基于智能电网的配电自动化建设

岳刚

摘 要：智能电网配电系统自动化技术的应用，不但能够降低电能损耗，也能够提高和健全电网系统，保障整体运行质量，同时也能够快速处理事故和确保供电安全性，基于此该文主要分析了智能电网的配电自动化的建设。

关键词：智能电网 配电 自动化

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0018-03

国家电网公司在新形式发展上，是根据我国电网的实际情况以及世界电网的发展情况进行分析，并将高压电网、各个等级电网进行协调，从而实现信息化、自动化发展方向，并努力使我国电网在未来实现智能化发展方向。配电系统作为智能电网中的重要内容以及基础部分，要促进其供电运行的可靠性，不仅要学习外国的先进经验，还需要提高供电的质量和供电的能力，并将配电网作为实现经济效益的主要途径，这样才能保证智能配电网的更快发展。

1 智能电网配电实现自动化的建设意义

在智能电网中，实现智能电网配电自动化是其组成的主要部分，有很大必要性，第一，可以有效提升电力企业运行效率，丰富管理手段，减省生产工作环节，提高决策科学性，有利于安全质量管理水平的全面提高。第二，具有良好的经济效益。可通过自动判断、快速复电，最大限度减少因电量损失而造成的经济损失；可降低人力的投入，降低人工成本；可以随机优化调整运行方式，合理控制负荷，监控窃电行为，使线路损耗降至最低。第三，具有良好社会效益。降低停电次数，缩短停电时间，调节电压功率提升供电质量，增加用户对供电企业的满意度。

2 智能电网配电自动化建设的标准

现阶段，国家电力行业已经形成管理智能电网标准机制，以便于协调以及指导电网技术的进步和发展。智能电网技术标准机制包含众多领域，规划和综合、智能发电和通信及配电、输电、调度、变电、用电等，共92个系列、26个技术领域。配电自动化建设标准主要包括为几方面，其中为对技术的建设、技术的指导以及系统的自动化、验收、设备系统、维护运行等相关标准。如《配电自动化运行维护管理规定》《配电自动化技术导则》《配电自动化试点建设与改造技术原则》《配电自动化系统功能规范》等。

3 配电自动化系统组成

3.1 結构层次

第一层为现场设备层（终端层）。是以馈线、配变、运动终端单元以及电量集抄器组成的，是配电自动化终端设备的形成与表现。用于开闭所、柱上断路器、环网柜、配变等监视与控制，不仅能形成一定的三控功能，还能对存在的故障进行识别、控制，这样在配网自动化设备中，才能对主站以及子站的实际运行状况进行检测，才能促进运行的优化性，才能检测出配网的实际运行状况等各个工作。

第二层为区域集结层（子站层）。将配电网中的各个区域进行划分，并在每个区域上划分出电子站，从而形成区域性的工作站。接着，将区域内的所有分散配电终端设备集合起来，这样不仅能保证各个结构层次的优化性，提高整体的信息传输效率，还能利用配电通信网对各个范围内的信息汇集、实事数据采集上传、当地监控、通信监视、隔离和定位馈线故障等功能，为控制中心提供数据基础。

第三层为配电自动化控制中心层（主站层）。建设在城市的调度中心，一般配备基于交换式以太网的后台系统。其中，还能实现配电地理信息系统、相关的管理功能以及服务功能等。用于监控和管理整个配网系统，分析数据，判断运行情况，提用策略，发出指令，智能化处理应急情况等。同时也能够协调子站关系，保证能够运行在最佳状态中。

3.2 集成后的结构组成

由于目前供电企业电网调度系统EMS等各系统已运用成熟，在配电自动化建设应通过信息交换总线实现配电自动化系统DMS、调度EMS系统、电网GIS、生产管理系统PMS、调度OMS系统、用电信息采集系统的数据集成，同时预留与其他信息系统的标准集成接口。主要结构如图1：

4 智能电网配电自动化系统的安全保证

第一，一次配电网的安全运行。要保证配电自动化系统的运行安全，必须要求一、二次设备及其辅助部份动作可靠、自愈策略符合网络结构和运行方式要求、动作顺序正确等。因此在实施时，应对一次设备进行全面检修，进行必要的改造，确保各项功能齐全，动作可靠；对继电保护及远动装置要选用技术相对成熟有运行经验的品牌设备；实施方案要符合配电网实际，应选择双电源，分段合理，N-1负荷转带能力较强的线路，否则必须进行改造；投运前，认真核算保护、告警、启动等定值，确保合理配合；要慎重使用自愈功能，认真分析配网故障状态下的各种可能情况，论证各种故障恢复方案的风险，制订科学的FA策略，自愈功能应该经过模拟故障下对全线路各设备联动调试正确后方可投入，否则可能造成设备二次受损、停电范围扩大等严重问题。

第二，通讯安全。为了确保系统的安全性和保密性，应积极采用如虚拟交换、防火墙、加密、隔离、网络管理等技术措施，防止企业信息泄密、防止终端病毒感染、防止有害信息传播，这样才能促进配电自动化系统的稳定运行，才能保证安全防护体系的有效建立。

在使用安全防护体系期间，需要遵循以下几点原则：在生产区域以及信息内部、外部区域，要安装相关的隔离装置。在信息内网以及外网、信息系统之间，可以使用纵向传输，并保证数据在传输期间的安全性，降低信息被篡改。还需要实施一定的身份验证过程，特别是信息系统中的终端以及用户的身份，只有被认证，才能保证其安全性。最后，对相关访问实施控制，特别是信息外网以及外部的公共网，受到一些权限的用户是无法对其访问的。

（1）主站安全接入系统的典型方案。

在主站部署安全接入系统，安全接入系统通过设置安全接入区提供配电主站系统和配电通信网络进行安全分隔、接入的缓冲，并通过系统的安全接入网关进行安全接入。安全通信模块和安全接入系统采用透明方式接入配电自动化系统，便于接入。

（2）终端的安全接入。

配电终端通过安全通信模块，或通过终端加密软件与主站安全接入系统进行双向认证；对终端的身份认证以及一定的访问权限等相关问题积极解决，能够在最后对各个接入的对象实施统一化管理，在终端上可采取各种软、硬件防护手段进行全面防护。

5 配电自动化系统的功能实现

5.1 馈线自动化功能实现方案

馈线自动化功能主要对馈线存在的故障实施检测，并对其有效定位，然后通过隔离以及恢复等方法積极解决。该功能的实现是根据SCADA系统中开关跳闸、动作保护以及故障等信息获取的，不仅能对馈线中存在的故障进行分析与判断，还能利用正确的策略对其改进，从而完成故障诊断，故障区域隔离故障，在该情况下，不仅能对一些非故障区域实施供电，还能降低供电的实际时间，将损失降到最低。

馈线自动化软件由网络建模、网络拓扑、故障检测、故障定位、故障隔离、故障恢复、序列控制、多重故障处理、告警功能、故障推图、历史信息记录和查询等功能模块所组成。

一个典型接线的实现方案举例。见图2。

S1，S2，S3为10kV出线断路器，能够实现自动调整，其他的开关是一种站外开关，不仅实现跳闸。其中，根据图中显示，如果A2到A3段的线路发生一些问题，在S1，A1，A2开关上就会存在短路电流，这就说明，受S1开关跳闸现象的影响产生的，所以，针对这种情况，就要实现S1开关保护动作，以免造成严重的开关跳闸现象。

对于故障启动，它是馈线实现自动化功能的主要条件，不仅能分闸实施保护、分闸加事故总、分合分以及非正常的分闸行为，还能利用配电自动化主站对S1开关上的跳闸现象、S1开关的保护动作信号进行检测，这样既实现了馈线自动化的启动，还能对存在的故障实现自动化分析。

对于故障定位，该系统的产生主要对开关、保护信号模型以及存在的状态实时拓扑分析，然后对存在的故障实施定位。在文章中，该系统能够对配网开关A1，A2上的过流信息进行分析，在其他过流信息没有一定动作情况下，发现A2与A3之间区域会发生故障。

对于故障隔离，它能根据隔离区域中的最小区域，制定出合理的实施方案，在图中，可以将A2，A3断开。

对于故障恢复：在上游，合上S1开关，将实现恢复供电。在下游，可以合上A6或者A9恢复供电。

对于故障信息：可以将存在的一些故障信息保存到原始数据库中去，这样不仅能对一些事故数据进行查找，还能做出一定的信息报警功能，并推出故障图形等。

5.2 信息交互功能的实现方案

信息交互要求实现与调度EMS系统、配电GIS系统以及各个信息采集系统之间的接口形成一定的信息交互总线，并按照一定的标准，保证能与配电自动化系统实现整合。

信息系统集成技术要求：统一信息模型；统一设备编码，可考虑采用PMS系统的编码规则，对GIS系统在数据交互时按照统一编码进行转换；保证数据唯一。10kV配电图形数据可由GIS系统维护并上送总线，设备属性及台账信息由PMS系统维护并上送总线，变电站10kV出线数据由EMS系统维护并上送总线，这样保证了数据的唯一性；网络安全防护，在系统中实现的数据共享、网络互连等都要根据电力系统中安全防护的相关要求来实施。对于数据总线服务，在遵循一定的数据接口标准的同时，还需要促进数据访问平台的开放性。

6 配网自动化建设的几个建议

（1）配电自动化建设应根据配电网的实际发展情况以及实际需求，对其分阶段实施。配电自动化应以提高供电可靠性、生产运行管理水平和用户服务质量为目的，不能盲目建设。须结合当地配电网的发展规划和经济状况，优先在负荷密集，网架结构合理，符合N-1原则，通讯网健全的地区进行自动化改造效果较为明显。

（2）运维工作要同步。在实施配网自动化后，不仅促进了配电网运行管理方式的优化性，还给其中的运行人员提出更好要求。在工程实施时，要同步开展运维人员的技能培训，掌握基本原理、具备分析判断能力和现场处置技能；要认真开展生产准备工作，提前完善配电自动化的现场运行规程、运维人员现场处置方案、倒闸操作规范等，确保运维不脱节，自动化系统能够安全运行，充分发挥功效。

（3）重视配电自动化FA策略的现场调试。该试验不同于普通保护试验，需要同时检验主站与现场终端之间，现场设备之间能否正确联动，信息上下行是否及时、畅通，试验合格是投入自愈功能的前提。确保试验可靠，应使用专用设备并制订符合实际的试验方案，才能确保成功。

7 配电自动化技术的前景分析

（1）配电线路载波通信技术。该技术适合应用于低压配电网，因为其中的终端设备具有较多的数量，利用光纤通讯是无法实现的，不仅成本因素达不到要求，也无法促进可行性的实现。所以，在配电系统中，要实现的自动化的综合发展，保证电价信息的及时发布和促进远程读表功能的实现，需要研究一些配电线路载波通信技术，并促进通讯效率和可靠性的形成，这样不仅能将通讯手段作为某个途径，还能实现综合性的通信过程。

（2）用户电力技术。该技术融合了电力电子技术、微处理机技术等各项新技术，适合应用于低压配系统以及中压配系统。在使用该技术期间，不仅能够减少一些谐波、电压波动等现象的存在，还会对一些不对称的电压实施中断，从而实现先进的综合技术。

（3）配电设备的智能化发展。在自动化技术、信息技术的基础上，研究和应用智能传感器、智能配电变压器等设备，促进智能化水平的提高；应用配用电互动技术、微网技术、分布式电源接入技术以后，全面促进了智能电网配电自动化技术的发展。

8 结语

综上，配电自动化系统不但能够自动隔离和快速诊断配网系统故障，从而尽可能降低停电范围，以便于迅速恢复供电，全面提高系统供电可靠性，同时在正常运行配网系统的时候，依据实际情况来对配网运行方式进行不断优化，对用电负荷进行合理控制，从而达到改变电网系统供电质量的目的，全面提高利用设备的效率，保障配电网安全经济稳定的运行。

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