| 摘要：随着国民经济的发展，电力 事业不断的发展，人们的生活水 平也在不断提高，这就要求电力 事业不断提高供电质量和供电的 可靠性，加强电力系统配网自动 化的建设，从而满足当前用户用 电的需求。本文首先对电力系统 配网自动化进行概述，对电力系 统配网自动化的常见问题进行分 析探讨，进而提出相应的策略。 【关键词】电力事业 电力系统 配网自动化 建 设 问题 策略 目前，我国普遍存在电力输送能力不足 的局面，并且新能源的开发难度也比较高，而 配电自动化具有电网可靠性、安全性、经济性、 高效性的特点，其是采用先进的传感技术、测 量技术、设备控制技术来实现的电力应用系统。 针对配电自动化的发展，第一，实现了配电网 最优运行，达到经济、社会高效的目的；第二， 提供了优质、可靠的电能；第三，推动了新能 源的可持续发展，总的来说，配电自动化的建 设实现了太阳能、风能、地热能的统一入网管 理，其是电力工业的必然需求，不仅实现了智 能化的管理，也提高了能源的使用效率，配电 自动化建设是电力未来发展的方向。 1 当前电力系统配网自动化模式 1.1 电力系统配网自动化的集中智能模式 配网自动化的集中智能模式，是指通过 现场的断路器把检测到的线路故障信息传给主 站，通过主站的算法实现定位故障，并根据配 电网的实施拓扑结构将开关的断闸进行隔离故 障。当然，集中智能模式也充分考虑过负荷、 网损等因素，通过主站的计算原理，提出了合 适的负荷、网损等恢复方案，即通过控制开关 的方式进行负荷的转供，这种方式不仅能适用 于任何构造的配电网，也可以对多重故障的线 路进行处理，其配电网的集中智能模式具有以 下优点：第一，对于电力系统正常运行的方式 及出现故障时的运行方式，其可以实现自动优 化及灵活调度，并且可以按照操作人员的指令 进行选择预定的运行方式；第二，可以把用户 用电的电压、电流及开关量的数据，及时的传 至主站及控制中心，从而实现远程的遥控操作 并具有很好的上行、下行的通信功能；第三， 可以实现与配变计量监测终端、电压无功赔偿 装置等相兼容的功能，从而实现配网电压无功 自动控制功能；第四，电力集中智能自身具有 自动切除故障、自动判断故障点等功能，为了 使故障程度降到最低，采用与继电保护设备相 配合的方式，继电保护设备包括重合闸、备自 投及整定。集中智能模式是电力系统配网自动 化中较先进的配网模式，其适用于环网结构、 架空等线路中。 1.2 电力系统配网自动化的分布智能模式 配网自动化的分布智能模式，其是指通 过现场的开关监测的故障信息不传至通信系统 与主站系统，从而实现网络重构、自动故障判 定隔离的功能。分布智能模式的主要设备是通 过FTU 结合的断路器所形成具有重合功能的 分段开关，其设备可以分为分成电流计数型和 电压时间型，分成电流计数型是指通过开关开 断故障电流重合器的动作次数，从而确定故障 区域的方式，而电压时间型是指通过变电站的 保护重合闸出现故障电流到第二次出现故障电 流的时间来确定故障的区域，分布智能模式具 有成本低、不需要通信与主站系统参与的优点， 但是，由于受智能模式原理的限制，分成电流 计数型和电压时间型方式具有以下缺点：第一， 对电力系统、用户用电的冲击大，并且线路故 障处理、供电恢复速度较慢；第二，需要多次 改变变电站的速断保护定值和变电站的重合闸 次数；第三，缺乏对同一线路上的上重合器和 下重合器动作的选择性。除此之外，由于电力 系统网络重构后，需要改变开关重合器的整定 参数，对于多电源、多分支的复杂网络，其整 定参数的选择较为困难，因此，分布智能模式 只适用于简单的、可靠性较低、通信条件不完 善及不具备通信手段的网架结构，其主要原因 是对于双电源的供电系统，采用手拉手的线路 方式。 2 电力系统配电终端建设与运行现状 针对国家电网提出了智能电网计划，其 建设工程主要包括配电网网架建设和改造、配 电网自动化试点和实用化、分布电源的介入与 控制、配电网系统的互动应用等。受传统配电 系统运行模式的影响，智能配电网络管理方法 需有待改善，由于我国智能电网建设起步较 晚，当前，大多数地区为了实现电力系统配 网自动化，都在不断展开智能配电网技术的开 发，如沿海地区、中部地区、内陆地区等，如 在2011 年，陕西省电力公司就组建了关于智 能配电网关键设备技术创新战略联盟，不断开 发智能配电网技术，推动了智能电网的发展。 2.1 电力系统配网自动化系统的目标 根据电力系统配网自动化的实际情况， 电力系统自动化结构应采用“主站+ 配电终端” 的两层架构，自动化配电终端应采用网络型， 从而实现信息采集、遥控的电力系统，实现实 时的监控数据信息。为了实现配电通信系统的 安全性、可靠性和实用性，应加强城区配网网 架改造，如线路绝缘化率、开关无油化率应达 到100%，线路、分支箱、柱上变压器自动化 比例100%。应采用是电力通信技术、计算机 技术等先进的技术来建设高速、双向、实时监 测的配电通信系统，其规划目标应包括以下几 个方面：第一，以光纤通信为主，无线公网方 式为辅，实现10KV 配电站点通信，实现配电 通信接入网与骨干层通信网络对接；第二，完 善骨干通信网的网络对接；第三，完善配电自 动化终端通信需求，以工业级标准、环境要求 为基础，灵活设置配电通信终端设置，以便于 在安装和维护；第四，建立专用配电通信网， 实现配电网自动化系统；第五，建设电网调控 调控一体化系统，实现对智能电网的实时控制 和监测，提高电网调控的效率，实现对电网故 障的准确分析和判断，为故障的处理提供准确 的数据信息，确保电网调度的可靠性，以及故 障处理的准确性和及时性。当前电力自动化系 统已完成配网一次网架和线路改造， 2.1.1 馈线终端设备 馈线终端设备简称为FTU，其是一种户 外的柱上开关，具有稳定性强，集成度高、处 理速度快、安全性高、功能强大的特点，馈线 终端设备是一种DSP 数字信号处理技术、多 CPU 集成技术、高速工业网络通信技术结合 的嵌入式实时多任务操作系统，对于该系统的 通信方式，大多采用RS-232/485 的通信接口， 并且采用无线扩频、CDMA 等通讯方式进行 通信信道的扩充。当系统出现故障时，各开关 FTU 可以24 小时监测故障电流的变化情况， 并自动调节电流、电压的大小，确保配电网系 统安全运行。 2.1.2 开闭所终端设备 开闭所终端设备DTU 可以对电力系统的 电流、电压、功率因素的值进行采集和计算 若系统出现故障，DTU 可以进行故障诊断和 排除故障，确保系统及时恢复供电，其主要由 标准4U 半全机箱、32 位D 浮点型SP、26 位 A/D 转换芯片、可编程逻辑芯片、大容量存储 器等组成，对于开关所终端设备的通讯接口， 主要支持RS232/RS485 通讯接口和Enthernet 通讯接口。对于该终端的电源供电，DTU 可 持续工作24 小时，若一侧电源失电后，另一 侧电源可持续供电，只需要监控人员下发调度 命令，电源就可以自动停止放电，自动切换由 主电源供电。 2.1.3 配变终端设备 配电终端设备TTU 是一种操作团队+ 监 控中心模式的系统模式，实现了集计量、电能 质量监测、配变工况监测、无功补偿四项功能 一体化的模式，具有智能无功补偿、组网灵活、 工程简便的特点。一般情况下，配变终端设备 每一个区域内建立一个监控中心，按照作业半 径把工作团队划分成若干个小分队，负责区域 内电网的调控工作。智能电网调控系统实现了 无人值守的功能，也实现了一体化的电网调度， 符合我国智能电网快速发展的要求。 2.2 系统配网自动化系统运行模式的特点 （1）节省大量人力资源，管理模式相对 比较简短；能准确而全面账务电网运行情况， 快速而准确下达故障处理的命令。 （2）调控一体化系统设计是集调度和集 控为一体的。 （3）三级运行管理框架，分别是：调度、 集控和运行维护操作。 （4）系统的安全性和可靠性比较高，对 功能和责任分区的要求也比较高。 （5）多系统、多级别设置，互备功能的 扩展和提升。 （6）在正常情况下，各个系统之间独立 运行，如果系统出现故障，则调控完全可以接 替集控，而集控则可以接替调度中的SCADA 功能，完成电网运行的调控工作。 （7）集控系统不用维护，由调度系统统 一维护。 3 当前配电网自动化存在的问题 3.1 配电网自动化配电网网架设备存在的问题 和不足 有信道故障是指配网电力系统发生故障 之后，自动化管理系统能够根据自身存在的各 个子系统来控制开关，从而实现有故障处理模 式。有故障处理模式通过通信技术来实现对整 个区域数据的采集和控制。但是，当前有信道 故障模式在运行的过程中仍然存在诸多问题， 包括配网自动化系统不稳定；不能及时、快速 进行故障定位；不能及时找出故障原因。因此， 在配网系统发生故障时，其不能有效解决系统 中出现的故障。无信道故障模式是指通过线路 开始端的重合器线和线路上的分断开关形成相 应的配合，其主要采用集中判断的方式来确定 配网系统是否正常运行。无信道故障模式具有 快速准确故障识别、隔离恢复供电及保护的功 能，当系统出现故障，通过故障定位软件对出 现故障位置进行定位，从而排除故障，其中， 故障定位软件主要包括脉冲计数型分断开关、 重合器以及电压型分断开关等。在配网自动化 系统运行过程中中，无信道故障模式也容易出 现问题，由于无信道故障模式不能采用脉冲计 数型分断开关方式来断开短路的电流，但是， 其可以对重合器开关的故障进行有效记忆，从 而实现配网自动化系统。 3.2 配网自动化在运行过程中存在不足之处 虽然在有的地区配网自动化已逐步建设 和形成，但是，由于管理及技术水平的原因导 致对系统的维护管理跟不上，配网自动化未能 发挥实际功能。在日常的运行中还会不同程度 的存在设备稳定性、系统可靠性等问题，甚至 有的地方设备改造未及时跟上，导致线损率偏 高，电压合格率受影响。发生事故后不能快速 有效的隔离故障和及时恢复正常设备的供电， 主要体现在配网系统网路平台、通信网的支撑、 后台系统的功能配套等方面，要真正实现配网 自动化管理设备、隔离故障、支撑事故应急抢 修，还有很长的路要走。 4 电网自动化建设的策略 4.1 配网自动化系统建设的总方案 针对一个较大区域的复杂电网而言，应当 按照一个区域城市建立一个调控中心的要求， 按照作业的半径把区域划分成若干个不同的运 行维护范围。采用智能综合配变终端TTU， 实现智能配网自动化系统。 4.1.1 采用智能综合配变终端TTU，实现智能 配网自动化系统 在配网自动化系统建设中，应坚持以下 的构筑原则：第一，实现变电站24h 无人值班， 改变传统的有人值班模式；第二，对于系统调 控中心，应24 小时有人值守，采用不间断值 班的方式，确保配网自动化系统安全运行；第 三，针对维护操作站，只需要一个或两个人值 班，这就要求对配网一次网架和线路进行建设 改造，其主要对环网柜、柱上开关、电缆分支箱、 配电变压器进行建设与改造，对于配电自动化 建设，应遵循“统一规划、一次性建设”的原则， 采用分层分布结构，利用计算机网络技术、自 动化技术实现配网自动化，以信息交互模型为 基础，通过配电信息交互总线将EMS 电能量 管理系统、GIS 地理信息系统、用电采集系统、 PMS 生产管理系统实现一体化的集成功能， 对于配网自动化系统软件体系结构，应分为操 作基础平台层、支撑平台层、应用功能层，对 于基础平台层，应设计标准的UNIX 操作系统 和Oracle 数据库，而支撑平台层主要包括分 布式系统开发和运行中间件、基于CIM 的数 据库中间件平台和图库一体化管理中间件，而 应该功能层主要建立在支撑平台上，实现主站 系统对SCADA、FA 等配网监控系统的应用分 析和判断，配电网自动化建设与改造不仅方便 了调控人员对电网运行的调控的维护，也提高 了电能的使用效率。 4.1.2 对调控人员的要求 第一，在运行调控和维护管理方面，调 控人员主要负责的是电网的运行调控以及对电 力设备日常运行情况的实时监测、远程遥控操 作等等、当调控命令下达到维护操作站时，相 关的管理人员应当按照命令的要求开展电力设 备运行状态的检测、消缺以及现场操作、故障 应急处理等工作；第二，系统配网自动化系统 管理模式，调控中心的管理人员不仅要根据电 网运行的实时数据信息制定科学高校的调度运 行技术，而且还要掌握电力设备的实时运行状 态，若系统一旦出现运行故障，应及时下达故 障处理的命令，及时排除影响电网正常运行的 故障。智能系统配网自动化系统不仅可以提高 电网运行的经济性，也可以大幅缩短故障的处 理时间。 4.2 系统配网自动化系统的关键技术 4.2.1 灵活的运行调控管理策略 电网调控人员电网运行的监测和操作控 制需要由不同专业技术水平的电网调控人员共 同来完成，为了更好满足不同专业技术水平调 控人员在管理上的要求，应建设基于配网调控 一体化的管理模式，并采用责任分区等方式， 实现配电网的运行调控管理，在管理模式调整 方面，应统一整合管理，包括调度员、抢修指 挥席、自动化人员等，针对配网自动化的工作 流程、管理制度、人员职责和配置，应建立一 套完整的调整方案，采用集约化、专业化、精 细化的管理方式，实现配电网运行、维护、维 修信息化、一体化管理，从而提高配网管理水平。 4.2.3 智能监控技术 当前，大多数电力系统实现了对电网运 行过程中重要数据信息的实时监测和控制，但 是，不少的子系统都是独立完成对电网运行的 监测和控制的，如SCADA 电网数据采集与监 测系统，具有四遥功能和用户监控功能，其不 仅可以对电网进行实时监测，也可以对异常波 动、跳变和抖动进行监测和记录，通过高级模 块对中药数据信息进行分析后，最终得出电网 系统运行的异常运行情况，SCADA 设备改变 了对配电网运行情况心中无数和必须派人现场 检测操作的状况，以达到供电安全性、可靠性 的目的。智能电网控制系统是与多个子系统相 互连接的，如PAS、SCADA 子系统，通过在 配电架空线路分段、联络处安装负荷开关或在 电缆线路的开闭所、配电室环入环出点上装设 环网开关，并且在安装负荷、环网开关现场装 设监控终端（FTU、RTU），通过通信设备与 配网监控中心（即配调中心）的计算机系统相 连接，若线路发生故障时，通过现场监控终端 采集故障信息并将其送到监控中心，由监控中 心的计算机系统分析判断出故障段，然后发出 一系列的分合闸指令来实现故障处理功能。同 时利用这个通信系统和监控中心，实施对整个 配电网各节点、设备和中压用户的SCADA 四 遥功能。 4.3 与管理提升相结合，逐步提高应用水平 以电网GIS 系统为基础，深化技术应用， 实现以PMS 为源头的设备新投异动流程，遵 循“源端维护、源端转换、信息共享”的原则， 通过信息交互总线向配电自动化系统提供实 时、准确的配电网络GIS 系统图模和PMS 系 统相关台帐资料。 将电网GIS 系统作为图形的源端系统， 将七种专题图形、设备拓扑连接发布至配网自 动化系统。导入的配电设备需在PMS 系统以 及电网GIS 系统中建立完整、无误、统一的台 帐信息对应关系，并具有规范唯一设备编码。 利用EMS 系统将生成的输电网图形、模 型发布至IEB 信息交互总线，共享给配网自动 化主站系统。在配网完成主配网模型拼接，形 成完整的主配网模型和拓扑。 利用配电自动化系统发布配网通道工况， 共享给光通信传输网管系统，从而实现ONU 及终端工况的多级联动分析，提高故障的定位 效率。 利用配电自动化系统通过总线将营销系 统台区配变编码、用电采集系统中配变的实测 电气量与DAS 系统配变模型相统一，在配网 中实现了高压、中压及低压侧设备信息的完整 衔接。 5 结束语 电力系统配电自动化的建设在电力企业发 展中具有重要意义，配网自动化系统的应用能 显著提高供电质量和供电可靠性，有效的进行 故障的定位，及时的处理故障及恢复供电系统。 参考文献 [1] 毛军. 关于电力系统中配网自动化技术探 讨[J]. 电源技术应用,2013(02):367. [2] 哈长发. 电力系统配网自动化技术应用分 析[J]. 科技创新与应用,2013(31):157. [3] 黄兢诗. 县级供电企业配网自动化的研究 和应用[D]. 华南理工大学,2012. 作者单位 国网四川省电力公司乐山供电公司 四川省乐 山市 614000 |
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