配电自动化终端建设探讨

邓华寅，张仕焜，汪颂军，叶 笛，陈 浩（国网重庆市电力公司南岸供电分公司，重庆400060）



配电自动化终端建设探讨

邓华寅，张仕焜，汪颂军，叶 笛，陈 浩
（国网重庆市电力公司南岸供电分公司，重庆400060）

摘 要：分析重庆市南岸区南坪配电工程实施概况和配电自动化建设原则，并从配电设备改造、终端设备配置、DTU选择配置等方面介绍了配电自动化终端的建设内容，分析了配电自动化建设通过减少运行维护和管理费用、提高供电可靠性、推迟配网投资、实现配网精细化、集约化管理带来的预期效益，提出了配电自动化终端建设的几点建议。

关键词：配电；自动化；终端；工程建设

国民经济和社会发展需要优质高效的供电服务，为满足这一要求，国家电网公司在认真分析世界电网发展新趋势和我国国情的基础上，于2009年提出建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术［1－3］，构建以信息化、自动化、互动化为特征的，自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标。智能电网涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节。配电环节建设是建设坚强智能电网的重要组成部分，配电自动化技术利用多种通信方式，实现对配电网络的监测与控制，是提高配网网络运行水平、管理水平和降低损耗的一个重要手段，是智能电网配电环节建设的重要工作［1－2，4－6］。

1 工程实施区域概况

南岸供电分公司选择南岸区南坪核心区域建设实施配电自动化。截至2011年底，区域共有110 kV变电站6座，220 kV变电站1座，10 kV线路145条，其中公用线路113条，客户专线32条；公用线路N－1率为91.15%；10 kV公用线路总长度为327.38 km，其中架空线路49.417 km，电缆线路277.963 km，电缆化率84.9%，绝缘化率91.89%；公用配电变压器共824台，总容量397 165 kVA，配电房205座，环网柜113座，10 kV开闭所49座，柱上开关20台。区域内未进行过配电自动化建设，本次属新建。

实施区域2011年售电量达10.58亿kW·h，最高负荷432.8 MW，平均负荷密度10.1 MW／km2，用户总数约6.5万。10 kV及以下线损率4.62%，综合电压合格率99.757%，如表1所示。

2011年实施区域供电可靠率（1＋2＋3）RS－1 为99.980 3%。经统计分析，影响实施区域供电可靠性的主要因素中，预安排停电占比较大，预安排停电时户数共计1 514.8时户，约占总停电时户数的82.62%；故障停电时户数共计318.8时户，约占17.38%。预安排停电主要原因为计划施工，其中计划施工、计划检修、调电、用户申请停电及其他原因占比分别为50.2%，24.8%，6.2%，0.82%，0.6%。故障停电中，全为内部故障的占17.38%。

本次实施配电自动化建设工程涉及区域内，包括49个开闭所、113个环网柜、1个配电房、3个柱上开关，总计166个配网站点。

表1　建设区域主要技术经济指标（2011年）

2 配电自动化建设原则

根据国家电网公司和重庆市电力公司的统一部署，结合《南岸电网“十二五”发展规划》和实际情况，本期工程以“建设坚强配电网架、保障优质可靠供电；建设配网调控一体平台、提升配网调度水平；梳理配网管理流程、优化配网运行管理；加强信息系统集成、实现多系统之间的信息共享与互动应用”为目的。建设配电自动化系统，通过信息交互总线实现跨业务、跨部门的高效联动，同时在系统建设过程中，扩展相关智能化应用功能，增加网络优化分析功能，通过实时监控和分析网络经济运行方式状况，实现故障的快速研判及隔离重构，提高配网运行管理水平，以智能型为最终目标。通过几个阶段的建设，在南岸核心区实现智能型配电自动化系统［7－8］。

3 配电自动化终端建设内容

南岸供电分公司配电自动化系统不设子站，在现有配电自动化规模的基础上，扩建多种类型的自动化终端，扩大监控范围［3，9］。

3.1配电设备改造内容

本次配电通信网的建设将对工程中所涉及的新建配电自动化站点实现全覆盖。

3.2配电设备配置原则

配电自动化终端建设将立足于现有一次设备，主要以提高配网监视能力，同时兼顾控制能力，从主要到次要，进行差异化、渐进式的改造［9－11］。具体实施原则有以下几点。

1）对在一级／重要开闭所、环网柜的高压侧配置三遥DTU（遥信、遥测、遥控），不具备三遥条件的站点进行三遥条件改造，然后配置三遥。

2）对于城区重点架空线路的干线柱上开关安装故障指示器。

3）对于带有大用户的重要支线开关，安装带有保护跳闸功能的DTU，实现支线故障自动跳闸，保证支线故障不影响主网供电。

4）配电终端的配置、结构、功能、指标等满足国家电网公司颁布的《配电终端技术规范》的相关要求。

本工程将根据区域内一次设备现状、安装柱上故障指示器及DTU，实现南岸中心区主干线路的监控，具体终端配置清单见表2。

表2　南岸供电分公司终端配置清单

3.3配电终端DTU配置

3.3.1三遥DTU配置

开闭所三遥DTU统一按不小于16个间隔配置，贝迪新城开闭所按照17个间隔配置，南坪中心配电房三遥DTU按照8个间隔配置，三遥环网柜DTU根据现场情况按不小于6个间隔的容量配置。开闭所及配电房DTU均采用屏柜式，环网柜DTU采用分散式。

DTU采用模块化、可扩展、低功耗的产品，具有高可靠性和适应性；由系统电源模块、主控模块、通信模块、接口模块等独立模块组成，便于今后升级和更换［12］。

终端提供至少2个以太网接口与主站通讯，4 个RS232串口与其他智能装置通讯，串口具有光电隔离保护。

3.3.2二遥DTU配置

环网柜二遥DTU（遥信、遥测）统一按不小于6个间隔配置，采用GPRS通信方式［12－13］，采用集中式布置在柜体内。

DTU采用模块化、可扩展、低功耗的产品，具有高可靠性和适应性；由系统电源模块、主控模块、通信模块、接口模块等独立模块组成，便于今后升级为三遥和更换。

终端提供至少2个以太网接口与主站通讯，4 个RS232串口与其他智能装置通讯，串口具有光电隔离保护。

3.3.3装置取电［12］

开闭所及配电房：南岸供电分公司南坪区域内已有32个开闭所设有专用直流电源24Ah／4－6A，DTU可直接从直流电源取电；融侨半岛风临洲开闭所及上海城第二开闭所原有直流电源不满足要求或存在故障，因此更换后，DTU可从直流装置上取电；对于余下17个开闭所和1个配电房，本期新增直流电源，DTU可从改造后的直流电源取电。

环网柜：本期113个环网柜通过PT提供1组100 V交流电压作为三遥DTU测控终端的电源，当PT交流电压消失后，由DTU装置自带蓄电池对装置供电。DTU配置24 V／24 AH蓄电池，可供装置工作时间大于8 h，后备电源应能保证停电后开关的3次分合闸操作。

3.3.4设备布置

开闭所及配电房DTU均采用屏柜式，屏柜尺寸拟定为800 mm×600 mm×2 260 mm。经现场查勘，除港天开闭所外，其余开闭所均具备安装位置。港天开闭所可采用壁挂式机柜安装在靠墙位置，或拆除开闭所现有开关柜管理屏，以满足DTU屏柜的安装。环网柜DTU采用“分散式＋集中式”，在原有柜体旁新增1台设备柜，以满足设备的布置需要，环网柜屏柜尺寸拟定为600 mm×750 mm×1 400 mm。

3.4故障指示器配置

3.4.1故障指示器功能

1）所有通讯模块必须具备多种通讯规约，能够根据用户的需求更改规约；具备通道监视、电源监视的功能，能通过GPRS定期向主站系统汇报运行状态。

2）具有远方及当地维护功能，能接收主站端的召唤，拥有参数设定、工况显示、系统诊断等维护功能；具有丰富的指示灯来显示设备运行状态及开关状态。

3）通讯模块具有双点遥信的处理能力，能采集开关的合、分闸信号，自动合成双点遥信上送。

4）柱上开关的通讯模块能够采集指示器的短路故障、接地故障动作告警信息，开关合分状态等遥信信号。

3.4.2故障指示器配置

本次3台柱上开关各配置1套带GPRS通信功能的故障指示器。

3.4.3故障指示器取电

在需要采集二遥信息的柱上开关，采用柱上开关自带的PT取电。

4 效益分析

4.1减少运行维护和管理费用

随着配网自动化的实施，需要实现对配电网的实时监控以及设备工况的监视，运行方式调整可通过遥控操作直接执行，大大减少运行人员的巡视、测试等工作量，节约运行成本。根据对系统元件参数的监控，将检修工作从计划检修向状态检修过渡，降低设备运行维护成本。故障分析及处理方案更加准确，可以在将来发生类似故障时进一步减少损失，降低运行维护费用。

4.2提高供电可靠性

通过配网改造及自动化建设，在提高配网供电能力的同时，也在显著提高供电可靠性和电能质量［14－16］。通过多售电，可为供电企业带来直接效益，同时也为改善投资环境和工作生活环境作出积极的贡献。据测算，实施区域建成后，供电可靠性将提升至99.995%，预计可增供电量达到188万kW·h，按照售电均价0.59元／（kW·h）计算，合计每年可减少停电损失111万元。根据实时采集的系统运行参数，可为运行方式调整和线损分析等提供科学依据，以便及时采取应对措施。

4.3实现配网精细化、集约化管理

实现调度、配网自动化、配网继电保护、95598低压抢修指挥业务的集中管理，实现了配网集约化、精细化管理，更有利于专业化管理，并能达到效益与效率均提高的目的，提升配网管理水平。配电自动化（特别是馈线自动化）在配电网发生故障时，能迅速判断故障区段，对非故障区域恢复供电，可大大减少故障时的停电时间和停电范围，提升服务质量。根据系统实时监测数据，对配网运行方式、接线方式、负荷分配等作出正确调整，以提高电能质量，提高客户满意度，提升电力企业的社会形象［17－19］。

4.4推迟配网投资

实施配电自动化建设带来的最大收益不单是减少停电时间获得的经济收益，而是通过推迟配网投资得到的巨大收益［5，7，18－20］。通过配网自动化，在保障供电可靠性的前提下最大限度地发挥系统供配电能力，充分利用一次设备资源，降低设备的闲置率。同时，也可以改善一次设备的整体运行环境，从而推迟新的一次设备投资。配电自动化设备的应用，大大提高了数据采集设备的利用度，可以有效防止新建变电站控制线路的重复投资。

5 几点建议

5.1注重实用化，不盲目追求“高大上”

在配电网点多、范围广、设备众多的前提下，配电自动化的系统管理能避免配调“盲调”，将配电网终端信息集约化，改变耗费人财物各类资源应对设备运行维护的现状。根据国内外建成地区的运行经验，自动化覆盖率的计算应打破每个开关、每回出线均布设的传统思维模式，终端布点重点考虑事故频繁回路、重要负荷、合理分段等，在建成后期综合平衡运维成本和供电可靠性之间的投入产出比，避免集中爆发产品老旧更换的应付场面。对于高级应用功能的追求，应在网架结构逐步优化完善的基础上开展，不应该在建设前期就盲目开展“一次到位、弯道超车”的项目。先期建设应力求重要节点潮流等运行数据的把控，在合理网架结构下实现人工／自动切改负荷灵活、故障预判准确等。

5.2分阶段渐进开展，积累长周期建设运维经验

配电自动化系统建设应考虑地区网架结构、台帐基础数据等，实行差异化的工程进度。没有合理完善的一次环网接线，自动化建设就极可能被束之高阁。供电可靠性的提升，应认识到依靠网架及设备改造达成“99.9%”的目标和依靠自动化建设达成“99.999%”的目标的规律，意识到工程建设需要对一次设备进行更新改造的“补旧账”工作。其次，对于示范建成区域的运维，应争取积累多个迎峰度冬夏的经验，检验二次设备、通信模块、直流蓄电在极端气候下的运行状况，为今后少维护、免维护设备甄别和施工验收标准审核奠定基础，减轻一线人员巡视的压力。

5.3建立机制，保障系统运维随着城市化建设顺利推进

在中国经济稳健向好的大趋势下，伴随城市化建设和城镇区域扩张，配电自动化终端势必异动频繁，涉及PT／CT更换、定值重新录入整定等一系列变动，需要建立一套行之有效的保障制度。通过划定“谁施工谁负责谁监管”，参考“一张工单、一支队伍、一次到达现场、一次解决问题”的“四个一”服务标准，或者适度业务外包委托等方式，在考虑合理的运维成本下，确保终端在线率保持高水平发展。

5.4全局角度统筹认识配电自动化系统

目前，一线对配电自动化系统定位存在一定的误区，往往从字面断章取义，认为整个工程建设是调控中心、配电运检室等部门的工作任务，效益成果也仅由这些部门分享。实际上，整体系统工程仅仅依靠某几个部门难以奏效，需要各个职能部门、生产营销车间高效紧密协同。它离不开发展策划的统筹协调，离不开调控部门的深度介入，离不开配电终端的灵活布局，离不开通信网络的技术支撑，离不开输变营销的坚强后盾。配电自动化系统不等同于某类生产管理系统，建立的基础是集合GIS、PMS、专用客户台帐等数据，实现源端唯一、全局共享，有效解决发输变电能源传送链“最后一公里”的瓶颈问题，使电能“供得上、落得下”。

5.5强化配电人力资源配置

配电自动化终端设备是多种业务的融合，涉及配电一次设备、配电二次设备、直流屏、继电保护、通信技术等，可以视为变电站、开闭所的微缩版。较输变电而言，配电网存在单个设备难度不复杂，但总体基数大、点多、面广特色。同时，管理和生产人员缺员较多，整体素质有待进一步提高，原有的运维检修人员和工程管理人员缺少配电自动化相应的知识和经验。为了加快推进配电自动化建设，提升建设质量和建成后的运行维护检修质量，切实发挥配电自动化对供电可靠性的提升作用，强化配电人力资源配置和技术技能培训具有必要性。此外，应重视一线人员年龄、学历结构层次，注重现场实用运维技术的掌握，多采用一次成型、整件替换等形式，避免学习艰涩理论，打击工作积极性和主动性，使现场运维检修不会变成为可靠性提升的一种额外负担。

6 结语

通过配电自动化建设项目的实施，将初步建立以配电自动化为基础的自愈、灵活、可调的智能配电网，建设对配电网设备的监测控制面，建设调控一体化智能体系，推进配电、用电等系统的融合，实现区域内重要环网设备、开闭所、配电房“三遥”功能，重要联络及部分分段、分支设备“二遥”功能，实现能快速处理故障的配电自动化系统。

参考文献：

［1］徐宏，霍利民，张曙光，等.我国配电自动化的现状与未来［J］.河北农业大学学报，2003（增刊1）：271－274.

［2］马志强.我国配电自动化的现状和展望［J］.山东电力高等专科学校学报，2005（1）：76－79.

［3］徐丙垠，李天友.配电自动化若干问题的探讨［J］.电力系统自动化，2010（9）：81－86.

［4］刘健，赵树仁，张小庆.中国配电自动化的进展及若干建议［J］.电力系统自动化，2012（19）：6－10，21.

［5］陈盛燃，邱朝明.国外城市配电自动化概况及发展［J］.广东输电与变电技术，2008（4）：64－67.

［6］范明天，张祖平.探讨国内实现配电自动化的一些基本问题［J］.中国电力，1999（3）：43－46.

［7］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）：27－32.

［8］范明天，张祖平.配电自动化规划的基本思路和步骤［J］.中国电力，2004（3）：69－71.

［9］何卫斌.配电自动化改造方案研究［D］.北京：华北电力大学，2012.

［10］郑悦.配电网供电可靠性及配电自动化的研究［D］.天津：天津大学，2012.

［11］赵江河，陈新，林涛，等.基于智能电网的配电自动化建设［J］.电力系统自动化，2012（18）：33－36.

［12］林功平，徐石明，罗剑波.配电自动化终端技术分析［J］.电力系统自动化，2003（12）：59－62.

［13］李惠宇，罗小莉，于盛林.一种基于GPRS的配电自动化系统方案［J］.电力系统自动化，2003（24）：63－65，77.

［14］刘东，丁振华，滕乐天.配电自动化实用化关键技术及其进展［J］.电力系统自动化，2004（7）：16－19.

［15］张建功，杨子强，王建彬，等.配电自动化实用模式探讨［J］.电网技术，2003（1）：80－83，87.

［16］沈鸿嫣.杭州配电自动化试点工程建设方案的研究［D］.北京：华北电力大学，2013.

［17］徐丙垠.配电自动化远方终端技术［J］.电力系统自动化，1999（5）：41－44.

［18］兰海.配电自动化在博兴电网的应用［D］.济南：山东大学，2012.

［19］马金亮.潍坊城市核心区配电自动化工程建设项目的可行性研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.

［20］张永安.张掖供电公司配电自动化通信系统研究［D］.北京：华北电力大学，2012.

A Study on the Construction of the DA Terminal

DENG Hua-yin，ZHANG Shi-kun，WANG Song-jun，YE Di，CHEN Hao
（Nan'an Power Supply Branch of Chongqing Electric Power Company of SGCC，Chongqing 400060，P.R.China）

Abstract：This article analyzes the implementation of the distribution project in the core region of Nanping in Nan'an district of Chongqing as well as the principles of its DA construction.Besides，it introduces the contents of the con-struction of the DA terminal in the aspects of the renovation of the distribution equipment，the allocations of terminal equipment and different types of DTU allocations.In addition，it analyzes the expected benefits of the DA construc-tion，which will be obtained by reducing the expenses of the operation maintenance and management，enhancing the power supply reliability，postponing the investment in the distribution network and realizing its delicacy and inten-sive management.Finally，it presents some suggestions on the construction of the DA terminal.

Key words：distribution；automation；terminal；Data Transfer Unit；engineering construction

作者简介：邓华寅（1986－），助理工程师，主要从事配电线路运行维护检修。

收稿日期：2015－10－09

中图分类号：TM76

文献标识码：A

文章编号：1008-8032（2016）01-0043-05