李文晖

（珠海供电局，广东 珠海 519000）

浅谈珠海配电网自动化规划和实践

李文晖

（珠海供电局，广东 珠海 519000）

分析了目前行内实施配网自动化面临的问题，对各环节的问题提出了对应措施，介绍了配网自动化改造过程中应关注的技术及管理问题，为推动珠海配网自动化的实施提供建议。

配网自动化；SCADA；GIS；一次设备；自动化终端；可靠性

1 概述

随着珠海经济的快速发展，珠海配电网规模进一步扩大，珠海供电局配网生产运行部门的压力逐年增大，故障处理和运行维护效率不高等运行管理问题将日益突出。珠海有必要加快开展配电自动化工程建设，提高配电网供电可靠，提高配电网的运行和管理效率，通过电网改造对提高城市配网自动化技术与可靠性至关重要。

2 配网自动化系统的架构

由于过往配网自动化发展过程中，整体认识定位不明确，目前关于配电自动化系统应用主体缺少整体的规划，导致后期的应用没有具体的受益者。珠海配网自动化建设应根据实际需要，建设一体化的配网自动化系统体系结构，主要包括如下三大子系统：配电地理信息系统（GIS）、配电SCADA系统、配电管理系统（DMS），建设集成为平台统一、高效灵活、信息共享的信息系统。

3 配网自动化系统的建设原则

配电自动化主站将升级改造，安装调试实现和各区局配网工作站通信调试，升级配电自动化系统按照IEC61968/61970的标准, 通过OSB总线从配电GIS系统导入配网设备参数和模型参数，统一建模并确保数据的唯一性；新的配电自动化主站系统采取有效的技术措施实现与调度自动化、大客户负荷管理及配变监测系统、GIS系统、配电MIS系统、营销管理系统、电能量计量遥测系统及实时数据中心的信息的交互、共享。

基本功能包括支撑平台、配电SCADA、馈线故障处理、WEB发布、数据交互等。主站可基于网络拓扑和负荷分析，根据线路不同的网架结构，配合变电站保护装置、配电开关和自动化终端等设备实现自动化快速故障处理；实现快速故障处理功能，利用配电自动化系统及地理信息，对电网运行状态进行分析，给出事故抢修处理方案，对于故障影响的可恢复供电的用户，综合设备的转供能力，智能给出恢复供电的决策方案，并可以自动或半自动的方式恢复供电。同时实现抢修车辆的智能调度；完成用电调度OMS及OCS功能模块的配置，可以实现运行风险管控、保电运行管控、有序用电等功能。

4 配网自动化技术现状及对策

4.1 配电网一次设备

中压配电网一次设备主要包括室内开关站、带开关电缆分接箱、不带开关电缆分接箱、室内配电站（配电房）、、柱上开关等，配网自动化实现的就是要对这些设备进行监控，这类设备需配置电动操作机构并设计有PT、CT，并预留自动化终端设备、配置通讯模块安装位置，但目前，珠海大部分原有设备均不能满足要求，需配合自动化项目进行同步改造，因此成为实现配网自动化的一道难关，需在自动化规划时需根据珠海配电自动化建设的特点，建立配电自动化系统技术条件、性能规范、测试方法、管理制度等相关标准制度，同时珠海属于潮湿多雨地区，建议考虑设备全生命周期管理要求，自动化终端设备应备有除湿防潮功能措施以提升设备运行环境，提高设备的使用寿命。

图1 配电房自动化终端

4.2 配电网自动化终端

4.2.1 配电房自动化终端设置

配电房自动化终端指安装在户外开关箱和室内开关站、配电站的配电自动化终端，简称DTU。其主要功能是：监测线路开关的开关位置、A/C相电流、零序电流等；在线路发生故障时，将监测到的故障信息传送给配电自动化主站，由主站通过对相互关联的多个配电自动化站反馈的故障信息，由主站判断故障区域，当配电自动化终端收到主站下发的遥控命令，对开关进行分、合闸操作，完成故障的隔离，配电房自动化终端典型设置参见图1。

4.2.2 馈线配电终端设置

馈线配电终端指安装在架空线路上，实现架空线路开关自动化功能的配电自动化终端，简称FTU。架空线路主干线联络及分段开关设置馈线自动化终端，实现馈线自动化功能。单环网型架空线路和多分段n联络型架空线路上馈线终端的典型设计图例如图2、图3所示。

4.2.3 用户侧馈线自动化终端（FDR）的设置

针对架空线路，可在用户侧负荷开关或断路器上加装用户侧馈线自动化终端FDR。对于负荷开关的支线，用户侧发生单相短路故障时，自动化终端根据零序电流判据控制负荷开关分闸，直接切除故障，变电站10kV出线断路器不分闸；用户侧发生相间短路故障时，变电站10kV出线断路器分闸，自动化终端在监测到线路失电后控制负荷开关分闸，对于投入重合闸的线路，重合前分界负荷开关已将故障隔离，重合成功，对于不投入重合闸的线路，由配电自动化系统控制10kV出线断路器合闸，恢复供电。对于断路器开关的支线，用户侧发生单相接地故障或相间短路故障时，自动化终端控制断路器分闸，直接切除故障，主干线及其他分支线没有影响。

图2 单环网型架空线路

图3 多分段n联络型架空线路

4.2.4 带通信功能故障指示器设置

带通信功能故障指示器安装在电网设备上的实用配电终端，目前常用分为电缆型故障指示器、架空线型故障指示器，通过配电网故障检测和定位系统FLS,能对电网线路智能判别、实时故障提示、自动复位等功能，是配电自动化系统中实现两遥（遥测、遥信）功能的自动化终端，通信模式采用GPRS/GSM。因带通信功能故障指示器综合造价较经济，目前珠海已通过立项改造，对大部分公用线路通过故障指示器实现故障快速定位的功能。

4.3 配网自动化后台系统

4.3.1 主站建设改造存在的问题

目前珠海配网自动化系统采用“主站+子站+配电终端”的三层结构，根据珠海智能电网总体发展规划，原有的配网自动化系统已不能满足未来发展需求，因此应对系统进行全面升级，完善负荷预测、配电运行与潮流计算、网络重构、操作仿真、分布式能源接入、状态估计等功能，并实现配网各相关系统的数据信息交互、共享。

建议在主站系统升级过程中，应避免脱离现状，不注重系统整体盲目追求规模、推行新型设备，而忽视了电力系统可靠、稳定性，致使配网自动化系统可靠性、稳定性的降低。

目前，珠海局现基于ArcGIS平台开发的配电GIS系统实现了配网设备、线路及图形的静态管理，配网主站建设应首先实现配电GIS系统与配网自动化SCADA系统统一建模并确保数据的唯一性，这是后期实现二者数据及图形共享的首要条件。

4.3.2 子站建设现状

配网自动化子站是介于配网自动化主站与自动化终端之间的信息交换和处理的中间站。配网子站是设在变电站的独立工作的自动化设备，目前，珠海通过前期配网自动化系统建设，共建设有9个配网子站。

4.4 配电自动化通信系统

通信系统是配电网自动化系统中不可或缺的重要组成部分，目前配网自动化系统通信目前采用多种通信技术组合，包括光纤专网、无线专网、无线公网、中压配电线载波等。珠海目前在具备实施条件区域结合一次配套建设光纤通信通道，通过各自动化子站与自动化终端间的通信，实现三遥监控，但珠海部分核心城区受现状条件限制，通信光缆建设困难大、投资大、维护困难，因此采用无线通信方式与配电主站进行通信。

建设应考虑多种通信方式相结合的配电自动化通信系统。在充分利用现有电力通信网络基础上，采用多种通信方式，逐步建设和发展配电自动化通信网络。在配电网改造建设时，结合中长期通信需求，可逐步扩大和发展配电自动化通信专用网络建设，以方便后期系统的接入。

5 配网自动化的综合性评价

（1）提高供电安全水平及可靠性

通过系统集成和信息共享，为各应用部门提供及时、正确、一致的图形及数据资料。有效减少配电网运行维护人员误操作。实时监测配电设备运行工况，及时发现危及供电安全的问题，避免现场操作时的接近高压、暴雨、大风、蹬杆等不安全因素。提高对配电网的运行监控能力，实现配电网故障的快速定位、隔离和恢复，缩小故障影响范围，提高故障处理速度，减少配电网故障停电时间，缩短停电检修时间。

（2）提高电网管理效率

配电自动化系统为配电网运行部门提供了快速、正确的各类统计报表、查询手段和配电网监控手段，能够有效节省工作时间，提高工作效率。

以珠海局唐家湾区域为例，该区域2015年预计有192台柱上开关和789面开关柜台开关实现配电自动化。假设故障时正确动作的自动化开关占实现自动化开关总数的比例为0.2。设配电运行维护部门到现场查找及隔离一次故障，按照5个人（包括检修与调度配合）、1台车计算，费用约0.6万元（1000元/人工、车）。设在自动化覆盖范围，故障处理的费用为非自动化条件下的50%，可得出年度自动化系统节省的故障处理检修费用约为：

（192+789）×0.2×0.6×（1-0.5）=58万元

同时实现以遥控为基础的开关远动操作，减少了开关操作、运维人员的数量。按照每个供电所减少一次开关设备操作、运维人员2人，4.5万元/人/年估算：每年减少人工费用约2×4.5=9万元。

（3）提高经济效益

配电自动化系统带来的直接经济效益主要包括因提高供电可靠率而增售的电量和自动化条件下节省的人工设备费用。但由于新增大量配电自动化设备，同时需增加维护人员及维护费用。另外，售电量的增加也会对GDP增长产生一定贡献。据统计珠海市单位GDP电耗约594.6 kWh/万元。按照平均每年增售电量91万kWh估算，则由于配电自动化系统的实施：每年增售电量对GDP的贡献约1530万元。

（4）社会效益

供电企业从事着具有社会公益性的事业，承担着向社会供电的责任和义务；不断完善自身的服务观念和服务水平，是必然要求。同时，供电企业的不断发展与服务质量的提高，也将对社会的发展和人民生活水平的提高起到促进作用。

综合以上观点，建设配电自动化的目的和意义包括以下几个方面

（1）减少停电时间，提高配电供电可靠性，提高用户服务水平。

（2）提高配网运行和管理水平，优化配网运行方式，降低线损水平。

（3）扩大电网监控范围，实现配网有效管理。

（4）提高电能质量，满足社会、经济、人民生活对供电质量的要求，提升客户满意度。

（5）适应智能电网的发展方向。

结语

通过配电自动化建设，能够从一定程度上提高配电网的供电可靠性，对于提高配电网运行管理水平具有重要意义。综上所述，珠海应尽快开展配电自动化系统建设，促进配电网系统的数字化和信息化，为建设智能配电网奠定坚实的基础。配电网建设应结合配电自动化建设的需求，提出对配网的典型设计、设备选型等方面的要求，有效的避免重复改造，同时，配网自动化建设采用的二次设备，需要具备高度的安全性及可靠性各设备开发企业应不懈努力提高安全可靠性，否则成为供电可靠性提高的阻碍。

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