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配电管理与配电自动化系统实施中的关键性问题分析

作者：陆翔黄权飞张云峰日期：2015-01-20 09:17 来源：《电子制作》

国网浙江嘉善县供电公司浙江嘉善 314100

【文章摘要】
为了解决实际配电管理过程当中所出现的问题，我国已经广泛采用配电自动化系统进行配电管理，但是由于配电自动化技术设备的科学有效性还有待进一步完善。因此本文提出了配电系统自动化的基本模式以及其应用功能，对于配电管理以及配电自动化系统实施中的具体观点和注意事项进行了讨论。
【关键词】
配电管理；配电自动化系统；关键问题
当前，配电自动化系统在我国许多地区已经不再是一种理论探讨，而是一种实践。因此，本文对于配电自动化系统实施过程当中所存在的实际问题，从工程运用的角度对配电自动化与配电管理系统的关键技术问题展开探讨。
1 配电自动化与配电管理系统
尽管配电系统自动化的功能不尽相同，但是从本质上而言，都归结于五个方面，也就是负荷管理、SCADA、故障管理、设备管理/ 自动绘图/ 地理信息系统（AM/ FM/GIS）、配电网高级运用软件。如图1 所示：
图1 表述出了DA/AMS 的5 个基本应用模块以及他们之间的关系，这五个部位的组合构成了配电系统的运用。以故障管理作为切入点，故障管理和SCADA、配电高级应用当中的故障隔离定位软件相结合构成了馈线自动化（FA）功能；故障管理和AM/FM/GIS 相结合构成了故障检修GPS 定位管理功能。
在图1 当中虚线右边SCADA+FA+ 负荷控制构成了配电自动化（DA）功能；在虚线左边AM/FM/GIS+ 负荷管理+ 配电高级应用软件构成了配电管理系统（DMS）功能。
2 配电SCADA 与DA
同输电网的调度自动化系统相似，配电网的SCADA 同样也是配电自动化的基础，只是数据采集的内容具有差异，其目的也具有差异。配电SCADA 针对变电站以下的配电用户以及网络，其目的是为DA/DMS 提供基础数据。但是，单单是配电SCADA 的三遥功能，并不能称为配电自动化系统，只有在配电SCA-DA 基础上增加馈线自动化（FA）功能后才能称为配电自动化系统。
馈线自动化的基本功能应该含有馈线故障的自动隔离、自动恢复、自动识别。配网故障诊断是一个十分复杂的问题，由于配电网实际情况以及故障情况有所差别，其诊断的步骤和方式也存在差异。诊断方案应当适用于以下情况：
（1）适用范围：小电流接地系统或者中性点不接地系统。
（2）故障类型：两相接地故障、单相接地故障、两相故障以及三相故障。
所以，为了实现DA 的功能，配电SCADA 除了能够采集正常情况下的馈线状态量之外，还应该对故障期间的馈线状态进行正确的捕捉。除了能够进入人工远程控制以外，还应当能够对馈线设备进行自动控制，从而完成故障的自动恢复以及自动隔离。
3 地理信息系统（GIS）和面向电力系统的实时GIS 平台
因为配电网供电设备点多面广，而且依据地理分布，所以，对其管理不能离开地理信息。常规的地理信息系统由GIS 软件包、数据库以及计算机硬件而组成。可以完成一般的编辑、管理功能以及图形制作和关联分析、空间数据分析。建立在GIS 基础上的设备管理系统一般称为AM/FM/ GIS 系统。这种由常规GIS 构成的设备管理系统，包含了很多电力系统拓扑结构分析需要的地貌信息、地质，因此会致使资源被浪费。而电力系统分析又对实时性要求十分高，所以，需要一种面向电力系统的实时GIS 平台作为配电自动化/ 配电管理系统的基础平台。这种平台应该以地理图形为静态背景，将电力系统的动态图形以及动态数据叠加在上面并结合成有机的整体，便能够实现实时的GIS 平台功能。此种平台的基本结构，如图2 所示：
图2 实时GIS 的基本结构
4 负荷控制与负荷管理
调度自动化系统的主要任务是安全经济供电，而对于负荷的管理以及控制则是配电自动化系统的主要目的。随着电力系统的不断发展和进步，传统的以限电为主要目的的负荷控制系统的发展已经无法适应于目前的形式了。由于电力的供求不平衡关系已经倒置，如今的主要问题是将供电管理好、真正做到“你用电，我用心”，最大程度地满足工农业生产及人们生活的需要。
所以，传统的负荷控制系统应当向负荷管理层次上进行发展，成为配电管理系统的一部分。很多电力公司都有一套负控系统，如何在新上的配电自动化系统中利用负控系统的资源以及如何将负控功能升级为负荷管理功能，是一个十分有意义的课题。
原有负控系统的硬件设备可以和新的配电自动化系统有机结合，信息共享，功能上的扩展，如图3 所示：
图3 配电负荷管理功能
5 通信方案的选择
配电通信是配电自动化系统的一个十分重要的环节，由于配电网终端节点数量巨大，给通信方案的选择带来了困难。配电系统中可能涉及的通信方式有有线、无线、光纤、载波等。对于通信方式的选择应该按照用户的具体情况进行选择。
有线方式有电话线以及专线两种。电话线方式设备投资相对比较低，可靠性以及实用性也比较低，由于电话线架设备十分便捷，广泛适用于实时性要求不高的配电终端。专线方式可靠性和实用性都比较好，适合实时性要求比较高的配电终端设备，缺点是需要架设专用通信线。
无线方式有普通电台以及高速智能数传电台两种。普通电台已经广泛用于负控系统，优点是投资少，缺点是可靠性较低。高速智能数传电台通信速率高，频点可以复用，支持X.25 协议，具有路由选择功能以及主动上报功能，适合于配电自动化系统，缺点是价格较高。
光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式两种。光纤通信的主要优点是通信容量比较大、抗干扰能力比较强，并且损耗小。缺点是价格比较高。光端机方式适合于容量大的站点，成本也比较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端口，并能够将多个配电终端设备信号经编码复用方式公用一对光纤，有效地降低了成本。除此之外，如果多模光缆能够满足配电新系统的距离要求，选用多模光缆也比单模光缆通信成本低很多。所以，光纤通信方式在配电自动化通信系统当中有着广泛的应用前景。
6 开关设备与FTU 的配合
开关设备是配电网自动化的主体设备，它用于配电自动化的智能开关与传统的开关设备有很大的区别，传统开关设备的控制回路往往不能够满足于自动控制的需要。为了满足配电自动化所需要的故障识别以及隔离等功能，开关设备必须具备故障识别能力以及控制能力。
用于配电自动化系统的开关有两种，一种是自动重合器，其本身具有故障电流的识别能力以及操作顺序控制能力，另一种是与FTU 一体化的智能负荷开关。
采用依靠重合器时序整定的方法实现馈线自动化功能，其优点是不需要通信系统的配合，与FTU 一体化的智能负荷开关，通过FTU 采集故障信息，经通信与计算实现馈线自动化。它的好处是对线路冲击比较小，比较适合用于小电流接地方式，但是需要通信系统与其进行配合。这种方法比较适合于中国的实际情况。
7 结束语
配电系统的自动化管理不但能够让系统安全可靠的运行，而且还能在低耗的同时达到高效的效果。并且配电自动化与配电管理是城市网络安全的需要，在配电系统的各个部件和性能中，合理地应用和分析了不同技术带来的不同的效果，分析不同的配合能带来的不同的总体效果。目前，对配电系统自动化的实施必须考虑系统的整体性，重视系统的集成，有步骤，有阶段地实施，努力探索出一个适用于我国运用的配电自动化系统，希望找到一个将先进技术应用到我国实际用电网络中较为贴切和合适的手段。保证我国电网安全运行需要。
【参考文献】
[1] 牛培峰, 刘振平, 尹昌新等. 配电管理及配电自动化系统实施中的关键问题[J]. 电网技术,2012， (11):37.
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[3] 陈伟. 配电管理及配电自动化系统实施中的关键问题研究[J]. 数字化用户,2013,(26):78.
[4] 胡冉. 配电管理及配电自动化系统实施中的关键问题[J]. 科技经济市场,2012,(5):179.
【作者简介】
陆翔（1962.2—），男，浙江绍兴人，工程师/ 高级技师，主要从事变电及配网技术、项目管理工作。
图1 配电系统自动化的功能