武汉远城区配电自动化的实施与发展

于 晶（国网湖北省电力公司武汉市汉南区供电公司，湖北武汉430090）

武汉远城区配电自动化的实施与发展

于 晶（国网湖北省电力公司武汉市汉南区供电公司，湖北武汉430090）

通过汉南区配电自动化试点工程建设，完善了配电网的网架结构，对一次设备进行了完善化改造，大大提高了配电网的可靠性和供电能力。汉南区配电自动化系统实现DSCADA功能，能够对配电网进行实时监控和遥控操作，并在主干环线实现集中型FA功能，能够在较短时间快速切除配电网的故障区域并快速恢复供电，大大缩短故障查找和处理时间，提高供电可靠性。

武汉远城区；配电自动化；实施与发展

1 引言

国家电网公司在电网“十二五”规划中提出了以“统一规划、统一标准、统一建设”为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征，自主创新、国际领先的坚强智能电网的发展目标。配电自动化是实现智能配电网的重要组成部分，其主要目标是保障配电网安全、提高供电可靠性、提高配电网的运行与管理水平。智能电网发展目标的提出给配电自动化的实施和发展带来了新的生机。汉南区属于武汉远城区，具有农网和城网双重特点，配电自动化试点具有一定的代表性。汉南区中压配电网、通信、自动化等方面具备一定的基础条件，具备实施配电自动化的基本要求。

2 配电自动化建设思路和规划目标

2.1 配电自动化建设思路

第一步：结合农网升级改造项目，优化配电网架结构，实现网架结构布局合理、成熟稳定。对配电网一次设备和综合自动化装置插件进行改造，满足配电自动化终端接入要求。城关地区主干线开闭所、柱上开关、环网箱实现“三遥”功能，农村地区柱上开关、开闭所实现“二遥”功能，配电台区实现“一遥功能”。配电终端建设分批、分期建设，实现试点区域内配电终端覆盖率100%。

第二步：在采用光纤、无线公网等多种通信方式完善中压通信网的基础上，建设实用型配电主站，实现配电线路、设备数据的采集和监控，在此基础上实现馈线自动化功能，实现配电网调控一体化打下良好基础。

第三步：依托配电自动化提供的配电网运行实时数据，通过信息交互总线方式，依据“源端数据唯一、全局信息共享”原则，实现配电自动化系统和其它应用系统的互联。互联的系统包括配电自动化系统、上一级调度自动化、生产管理系统、电网GIS平台、PMS、营销管理信息系统、95598等，通过多系统之间的信息共享和功能整合，实现停电管理应用、用户互动、分布电源接入与控制等功能。

2.2 配电自动化建设思路和目标

（1）探索和实践智能电网建设新形势下配电自动化发展理念和实现方式。

（2）建设先进、实用、开放、互动的配电自动化系统。

（3）提高配网生产运行管理水平。

3 试点区域现状分析

3.1 配电网基本情况

汉南区面积287km2，配电自动化试点覆盖全区范围。试点区域现有10kV配电线路总共55条，以架空线路为主，架空线路比率为90%，电缆线路主要集中在城关地区。城区公用线路26条，专用线路5条，线路手拉手比率60%。

全区现有开闭所16座，采用真空断路器或SF6断路器，综自单元采用微机保护；现有柱上开关214台，均为真空断路器；现有环网柜30个，普遍采用负荷开关；公变台区421个。

3.2 配网存在的主要问题

（1）10kV线路接线方式多为放射状，线路联络比率低，负荷不能转供，运行方式不灵活，供电可靠性不高。

（2）开闭所、线路开关、环网箱、箱变等不能掌握运行实时情况，查找故障时间长，难度大。

（3）少数柱上开关无电动操作机构，不能实现远方操作。所有柱上开关、环网柜未安装电压互感器、电流互感器，杆上无位置安装配电自动化终端。

（4）开闭所无专用后备电源，主电源失电后无法进行分合闸操作，少数开闭所微机保护装置无485接口，不能实现数据集中采集。

4 配电网建设方案

4.1 配电一次网架改造方案

城关供电区网架结构宜采用环网接线，开环运行方式，对不同负荷密度的供电区域可选择单环网或双环网接线，并逐步实现网格化接线方式。城关供电区主干线上不宜直接接入用户。所有用户宜通过分支线接入，分支线接入主干线必须通过开关设备接入主干线，以减少主干线停电的时间和次数、缩小停电范围。农村供电区配网结构采用三分段，具备条件的实现单环网接线。主干线上一、二段不宜直接接入用户；所有用户通过分支线接入。

4.2 配电设备改造方案

对试点区不满足自动化接入要求的一次设备进行完善化改造，具体原则如下：

（1）柱上开关改造。对接入配电自动化系统的联络开关、分支开关进行完善化改造，实现“三遥”配置。对手动机构的线路开关进行更换或将控制箱集中返厂加装电动机构。

（2）开闭所改造。对不具备采集条件的开关站二次回路进行改造，对无RS485接口的保护单元集中返厂更换插件，使其满足DTU采集电压、电流、开关位置信号的要求，实现“三遥”配置。

开关站加装3kVA容量的UPS电源，保证交流电源失去后不影响DTU、通信单元等装置正常工作。

（3）环网箱改造。对不具备采集条件的环网箱进行改造，将手动操作机构改造为电动操作机构，同时加装PT、CT和DTU配电终端。

（4）新建或改造一次设备时，在设备选型时同步考虑配电自动化需求，选用一体化配电终端。

5 配电自动化主站建设方案

5.1 建设方案

5.1.1 软件配置

系统采用先进、可靠、通用的软件支撑平台，通过标准的外部通信接口可以和其它系统平台进行简单的无缝集成，便于其他系统接口与访问，支持二次开发。支撑平台具备高可靠性和稳定性、开放性，满足各种数据和通信接口的接入，并随时拓展接入新规约。平台具有高效的实时数据处理分析能力，平台上所有在线维护，包括图形编辑、应用数据库建立、对实时数据库修改等，都不对正常运行产生任何影响。

5.1.2 硬件配置

系统硬件具有一定的先进性、超前性，并根据实用性原则进行优化配置，以达到较高的性能价格比。系统硬件选用符合工业标准的通用、系列化产品，具有良好的维修服务支持。主站硬件分为以下几个方面：SCADA服务器、数据采集服务器、WEB服务器、配网工作站、维护工作站、路由器、网络设备、GPS天文钟、防火墙、隔离装置等。

5.2 主站硬件配置方案

图1

操作系统和数据库：

系统基于UNIX/WINDOWS混合平台构建，所有服务器随设备安装UNIX操作系统，工作站和报表工作站采用WINDOWS操作系统。

数据库采用国际上通用的Oracle商用关系型数据库，支持SQL标准数据库访问语言。

5.3 建设方案

综合利用多种通信方式实现接入层通信网络全覆盖，使试点区域配电终端上线率达到100%。通信方式以光纤为主，无线公网通信为辅。具体按照如下的原则选择通信方式：

（1）实现“三遥”的开闭所、主干线联络、分段开关采用光纤通信方式接入，以现有的SDH/MSTP高压通骨干网为基础，建设坚强的中压通信网络。沿10kV线路同杆架设光缆，采用以太网无源光网络（EPON），并在站点间实现通信手拉手保护。

（2）对于光纤无法到达的站点，实现“二遥”的环网柜、分支开关采用无线公网GPRS方式接入。试点项目通过租用运营商VPN专线，利用运营商内部无线公网实现对终端设备的数据上传，接入配电自动化主站的无线数据采集网，并通过正反向物理隔离装置加密认证实现二次安全防护（见图2）。

①站所终端（DTU）

每个开闭所安装DTU装置1套，安装3kVA高品质UPS1套；采用光纤通信方式实现“三遥”，光纤无法到达的少数开闭所采用无线GPRS方式实现 “二遥”。开闭所安装1套3kVA UPS电源，作为后备电源。

每台环网柜安装DTU装置1套，PT1组，按间隔安装若干组CT。DTU装置从PT上取电，环网柜每个间隔加装电动操作机构等措施实现“三遥”。

②柱上开关终端（FTU）

图2 中压配电通信网络拓扑图

每台柱上开关安装FTU装置1套，安装三相电压互感器1组，安装电流互感器1组，FTU从PT取电，额定电压为24V，FTU内置2个12V蓄电池，作为后备电源。柱上开关与FTU采用航空插头方式连接。FTU与主站通信规约为101、104，通信接口为RJ485和RS232。

③配电变压器终端（TTU）

配电变压器安装TTU，采用GPRS方式通信，实现一遥。

5.4 馈线自动化

馈线自动化的作用：

（1）切除故障（快）；

（2）隔离故障（小）⇒提高供电可靠性；

（3）恢复供电（多）；

（4）避免长时间大面积停电⇒提高应急能力；

（5）提高设备利用率⇒高效经济；

（6）扩大供电能力。

5.5 集中式馈线自动化

故障处理过程：

线路故障发生——保护信号产生——配电终端将故障信息（过流、零序电流信号动作）上传主站——主站根据设定的保护定值遥控断开故障点开关——主站下发遥控命令依次从电源侧合上线路开关，恢复非故障区域供电。

对于环网线路：根据隔离后系统的运行方式，查找联络开关，对非故障区域负荷自动进行转供，实现事故的自动处理。

6 结语

综合利用多种通信方式开展中压配电网通信系统建设，实现接入层通信全覆盖，配电终端实现全区范围内广泛分布。并根据县域配电网实际情况，在城关地区采用光纤方式提高通信可靠性，在农村地区采用无线公网提高通信覆盖率，保证了配电自动化通信方式的实用性和有效性。通过试点项目建设，为企业带来了良好的经济效益和社会效益，同时，积累了基于农网配电自动化建设的经验，保证了配电自动化建设的实用性和可推广型，为下一步湖北省农网配电自动化技术的实施与发展打下良好的基础。

[1]兰 海.配电自动化在博兴电网的应用[D].山东大学，2012（11）：34～ 35.

[2]何智祥.配电网目标网架实施策略研究[D].华南理工大学，2015（02）：27～28.

TM76

A

2095-2066（2016）33-0024-02

2016-11-12

于 晶（1976-），男，工程师，硕士研究生，主要从事运维检修工作。