10 kV配电网自动化系统设计与实施探究

黄潘永，唐冠宏

（肇庆电力设计院有限公司，广东 肇庆 526040）

0 引 言

在科技不断发展的今天，配电网的智能水平得到了有效提升，各种先进自动化技术的应用不断增加，进一步提升了系统运行的稳定性。在开展自动化系统的设计过程中，需要能有效把握系统设计的关键点，充分做好系统设计的优化工作，实现对电网的有效控制，从而提升输电的安全性，降低电力生产成本，进一步提升电力行业的现代化发展。

1 配电网自动化系统的结构分析

分析配网自动化系统的过程中，通常会从结构开始，掌握其采用的分层分布体系。在配网自动化系统运行的过程中，主站层发挥着信息管理的作用，是配网控制中心的重要部分，主要负责数据采集和传输加工等基本功能。工作站层也是其结构的重要组成部分，属于配网站层的核心。此外，通过应用测控设备层，能够将整个系统有效整合起来，主要负责采集配网开闭所、配电变压器以及箱式变压器的多种信息。

2 配网自动化技术在配网运维中的具体应用

在配网的实际运行过程中往往会产生非常多的信息，通过分析这些信息，可以掌握当前配网的实际运行状态，为后期开展的配网运行维护工作打下一个良好的基础。为了有效收集信息，可以应用配网自动化技术，通过配网自动化来打造信息收集网络，及时收集配网运行的信息[1]。

2.1 配网自动化技术在配网质量管理中的应用

配网管理过程中的一个重要方面就是提升配网运行的质量和效率，这需要依靠配网自动化技术来实现。为了采集配网中各种配网设备的运行状态，需要打造专门的数据传输网络。网络技术的使用，应该根据配网的规模进行选择。如果配网的规模较大，可以直接采用以太网技术；如果配网的规模较小，为了降低成本，可以采用串口通信网络。在配网运行过程中，各种传感器会直接采集配网设备运行状态信息量，并将采集到的信息通过专门的网络传输到服务器中。通过服务器处理这些数据，就可以准确判断网络的运行状态，及时发现并排除隐患故障，避免隐患故障发展成为大故障。

2.2 配网自动化技术在配网安全管理中的应用

电力行业的故障率相对较高，对管理有着较高的要求。由于配网故障导致人员伤亡的情况非常多见，所以需要认真做好安全管理工作，做好安全防护知识的宣传，将先进的配网自动化技术应用其中，做出科学的预防方案。这对相关人员提出了更高的要求，需要他们加强业务素质，了解哪些因素会对配网的安全运行造成威胁，提前规避这些因素，还应该制定科学的操作规范，建立一套应急处理机制，避免配网发生各种突发性故障。

2.3 配网自动化技术在调度管理中的应用

随着电力需求量不断发展，供电的影响因素越来越复杂，这对配网调度管理提出了更高的要求。一旦配网调度管理不当，就容易导致配网发生运行负荷不均匀的情况，对安全平稳供电构成了较大的威胁[2]。为了有效解决这个问题，可以通过配网自动化技术来打造配网调度信息化系统，通过传感器采集配网的运行状态信息，掌握配网负荷的实际分配情况。一旦发现电力分配不均，部分线路运行负荷过高的情况，就会及时开展配网调度工作，保证电网电力传输的一致性，有效提升配电网运行的安全性和可靠性，还能进一步提升相关人员的人身安全。

3 配网设备自动化的设计

3.1 柱上开关的设计

柱上开关设计是否合理，对二遥和三遥功能的发挥有着非常直接的影响，同时还影响着三遥的设计。在不采用光纤通信的情况下，可以直接采用二遥设计，并使用通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）实现通信。柱上开关设备主要包括ABB柱上真空断路器、负荷开关、负荷刀闸以及电动操作机构等。

3.2 环网开关柜

在环网开关柜的设计过程中，应该尽量采用引进来的原则，合理应用各种技术，最大程度保证设计的性价比和可靠性，保证三遥点设计的科学性与规范性。此外，还需认真做好二次接线、DTU、电动操作机构以及CT等设计。

3.3 通信系统

在配电自动化系统的运行过程中，通常需要使用专网与公网结合的通信方式。专网通信过程中通常会采用光纤通信的方式，部分也会采用无线通信技术。在公网接入层节点设计的过程中，可以直接通过二遥监控节点和光纤通信设备来实现。该体系结构通常会采用集中采集处理的方式，配电主站可以统一处理配电终端采集到的信息。在信息系统的设计过程中，系统的优化工作是非常重要的，只有保证设计的合理性，才能保证通信过程的稳定进行，避免发生信息丢失和干扰情况，进一步推动配网自动化的发展。此外，还应该合理控制系统的投切，保证各种指令数据收发的准确性，及时做出投切反应。一旦发生设备不能正常反应数据发送的情况，应该及时开展故障排查工作，确保控制器可以对上位机发出的指令进行正确反应。电器正常工作过程中可以及时开展参考数据的收录工作，并直接对上位机进行反应，并在上位机收到数据后及时发出指令，实现对下位机运行的有效监控。

3.4 优控投切

通过有效优化配电网和系统变电装置，可以有效提升配电网运行的稳定性。通过采用合理的电网补偿装置有效补偿配电网功率，能够保证配电网运行在比较稳定的区间内。如果投切参数出现过大的误差，和标准参数值的偏离程度较大，就容易导致发生电网运行安全隐患。为了有效提升系统运行的稳定性，各种补偿设备在收到投切指令后需要及时开展设备隔离动作。在各种检测结果达标后，系统会直接输出各种投入指令，进一步保证系统的正常运行。

3.5 补偿性电容器

配电自动化系统运行过程中的影响因素相对较多，需要在系统电压监测中投入足够的力度，及时掌握电压运行的异常情况。为避免馈线功率因素造成太大的影响，需要合理设计安排装置；为保证静电容最大程度发挥补偿作用，需要合理设计无功补偿。此外，还应该保证补偿电容投切装置设计的合理性。

4 配电网自动化实施的关键点

4.1 最大程度保证设计的可靠性

在配电网自动化系统运行过程中，通常会对电网工作状态开展自动检测。影响供电网平稳运行的各种因素较多，通常包括配电网架构和相关设备的智能化程度。通过对控制系统可以有效监控设备的运行状态，保证线路配电设备处于最佳的工作状态。配网自动化终端主要通过光纤进行通信连接，需要关注通信技术的有效性。为了保证通信质量，可以采用远距离光纤通信设计，但设计费用通常较高。在设计通信系统的过程中，应该重视通信系统的经济性，但这通常是开展配网配网自动化设计当中的难点和重点。

4.2 配电线路电源

配电线路电源在配电系统运行中是非常关键的。电源变压器通常不会直接从供电线路上取电，因此需要认真做好蓄电池的配置工作，在出现紧急供电故障后，可以直接从备用电源取电。DTU柜可以直接向PT供电，其主要通过直流电源模块实现。此外，可以直接将配置蓄电池作为后备电源进行使用。环境温度对蓄电池工作往往会产生不良的影响，在电源的实际运行过程中，应该认真做好环境温度的调节工作。

4.3 户外运行

很多电力配电自动化系统设备是在户外运行的。在其实际运行过程中容易受到风沙、环境温度以及环境湿度的影响，很容易导致发生设备故障问题。为了有效避免出现这些问题，就需要认真做好元器件的筛选和设计工作，认真做好开关绝缘材质的调整工作，提升配电线路设备的抗老化性能，避免其产生严重的凝露现象。

4.4 故障检测

配电自动化系统的运行受到各种因素的影响，容易发生各种故障现象。如果不能处理好，不仅会影响供电的稳定性，还容易发生各种事故，因此需要认真做好故障检测工作。通过开展配电网检测工作，可以及时掌握线路运行的实际情况，有效检测配电网运行，发现传输线路运行中的各种故障并及时向总部反应。此外，系统还能够及时整理客户反应的问题，并利用各种通信装备开展系统诊断，实现对电容器运行的有效监测，及时隔离各种故障，为后期故障维护工作的开展奠定一个良好的基础，保证配电线路的稳定运行[3]。

4.5 促进配电网的高效运行

通过将地理信息系统应用到配电系统运行中，可以在地理信息收集、整理以及传输过程中发挥应有的作用。通过应用地理信息系统（Geographic Information Systems，GIS），可以有效收集变电装置和用户环境信息，并在此基础上有效优化各种数据信息。此外，在配电网自动化系统的设计过程中，应该有效结合电网特点开展自动化管理。例如，可以直接使用GIS技术收集相关数据，然后形成一套科学合理的配电网工作方案，并在该方案指导下开展配电网自动工作，充分保证其服务水平。

4.6 进一步提升供电服务水平

通过将配电自动化系统应用到供电网中，可以为用户提供更加高品质的用电服务。例如，可以多开展一些电话投诉项目，使用户在用电过程中的各种意见和建议可以直接通过项目进行反馈。一旦用户在用电过程中遇到问题，可以直接进行反馈，开展故障查询，收集必要的信息，为工作人员开展故障检修提供必要的信息，保证配电网的服务水平。通过将无线通信技术应用到配电网运行过程中，可以给用户提供高品质的供电服务，提升用户的用电体验，让用户直接全面反映用电中出现的问题，及时开展故障查找工作，提升供电服务水平。

5 将先进技术应用到配电自动化系统中

目前，智能技术高速发展，很多技术已经相对比较成熟，在各种领域中的应用不断增加，在自动化控制领域的应用也越来越多。其中，分层自动化装置非常适合应用于电压配电系统，并已经在智能配电保护系统中得到了成功的应用，其将人工智能技术、微机网络技术以及综合自控技术有效融合起来。综合性是配电自动化的重要发展方向，能够在很大程度上提升配电系统运行的安全性。当前配网当中的自动化技术发展非常迅速，使用了国际上公认的信息模型，将输电网理论算法和高级软件技术联合起来进行应用，提升了网络的数字化程度，有效解决了很多技术难题。通过应用该技术，使得PLC和智能技术联系更加紧密。PLC技术的仿真系统可以为配电系统提供相应的相关数据，还可以为研究人员研发新的电力产品提供技术参数。这些控制装置最后都可以组成闭环系统，为提供更加优质的控制方案打下良好的基础。

随着配电系统的不断发展，相关自动化标准更新速度很快，对计算机现代化技术的应用越来越多，配电系统中的电气技术发展速度加快，电气自动化技术发展越来越规范化，相应的技术标准相继出台。这对于该领域的研究技术人员来说，需要在开展研究的过程中做好与国际技术标准的对接，将相关设计规范应用到自己的研究工作，将各种先进的智能技术更进一步融入到配电自动化技术中，提升相关设备运行的智能化程度，降低对工作人员的依赖，实现对故障的自动诊断和决策，避免配网运行出现严重的故障，及时调整配网运行状态，保证配网高效运行。当前通信技术高速发展，应该引起对配电自动化通信速度较慢这一现实的足够重视，将更加先进的通信技术应用到配网通信中，使配网信息的传递变得更加及时且高效，并及时调整配网运行状态，充分发挥该技术的作用。

6 结 论

随着时代的不断发展，对10 kV配电网设计提出了更高的要求。为进一步提升配电网运行的可靠性和稳定性，有必要将配电自动化系统应用其中，并认真做好相关设计工作，充分保证其功能得到发挥。