有达到合理的程度时，配电自动化对提高可靠性是相当有限的。配电自动化还需重视信息管理功能，不能过份追求和强调故障的寻址、隔离、恢复供电等功能而淡化信息管理功能。信息管理是配电自动化的重要组成部分，它可提高运行、生产管理、规划水平，从而达到配网真正的优化，提高供电可靠性、改善电压质量，降低线路损耗、减人增效。

參考文献

[1]宋若晨，徐文进，杨光，等.基于环间联络和配电自动化的配电网高可靠性设计方案[J].电网技术，2014（07）.

[2]沈兵兵，吴琳，王鹏.配电自动化试点工程技术特点及应用成效分析[J].电力系统自动化，2012（18）.