浅谈配网自动化建设

　　摘要：本文在深入研究分析国内外配网自动化技术发展背景的基础上，首先分析了配网一次系统的网架结构对实施配网自动化的影响本文重点对配电自动化系统的功能进行了较全面的分析，包括开关设备、环网柜、TTU、配电网SCADA系统、GIS系统和馈线自动化系统。实践将会证明该系统功能完善，使用方便，完全满足实际需求，可进一步提高供电企业的管理水平。

　　关键词：配网;自动化;建设

　　Abstract: based on thorough study analysis with nets automation technology development at home and abroad on the basis of the background of, first analysis of the distribution network, a system of grid structure on the implementation of the influence of the distribution network automation emphasis on the distribution automation system to the functions of the comprehensive analysis, including the switch equipment, ring net ark, TTU, power distribution network SCADA system, GIS system and feeder automation system. Practice will show that the system is the perfect function, use convenient, completely meet the practical needs, can further improve the power supply enterprise management level.

　　Keywords: distribution network; Automation; construction

　　中图分类号：TN830.1 文献标识码：A 文章编号：

　　一、概述

　　1.配网自动化概念

　　配网自动化(DSA Distribution System Automation)或者配电自动化，由中国电机工程学会城市供电专业委员会在《配电系统自动化规则设计导则》提出的关于配电系统自动化的定义为:“配电系统自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息及厂集成,构成完整的自动化系统,实现配电系统正常运行及事故情况的监测、保护、控制用电和配电管理的现代化。”这一定义包含的内容相当广泛,它指出了配电系统自动化是一个信息集成系统,包含了配电网有关所有管理和控制功能。而国家电力公司在《10KV配网自动化发展规划要点》中关于配电系统自动化的定义为:“利用现代通讯和计算机技术,对电网在线运行的设备进行远方监视和控制的网络系统。它包含10KV馈线自动化、开闭所和小区配电所自动化,配电变压器和电容器组等的检测自动化等。”

　　2.当前我国配电网存在的问题

　　配电网的发展是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的, 由于城市规划与电力的条块分割, 形成了不相适应配电网结构, 使配电网规划及发展不适应城市的需求, 突出反映在如下几点：

　　2.1.配电网络电源点落后于城市建设的发展, 由于城市规模和商业的建立, 电源点容量及电能输出受到限制, 尤其是配电电线的传输通道。

　　2.2.改革开放以来, 城市建设速度迅速, 负荷增长率高, 但电力配套建设不及时, 输电线半径小, 线路长, 瓶颈效应比较突出, 出现卡脖子现象严重, 电能输不出去, 往往因此而发生停电事故。

　　2.3.出线通道影响与城市规划不相适应, 有的地方改用地下电缆, 施工及投资不允许, 采用架空导线环境, 条件受限, 有的采用绝缘导线, 网络复杂较为普遍。

　　2.4.早期建设的线路导线细、年久失修, 高能耗设备多, 线损率高, 由于导线半径小及无功缺额较大, 合线损损耗大, 个别地区配电网损耗达到30%, 一般地区在l5%～20%, 造成能源大量浪费和环境污染。

　　2.5.供电不可靠因素增大, 由于配电网投资不足, 设备老化和技术性能低劣, 供电事故频繁, 往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。城市繁华地段, 重要场所的用户停电, 影响社会治安及经济市场。

　　2.6.电网结构复杂, 环网联络接点较多。

　　2.7.城市电网改造涉及面广, 要求较高, 停电难度大。

　　因此, 城市配电网实现自动化是一项综合性的工程, 最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点, 具有较好的城市规划及电源路径的分布, 有较为可靠的一次、二次设备, 城市建设的规模和经济的发展对配电网提出了较高的要求, 各级部门都给以了充分的重视, 方案确定要可行, 在资金上投入到位, 形了一种较好的外部环境。

　　二.介绍配网各个设备以及自动化的方向。

　　1.开关设备

　　衡量配电系统现代化的一个重要标志是设备的无油化程度。因为用油作绝缘和灭弧介质，时刻潜伏着火灾和爆炸的危险，且检修维护工作量大，不适应故障自动定位和负荷自动调整中的频繁合分。回顾开关设备的发展史，人们在灭弧介质和熄弧方法的寻求和探索上走过了曲折的里程。目前为止，真正能立足市场、广为应用的断路器无不是真空或六氟化硫作灭弧介质的断路器，这是由于他们电寿命长、可以做到少维护或不检修的必然结果，也是配电开关设备要自动化、现代化的必然结果。

　　开关设备按照灭弧介质分为真空、六氟化硫、空气、油。其中值得推广的是真空开关，它包括真空断路器、真空负荷开关、真空接触器、真空重合器和分段器等。真空介质强度高，不存在介质劣化问题，而且不需要冷却电弧技术措施和控制灭弧介质流动的强制措施，使用寿命长。无油化配电开关另一主要品种是六氟化硫开关，六氟化硫气体无色、无味、无毒、不会燃烧，化学性质极其稳定，在常温下不与其他材料发生化学反应。六氟化硫不仅是非常好的绝缘气体，而且是一种性能极佳的灭弧介质。大约在2000k的温度下，六氟化硫有较高的比热，相应地具有较高的热传导性能，因此能促使弧隙中绝缘强度在电弧熄灭后能快速恢复。

　　配网自动化建设中，无论是柱上开关还是开关柜，都使用真空开关或者六氟化硫开关，部分还加上遥控功能，为以后调度实施远程遥控打下基础。

　　2.环网柜

　　环网柜采用了成套技术，把开关设备作为一个整体来考虑，既考虑了电网在整体上对开关设备的要求，又考虑了开关及其他电气原件之间的相互配合。因而适应性更强，构成上更科学、使用更可靠，可大大缩短安装、调试时间，减少元器件在安装调试过程中可能出现的失误，较之单个原件，本身就代表着更高一级的技术水平。城市乃至乡镇，要求供电设备占地少、投运快、可靠性高、抗污染、低噪声、不可燃等。参照《中国南方电网城市配电网设计导则》，优化配网结构就要改造配网网架，向“2-1”“3-1”两供一备、三供一备的接线方式改造，因此环网柜是10kV线路构成环网的必备设备之一，可以实现多电源供电，减少线路故障造成的停电影响，提高供电可靠性。环网柜的自动化、智能化程度越来越高，可以满足这些要求。

　　3.配电变压器与TTU

　　变压器是高压电能到达用户的最后一个设备，配网自动化需要对配变实施24小时监控，TTU就是装设在配变旁检测变压器运行状态的终端装置。TTU用于对配变的信息采集和控制，它试试检测配变运行工况，用以完成传统的电压表、电流表、功率因素表，以及负荷指示仪和电压监视仪等功能。他能与后台设备通信，提供配变系统运行控制及管理所需的数据。一般要求TTU能实时监测线路、柱上配变或箱式变的运行工况，几时发现和处理事故等紧急情况，就地和远方进行无功补偿，实现有载调压的自动调压功能。TTU与配变的结合是提高配网安全、经济运行的有力工具。

　　4.配电网SCADA系统

　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。它应用领域很广，在电力系统中，输电SCADA 系统应用较早，近几年，随着城乡电网改造和配电自动化建设的需要，SCADA 系统被引进到配网监控中。

　　它作为能量管理系统(EMS系统)的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分.在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用

　　5.GIS系统

　　城市配网管理地理信息系统是以地理信息系统(GIS)为平台，实现地理空间信息和电力生产信息相互集成的综合应用系统。作为基础平台的GIS是利用计算机图形和数据库技术来输入、存储、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及其属性数据的计算机系统，是融地理学、计算机科学，空间科学等于一体，集成多种空间分析模型的综合性的高新技术。GIS的最大特点是将地图信息、文字、图形、图象、图表信息于一体，把属性信息、电网接线图信息、工程图信息、实时SCADA信息紧密结合起来，同时将负荷管理信息、营销管理信息和配网自动化信息接入到系统中来，成为配网信息管理的基础平台。在此基础上，建立跨平台，跨应用领域的、综合的各种应用系统实现电力系统配网管理的自动化、智能化，提高工作效率和服务质量，为实现供电企业现代化管理打下基础。

　　5.1.GIS公用基础平台建设

　　由于电力生产信息是以地理图形、电网逻辑图形、文字及数据信息来描述的，因而GIS公用基础平台必须具备在地理图形信息辅助下的智能化图形管理及与配网图形信息耦合的设备管理等功能，具体来说就是建设一个基于分布式图形处理技术的分布式配网生产信息综合管理系统。?

　　GIS公用平台建设阶段的主要任务就是以1∶500的基础地理背景数据为基础，融合其他多种比例的地理数据来管理城市配网中不同电压等级的设备图形数据和台帐数据，实现快速高效地输入和更新配网图形数据和台帐数据，同时能够根据资产和管理的划分对输入的大 量数据进行维护，确保各种数据的完整性和正确性。主要包括地理图编辑、图元编辑、站所图编辑、单线图编辑等基础模块，以及与调度SCADA、DMS、负控、客户服务中心、营销管理、电能量计费等系统的接口模块。

　　5.2.GIS专业应用系统建设?

　　专业应用系统建设阶段的主要任务是在GIS基础平台基本建成的前提下，统一管理和协调管理信息、实时信息等配网数据信息，建立相关的专业应用，并将这些专业应用正确部署到各个专业部门。?

　　配网数据信息中管理信息]包括用户信息、设备信息、线路信息、检修信息、巡视信息、勘察信息、报修信息、图纸信息、模拟操作、通讯信息等内容;实时信息包括SCADA、DMS、集抄信息、负控信息、综合测试仪等内容，基于上述数据的采集、处理与分析，专业应用系统建设阶段将建成配网运行与检修管理、配网两票管理、配电资产管理、工程辅助设计、概预算管理、调度管理、电力通讯管理等专业系统。

　　三、结束语

　　配网自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益。配电自动化建设是一项系统工程，所以要在按照电网建设规划的前提下，因地制宜，积极采用、合理选用、推广应用配网自动化系统。

　　我国配电网目前的管理技术相对国外比较落后,在电网自动化高度发展的今天,形成了明显的反差。但是随着改革开放,人民的生活逐步提高,用电的需求迅猛增高,配电网的结构越来越复杂,对可靠性的要求越来越高,如何提高设备管理，如何快速排除配电网的故障、立即恢复非故障区的供电,成为配电网发展的当务之急。本文主要做了以下两方面工作：

　　1. 深入分析了配网自动化的意义和迫切性。

　　2. 本文对配网相关设备现代化进行了研究，分析各个设备的特点和发展方向。

　　3. 提出了馈线自动化的相关方案。

　　参 考 文 献

　　[1] 徐腊元.配电网自动化设备优选指南.北京：中国水利水电出版社，2004.

　　[2] 王士政.电网调度自动化与配网自动化技术.中国水利水电出版，2003.

　　[3] 王明俊、于欠铿、刘广二，配电系统化及其发展，2006.