配網自動化改造探索

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一、引言

配電網自動化是一項涉及面廣、技術較為復雜的電力系統工程。經過1998年以來農村電網的大規模建設與改造，農村電網的變電站布點、網絡結構已趨向合理，設備裝備水平有了大幅度提高，為實現農村電網10千伏配電網自動化創造了較好的條件。目前大部分縣的農網已成功地實施了縣調自動化及變電站（110千伏、35千伏）自動化。

縣城配電網應做為農村配電網的一部分，又與農村配電網有明顯的區別：人口相對較為密集，用電負荷相對較大，季節性負荷反差較大，用電可靠性要求相對較高，用城市配電網的標準要求它似乎過高，用農村配電網的標準要求它又明顯過低，因此，如何因地制宜的搞好縣城配電網的規劃與改造，提高縣城配電網自動化水平或為配電網自動化打好基礎，逐步實現配電網自動化，對今后縣城電網的發展有著至關重要的意義。

二、配電網自動化主要內容

配電網自動化就是在縣調自動化實用化的基礎上,利用計算機技術、自動控制技術、數據采集傳輸技術，集配電網運行管理、生產管理、營業管理于一體的綜合管理系統。配電網自動化涉及面廣，層次較多，目前各地正處于試點階段。配電自動化應包括變電所內自動化、配網自動化、用電負荷監控、用電抄表計費、配電網地理信息管理系統（GIS）、數據庫、配網規劃等內容；配電網絡自動化分為電纜網絡自動化和架空網絡自動化兩大類；配電網絡自動化的實施基礎是必須具備網絡負荷的可轉移性、網絡設備的可靠性、自動化設施的可靠性、自動化設施的可維護性、自動化設施接口的標準性。

三、縣城配電網自動化實施的原則和目的

1.原則：

1）縣城電網的建設與改造應滿足縣城國民經濟、社會發展和人民生活的用電的需求，并與縣城建設相協調。

2）縣城電網的建設與改造應統一規劃，并與上級電網規劃相銜接。

3）縣城電網的建設與改造應遵循統一規劃、分步實施、因地制宜、適當超前的原則。

4）縣城電網的建設與改造堅持安全可靠、經濟實用、技術先進、減少維護的原則。積極采用適合國情的先進成熟的技術和設備，禁止使用國家明令淘汰及不合格的產品。

5）縣城電網自動化及通信系統的建設應與縣城電網的發展相適應，統籌規劃，分步實施。

2.目標：

1）優化電網結構，避免重復建設，主網架要滿足電網中期規劃發展。

2）提高供電能力、供電質量和節能降損。縣城電網的主要運行指標應達到：供電可靠率99.6%以上，電壓合格率95%以上，按照《國家電力公司農村電網電壓質量和無功電力管理辦法（試行）》的要求，安裝電壓質量監測儀，各類電壓質量監測儀裝設率達到100%。10千伏綜合線損率8%以下，低壓線損率10%以下。

3）加強縣城電網的網架建設，高壓配電網逐步實現有備用接線方式，10千伏主干線路采用環網接線、開環運行，線路供電半徑在合理范圍之內。

4）縣城公用區居民生活用電實行一戶一表計量，應根據居民用電負荷合理選擇電能表，宜按不小于4千瓦/戶進行配置。

四、編制縣城電網發展規劃及配電網自動化實施方案

電網發展規劃作為指導性意見一般不具體到細節問題，特別是中低壓配電網，由于面積廣、設備多、變化快，規劃中不可能很細致全面的考慮，因此縣級供電企業必須在電網規劃的基礎上，因地制宜的制定出切實可行的縣城配電網自動化規劃實施方案，并注意以下幾點：

1.關于配電網電壓等級選擇問題

《城網導則》指出：城市配電網分為高壓配電網（110千伏、35千伏）和中低壓配電網（10千伏、0.4千伏），從目前情況來看，縣級城市采用35千伏及以上電壓等級作為配電主網顯然不太切合實際，應以110千伏和35千伏為主供電源，以10千伏為中壓配電主網，以0.4千伏低壓配電主網較為合適。

2.關于配電網主網模式的選擇

配電網絡自動化分為電纜網絡自動化和架空網絡自動化，它們的要求也有所不同，因此選擇合適的配電主網非常重要，由于縣城電力網是介于城鄉電網之間的一種特殊模式，在確定配電主網模式時，必須因地制宜，把供電區劃分為若干個區域，根據不同情況選擇使用電纜網絡或架空網絡。

3.關于配網自動化配合問題

所謂電網自動化即：利用現代電子、計算機、通訊及網絡技術，將電網的在線數據和離線數據，電網和用戶數據，電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現電網自動化和管理自動化。隨著近年來科學技術的日新月異，電網自動化技術也突飛猛進，日趨完善，產品質量不斷提高，縣城配電網范圍不大，非常適用電網自動化應用和推廣，但由于受資金和多方面因素影響，不可能一步實現縣城電網自動化，因此在配電網建設改造時，應有超前意識，制定出配網自動化和改造方案；要求配電主網線路實現多分段、手拉手供電，加裝自動化開關設備，配電系統智能控制裝置，做到線路故障時能迅速自動檢測故障，自動隔離故障段。自動恢復非故障區供電，建立相應的通信通道，配置“四遙”功能（遙控、遙測、遙信、遙調），至少應考慮四遙接口問題，待具備條件時，接入電網自動化、調度自動化、MIS、GIS等系統。

五、實現配網自動化的技術要求

1.配電網絡要求

要求建立本縣區域內接線合理、結構牢固的10千伏配電網絡，其供電電源點、供電半徑、導線截面、導線架設、設備裝備水平等應滿足配電網自動化的技術要求；滿足正常情況下的供電可靠、損耗小、運行穩定、電能質量高的要求；還應滿足在環網供電情況下出現故障時，能夠進行故障定位和故障隔離，并改變負荷供電路徑；能夠解除分支線路過負荷，實現平衡負荷、保證電壓質量、降低損耗等方面的運行要求。

2.對控制中心站的技術要求

由于縣城面積較小，通常縣城配電網接線比較簡單，重點用電大戶較少，因此可以只建立主站控制中心，而不必建立分區站。也就是所有的RTU、FTU、TTU都可以直接與主站控制中心進行通訊聯絡。

縣城配電網自動化主站是整個系統的核心，它除了完成配電網SCADA功能外，還應為DMS系統在線和離線應用提供支持平臺。因此它應滿足以下技術要求：

a.滿足配電網大量實時數據的采集處理和電網監控功能，有足夠的響應性。

b.滿足長期在線穩定運行的要求，具有足夠的運行可靠率。

c.有良好的開放性，硬件、軟件、接口符合國家（國際）標準。

d.采用分布式結構，具有良好的網絡性能，便于系統擴展、互聯。

e.系統的配置應具有一定的先進性和較高的性能價格比。

3.設備選擇

配電網設備包括架空線（電纜）、絕緣線、開關設備（斷路器、重合器、分段器、熔斷器、隔離開關）、電能計量儀器儀表、變壓器、RTU、計算機及通信設備等。由于配電網設備多數分散運行在戶外惡劣環境下，對開關設備、控制器、遠動設備（RTU、FTU、TTU）通訊終端、備用電源等提出了更高的要求，必須滿足高低溫變化（-20°~+75°）、濕度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗風沙等技術要求。因此在實施過程中一定要把好設備選型、選廠關，選擇的設備必須通過正規的試驗，必須功能強、技術先進、運行穩定可靠（包括后備電源），并滿足技術參數的要求。

1)配電網用開關設備

凡是在配電線路上使用的開關設備應具有電動、手動操作的雙重功能，且合閘與分閘速度不應受到外界人為因素的影響。

配電線路上用配電斷路器宜采用真空型，應符合配電網自動化的方案，能自行隔離線路故障，而不引發到變電所內部，以免事故擴大。

當選擇的配電網自動化方案一次設備與通信軟件不能同時完成時，應選用重合器方案，重合器可以選用自具功能、機電一體化的SF6重合器，其優點是自具保護控制功能、整體靈活方便。也可選用真空開關配電保護控制器組合成重合器。

配電網采用的真空分段器應具有遠動的就地遙控、電動、手動操作功能，并按要求在兩側加裝明顯斷開點和保護裝置。采用跌落式分段器時，安裝的高度和位置應便于操作。

戶內負荷開關應具有遠方和就地操作功能，配電線路分段處裝設的避雷器應選用帶間隙型的氧化鋅避雷器。

2)保護裝置

配電網用的重合器、斷路器必須配有可靠的保護裝置。保護裝置必須經過嚴格的試驗，使用的環境溫度應滿足-20~+75°及濕度95%的要求，并應具有防電磁干擾的性能、具有遠動通信功能和接口，能對配電線路故障進行監測、判斷和執行。保護裝置應是一個獨立的單元，可與斷路器一體化安裝或分體安裝。

3)遠動裝置

配電自動化所用的運動裝置應是獨立、單元化的結構。采用交流采樣時，其精度及各項指標應符合電力標準的要求。遠動裝置戶外安裝應符合戶外運行的環境和溫度要求，并具有以下基本功能：能隨時正確無誤地接收和發送遙控（遙分、遙合）命令；能及時反饋遙控的信息，確定分合位信號及非正常操作時事故變化信號以及電氣測量和事故記錄等。

4)計算機及通信系統

配電自動化系統應根據系統的規模配置相應的計算機硬件，主站系統應采用雙機備用方式。其軟件要成熟穩定，功能應具有擴展能力，并應具有以下功能：具有國際標準化平臺機網絡數據接口，能夠與SCADA、MIS及其它管理系統方便地實現數據共享；地理信息管理應包括電力設備分布、供電區域劃分、大用戶分布等與地理有關的供電信息管理;設備信息管理應包括各種電力設備的數量、型號、使用年限；實時監控應包括通過RTU及通信環節對線路配電斷路器、配電變壓器進行實時監測與控制；具有四遙功能，并有相應的系統完成對故障的診斷及隔離；進行負荷情況分析，合理控制負荷；配電網絡管理主要對配電網的結構進行管理，包括斷路器開、合狀態以及配電設備的運行、檢修、備用狀態；配電運行管理主要對配電網的運行進行管理，包括設備負載率、故障率、電壓合格率、線損率和供電可靠率等；配電維護管理主要對配電設備的故障、缺陷障礙及其維修等進行管理；配電工程管理主要對用戶接電工程、配電網建設工程進行管理，包括供電方案、擴建方案、進行概預算等。

通訊的可靠性對配網自動化是至關重要的，由于縣城地域面積不大，可以采用載波、無線、有線或光纖通訊方式。光纖通訊的特點是傳輸速度快、容量大、不受干擾，可靠性高，是比較理想的通訊方式。通信的形式和功能可根據系統的實際情況確定，通信規約應符合部頒通信規約的要求。■