基于实用化应用的配电自动化专项研究

王 翔，彭 茁，郑国军，左 奎

（1.国网合肥供电公司，安徽 合肥 230000；2.天地电研（北京）科技有限公司，北京 102206）

0 引 言

配电自动化系统由主站、子站（可选）、终端以及通信网等组成。利用计算机技术可实现配电网运行监视和控制的自动化系统，具备故障处理、分析应用以及与相关应用系统互连等功能。

1 配电自动化建设情况

1.1 主站建设情况

配网调度自动化系统新一代主站OPEN5200系统（国电南瑞）试运行运转良好，具备移动、电信以及联通等运营商物联网卡接入条件，可实现与供电服务指挥平台和主网调度自动化系统OPEN3000（国电南瑞）等系统的数据交互。巢湖、四县公司以及包河分部远程工作站已建成，且业务通道已调通，具备独立应用条件。此外，庐阳、蜀山以及瑶海分部的人员已接受培训，硬件设备也正在施工中。主站月平均运行率达到100%，市区遥信正确动作率均在97%以上，但遥控成功率和馈线自动化成功率差距较大，整体实用化程度较低。

1.2 终端建设情况

目前，合肥地区（含四县一市）10/20 kV配电网共接入自动化终端5 143台，其中包括DTU终端2 032台、FTU终端1 269台以及故障指示器1 842套。覆盖线路1 826条，整体覆盖率为85.19%，其中城区配网自动化覆盖率为82.99%，另外由于农网线路故障指示器使用率较高，因此县域配自覆盖率达到88.37%。此外，整体馈线自动化线路投入率为9.8%，其中城区馈线自动化线路投入率为17.11%，而县域暂未投入馈线自动化功能线路。

1.3 通信建设情况

目前，合肥通信接入网采用光纤和无线技术混合组网，光纤通信终端2 036台，无线通信终端3 107台，其中三遥DTU终端均采用光纤通信，二遥FTU和故障指示器均采用无线通信。组网方面，现状光纤通信组网方式主要采用树式结构，且部分站点无双路由，部分老旧设备采用GSM无线网通信。

2 面临的主要问题

2.1 建设管理方面

2.1.1 配网自动化规划建设运维未形成有效的统筹管控推进机制

在电网规划环节，配网自动化和通信专业规划深度不足，未能深入开展专项规划编制，造成思路目标不清晰且标准原则不统一。在电网建设环节，各专业间业务融合不足，前期过多追求配自覆盖率指标，缺乏完整且准确的需求和系统配合分析，导致配自实用化程度不高，形成了高投入低回报的局面，已投运配自设备未能形成区域规模效应，部分功能未能有效发挥[1]。

2.1.2 县域配自规划建设推进较为滞后

县域公司由于缺乏技术和管理上的有效指导和管控，对配网自动化建设的规范方案和技术标准等缺乏系统性管控，整体推进特别是实用化应用严重滞后，且各县域间推进不平衡。

2.1.3 缺乏配自规划建设运维复合型专业人才队伍

市县公司对配自专业人才的培养缺乏系统性考虑。配网自动化建设运维管理以运检专业为主，由于缺乏配自规划建设运维复合型专业人才队伍，造成业务能力不能满足配自发展需求，因此需要开展跨专业复合型人才队伍培养。

2.2 技术设备方面

2.2.1 一次设备问题

存在一次设备老旧问题、部分已覆盖自动化终端站所一次设备CT和PT配置不满足自动化要求、高压柜或环网箱未配置零序CT以及电操和保护装置问题等其他问题都会影响配网自动化的实用化应用。

2.2.2 主站问题

目前，新一代主站在前期建设过程中存在的存储空间较小、安防要求不满足最新要求以及前置服务器接入容量不足等情况不能完全满足国网设备部关于新一代配电自动化系统实用化验收细则的相关要求。

2.2.3 终端在线率不高

光纤通信主要以星形和树式结构组网为主，存在一个站点光缆断线影响很多站点的问题，可靠率相对不高，而且没有双路由的站点可靠性更低。无线通信中，二遥终端主要还是采用GSM无线通信，受外部条件制约，信号不稳定。另外，配自终端厂家众多，技术标准不一，在实际运维过程中缺陷率较高[2]。

2.2.4 遥控使用率不高

目前，合肥配电自动化终端在线率不高，FTU终端暂未使用三遥功能（无线公网通信），县域配电自动化终端以二遥为主，均限制了遥控功能的大范围使用。

3 解决对策

3.1 馈线自动化建设原则与方案

3.1.1 市区建设原则

合肥市区内线路优先采用集中式馈线自动化方式，对于供电可靠性要求特别高的线路可选用智能分布式，对于不满足三遥接入的架空（混合）线路采用就地重合式馈线自动化，宜选用自适应综合式模式，且该线路上的所有配电终端均应按照同一馈线自动化模式进行配置。采用智能分布式线路，重要节点均需配置智能分布式终端，集中式线路上的关键节点均需配置三遥自动化终端，架空（混合）线路如自动化设备不能实现全覆盖，以尽量保证联络开关的布点和主干线重要节点布点为原则。此外，市区内架空（混合）线路，以联络开关、分段开关以及大分支开关为主进行配电自动化覆盖。

3.1.2 四县一市建设原则

以联络开关、分段开关以及大分支开关为主进行配电自动化覆盖。对于仅能满足无线公网接入需求的线路，采用就地重合式自动化，选用自适应综合型模式，配电自动化终端为二遥终端[3]。

3.1.3 馈线自动化配置方案

图1 DL-1模式方案示意图

图2 DL-2模式方案示意图

对于A+类供电区域或供电可靠性要求特别高的电缆线路，故障处理模式可采用智能分布式。主环上重要节点均设置为智能分布式节点，如图1所示。对于A+、A以及B类供区电缆线路，故障处理模式可采用集中式。主环上开闭所、联络环网柜以及重要分段环网柜设置为“三遥”点，如图2所示。对于A类供区架空线路和B类重要区域的架空及混合线路，主干线故障处理模式可采用集中式，分支线开关与保护配合实现故障就地隔离。对于B类非重要区域及部分C类供区的架空线路，故障处理模式可采用就地式。主干线故障采用重合闸自适应综合型，就地自动隔离，分支线开关与保护配合实现故障就地隔离。对于C类部分区域和D类供区线路，利用配电线路单相故障定位装置或远传型故障指示器等设备，实现配电线路故障区间的判断定位。主干线每隔2～3 km在重要分支线路配置故障定位装置或远传型故障指示器，如图3所示。

4 终端建设原则与方案

4.1 终端建设原则

线路中的关键性节点设备配置三遥终端，包含A+、A、B类供区电缆网中的开闭所、主干联络以及分段开关，B类重要区域的架空网主干联络和重要分段开关。一般性节点配置二遥终端，包含B类供区及部分C类供区中的分段环网柜、分支开关以及无联络的末端站室。C类部分供区和D类供区利用故障定位设备实现配电线路故障区间的判断和定位。对于易发生故障的用户侧，加装用户分界开关。此外，B类供电区域配电站所和柱上开关三遥终端的配置比例原则上不超过30%，C类供电区域原则上不超过20%。

4.2 终端建设方案

对于已有设备的改造，合理选择馈线自动化配置方案，选用DTU或FTU实现馈线自动化功能。开闭所加装1台三遥组屏式DTU，三遥点环网柜（预留空间的）加装三遥型遮蔽立式DTU，没有预留空间的环网柜或不具备改造的环网柜宜更换为一二次融合成套环网柜，另外需改造自动化的柱上开关应更换为一二次融合柱上开关[4]。而对于新建设备，则选用一二次融合成套设备，不再单独配置配电终端。另外对C类部分供区和D类供区线路，在每隔2～3 km的主干线和架空分支线路上配置1套故障定位装置，并在易发生故障的用户侧加装分界断路器成套设备。

5 通信建设原则与方案

5.1 通信建设原则

配电自动化三遥终端所在线路配套通信网络通信采用光纤方式或无线专网方式。其中光纤通信技术体制采用EPON模式，无线专网采用4G LTE模式。三遥FTU在基站覆盖区域优先选择无线专网通信方式，新建光纤EPON网络通信设备应与已建成的EPON系统设备型号兼容统一。

小区开闭所总所和公用开闭所主干光缆芯数不少于48芯，其余开闭所联络光缆不少于24芯，环网柜、箱变以及柱上开关联络光缆不少于12芯。20 kV及以下电压等级的电力设施，如采用串连方式建设单路由联络光缆，应保证每个点使用光缆纤芯不少于4芯。

无线专网通信时无线通信设备应与已建成的无线专网系统设备型号兼容统一，接入已建成无线专网核心网[5-7]。新建三遥站所按需要配置通信子站OLT设备或OLT板盘。此外，开闭所和环网柜通信电源采用配电自动化DTU的24 V直流电，箱变和台变通信电源采用220 V交流电。如果箱变与环网柜安装在一起，配自与通信设备安装在同一综合箱内，则通信电源采用配电自动化DTU的直流24 V。

图3 JK-3模式方案示意图

5.2 通信建设方案

结合合肥自动化通信网现状，为了提高三遥通信的可靠性，变电站至三遥配电终端间通信采用EPON组网。逐步优化目前合肥地区的树形连接，改造为手拉手的组网方式，如图4所示。

图4 EPON通信网—双PON网

6 结 论

配电自动化不仅可以在配电网发生故障时进行快速诊断和自动隔离，以减少故障停电范围，恢复非故障段供电，提高供电可靠性，还可以在配电网正常运行时，通过监视配电网的运行工况优化配电网的运行方式，合理控制用电负荷，改善供电质量，从而提高设备利用率，实现电网经济运行。基于配电自动化系统的建设，推进了供电服务指挥中心的搭建进程，提高了运维抢修效率，打破了生产营销业务壁垒。统一调度抢修服务资源，各类业务在中心形成全闭环管理，提升了工作效率，同时减少了人力成本。此外，融合营配调多方数据，设计具有重要时段负荷监测与分析功能的应用模块，通过大数据分析问题较多的区域、线路以及台区在迎峰度夏（冬）和重要节假日期间的基础负荷数据，有针对性地制定维护和消缺工作计划，化被动为主动，不仅工作质量明显提高，而且设备寿命也得到了提升。