对城市配电网自动化规划的研究探讨

要章勇

摘要：随着我国经济的发展，电力需求量越来越庞大，城市配电网供电能力却跟不上需求，矛盾已经越来越突出。因此，我国投入巨大资金在发电厂和输电网的建设上，已经初步缓解这种矛盾，但是对配电网的监控还很薄弱，一旦输电线路出现故障，会导致大片面积的停电事故，带来巨大的经济损失，严重影响社会正常生活。 因此进行配电网规划设计成为一种必然，接下来我们结合本文来谈论一下。

关键词：城市配电网；自动化规划；配电网自动化

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、 配电网自动化概述

配电网自动化就是是利用现代电子、计算机通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行以及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。从而改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。

配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制/SCADA），馈线自动化（FA，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复）、负荷管理、地理信息系统（AM/FM/GIS）、配电应用分析（PAS）等。实施配网自动化可以大幅度提离供电可靠性，同时具有减人增效，降低经营成本的作用：远期的意义即针对在良好一次网络的基础上的自动化系统可优化运行，保持能量平衡，减少尖峰负荷，进而具有推迟新建项目的潜在经济效益。

二、配电网自动化的要求

配电网自动化是以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集、控制、调节和事故处理的技术，其目的在于保证配电网安全经济运行发送电压质量降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。它应当满足以下几方面的要求：通过实时监控系统，监测每条线路上的负荷运行情况，及时发现不安全因素，消除事故隐患，使配电网安全运行。通过系统监测功能及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失。具备可靠的、高速率的通讯。具备完善的、能识别故障电流的、满足室外恶劣环境的故障控制器，以及实现断路器远方操作。能通过系统监测功能及时计算线路线损，使线路能在最佳的经济状态下运行。系统的电量控制和功率控制可促进电费回收。配电网自动化的主站系统应具有扩充性和开放性功能，主站软件功能完善，硬件上有足够的处理速度。

三、城市配电网的现状及存在问题

城市配电网的规划一直以来都得不到重视，电网规划对电网建设的指导作用也不是很大，以致于我国城市特别是中小城市的配电网络建设杂乱无序、网络结构不合理、网架薄弱、可靠性较低、供电质量较差，其主要表现在以下几个方面：

1、供电能力不能满足负荷增长需求。主要原因为配电设备老化，变电站的容量不足，电源布点少。

2、供电电压低。导线的线径较小，线路长，导致配电线路电压损失大，在迎峰度夏、迎峰度冬时更为突出。

3、供电可靠性低。城市内由于电源点分布少，造成线路供电半径过长，运行方式缺少灵活性，无法满足N―1准则的要求：④用户端无功补偿不足。导致线路电能抵足损耗大，电压低，同时也导致输变电设备供电能力下降。

4、在规划以及实施上配电网自动化水平整体较低，无法适应现代科技的飞速发展。实现城市配电网自动化目标基础薄弱，需要逐步对环网柜、柱上分段开关、配电变压器进行技术改造，需要在对线路改造的同时完善通信数据网络，提高配电网供电可靠性和配网运行管理水平。

电动操作功能。

四、配电自动化规划

对配网来讲，二次规划主要指自动化规划。配网自动化能否实施，实施的效果如何，既取决于一次系统的建设，也取决于二次系统的配置，我们从以下几个方面研究：

1、建立控制中心（主站／区域主站）实行远方集中监测和控制

在完成配网网架建设的基础上，增加SCADA远方和通信装置。当馈线发生故障时，能自动判断馈线故障区段和故障性质，并自动隔离故障区域。运行人员可利用远动装置，通过遥控操作和网络重构方式恢复对各非故障区域的送电，并及时发布抢修命令及抢修后恢复正常运行供电的命令等。

2、城区及负荷较重的镇及地区配网自动化措施

2.1 环网开关柜、开闭所方式

在城区内，由于用户比较集中，很适合在环网结构基础上采用开闭所或环网开关柜的自动化方式。在城市商业繁华、人口密集地方,以环网开关柜为主体。开关柜设备体积不大，可方便安装于人行道、绿化带、停车场等地，无须征地和盖房，虽然设备本身价格贵些，但总体经济效果不错。开关柜的出线回路数可根据所在地域和用户的数量的要求设定,一般为二进四出,当进出线回路较多,规模更大时可转变为开闭所,开闭所中设计量柜、联络柜等。环网柜一般以负荷开关与熔断器相配合,当一路电源发生故障后,会有另一路电源快速切换到母线,恢复正常的供电。对开闭所监控系统的通讯方式,在放设电缆时一并设置,主要以光纤和市话线为主,以减少干扰。开闭所有运行环境较好、外界影响因素较少等优点,也是城市主干道的较好的设计措施。

2.2市内架空配网方式

选择实现自动化功能的架空线路时应考虑以下因素：

a.变电站10kV出线断路器具有微机保护装置，能够实现两次重合闸

b.线路不会在2－3年内因城市改造而电缆化

c.优先考虑供电距离长、事故率较高和10kV中性点为小电阻接地方式的架空线

d.线路负荷重，供电可靠性要求相对较高

e.若采用环网模式，考虑到互为转供，每回10kV馈线的负荷不宜超过50%

3、建立主站系统

配电自动化系统规划自然包括主站系统的规划，主站系统规划涉及到系统规模、与变电站自动化系统、调度自动化系统（SCADA）的配合等问题。

3.1、主站系统规模及其功能

配电自动化系统（DAS）的规模要根据所控制的配电网面积大小来决定，目前从我市城区所辖的配电网来看可定为中型系统，暂时建一个DAS控制市区配电网。DAS本身是以SCADA技术为基础发展起来的，二者监控功能差不多，可对配电网进行实时监视，也可办理配电网的正常停送电调度，但DAS有一个独特功能，即配电网的故障定位、故障隔离及网络重构，由DAS计算机自动实现配电网事故处理，实时性强。该功能又类似于继电保护，可靠性高。DAS也可像SCADA一样上局域网（Intranet），以便各负责领导可通过局域网了解配电网实时信息。

3.2、 DAS与变电站自动化配合问题

DAS要监控整个配电网，还要分析故障所在线段，需要采集配电网各开关的信息，还要采集变电站10kV出线断路器信息，包括断路器状态量、保护信息以及必要的电流测量。因此DAS与变电站的RTU或综合自动化系统应有个通信口，以便取得必要的信息。也可与SCADA联网解决。

3.3、 DAS与调度自动化（SCADA）的配合问题

DAS要实现自动故障隔离和网络重构，就必须通过SCADA系统遥控变电站出线断路器，恢复供电，DAS不可越权，这就需要DAS与SCADA之间通信，从而使两个系统能协调互补，当DAS系统办理重要的10kV线路的停送电调度时也可方便地向市调（SCADA系统）备案。

3.4、通信方式

DAS与SCADA可采用光纤联网。DAS与子站(FTU)间的通信可采用光纤或市话线，考虑到光纤投入大，可暂时采用市话线进行通信。

4、利用控制中心计算机系统实行自动控制

除配备了远动、通信手段外，应继续开发计算机自动控制系统，由计算机自动控制系统完成故障判断、故障隔离和网络重构，自动恢复对各非故障区域的供电。

在故障区域被隔离后，配电管理中心或地区调度所将迅速派出抢修人员至故障地点抢修。当抢修完成，可以恢复供电时，由运行人员启动，计算机自动控制系统能按正常运行方式恢复配电网的正常供电方式。

五、总结

总之，我们在实际的操作中应该充分把握好一次规划和二次规划的具体设计程序，认真细致的做好每个部分的设计，只有这样，才能提高供电的可靠性，大大改善供电质量，充分发挥配网自动化的规模效益。