云南电网有限责任公司昆明供电局 杨云溪



配电网自动化系统的应用研究

云南电网有限责任公司昆明供电局 杨云溪

【摘要】随着供电需求的不断增加，传统配电网系统已经逐渐显露出了诸多问题和弊端，已无法满足社会及经济发展对供电质量的高要求，急需通过配电网自动化系统的应用来改善目前的供电现状，以提高供电质量及供电可靠性。文章以某城市配电网系统为研究对象，分析配电网自动化系统的具体应用思路及方案，具有一定借鉴价值。

【关键词】配电网；自动化系统；应用

近些年，随着社会经济的发展，人们对供电质量的要求越来越高，迫切需要通过应用各项技术或者采取各种措施来提高供电可靠性，其中，配电网自动化系统的应用与建设就是提高供电质量的有效途径之一。配电自动化系统可以说是电力系统智能化及现代化发展的必然趋势，其融合了计算机、电子、地理信息等多项技术于一体，实现对配电网系统运行状况及事故情况的远方监测、保护控制、故障隔离、网络重构等。从而保证配电网运行效率、减少配电网故障机率、提高配电网供电质量及供电可靠性。虽然配电网自动化系统是我国电网未来发展的必经之路，目前也取得了一定的成效，但由于我国配电网自动化系统建设起步较晚，在配电网自动化系统的研究与应用方面必须存在着诸多的不成熟，还需要作进一步深入探究，以促进我国配电网自动化系统的建设与发展。配电网自动化系统的应用严格为讲分为两种类型，一是配电网自动化系统的新建，二是配电网自动化系统的改造。其中，基于配电网自动化系统建设成本及整体效益考虑，多以配电网系统的升级、改造为主。因此，文章主要结合某城市配电网实际情况，提出具体的配电网自动化系统的改造应用方案，可为类似情况的配电网自动化系统建设提供一定的参考。

1　某城市配电网现状

从2005 至2015 年十年间，该城市城网网供最大负荷、供电量以及全社会用电量稳步增长，进而直接导致出现一些影响目前配电网系统整体运行可靠性、稳定性和安全性的问题。

（1）网络结构。据统计，存在单辐射线路约占27％的比例，城市边缘区域由于负荷密度低电源站点少致使配电网多为放射状接线，线路运行可靠性不高，负荷难以转带。配电网网架薄弱，可靠性不高，线路分段少，停电检修或事故处理停电范围大，影响面广；运行方式缺乏灵活性。线路分段开关和联络点设置不合理，部分线路虽然是联网线路，但联络点不在线路尾端，在线路分段停电检修时无法转带线路负荷。

（2）设备水平。部分配电设备存在家族性缺陷，城网改造期间安装的柱上开关、隔离刀闸普遍存在耐候性差，锈蚀严重，操作不灵活等问题。开关、隔离开关的配置不具备远、近地点遥控功能。

（3）配电网自动化主站建设。配电网没有根据城市电网建设同步进行配电网自动化主站的建设，未能实现配电网的自动化控制功能。

因此，基于该城市的供电可靠性、稳定性、安全性、持续性，以及社会经济发展考虑，有必要在该城市的配电网体系中应用配电网自动化系统。

2　配电网自动化系统应用目标

从该城市目前配电网系统现状及未来战略发展考虑，配电网自动化系统的应用应实现以具体目标：通过加装联络开关和环网柜的方式，提高配电线路间的联网水平；完成配电线路原有老式开关改造，加装电动装置，实现开关分合自动操作，在配电线路故障时能够自动隔离，对非故障区域自动恢复供电；基于配网自动化系统，实现配电线路上开关的远程投切控制，并对开关分段的过程现场进行了实时视频监视；具备多种方式互为补充的实时监控模式；配电网自动化系统，形成数据采集平台，达到“四遥”水平，积累数据并进行高级分析。

3　配电网自动化系统应用方案

3.1配电网联网形式

目前，城网大部分地区已经组成了灵活的“环网”结构，在10 kV环形电缆配电网络中采用环网柜加装FTU，和设置配电自动化系统已经成为一种新型配电智能化的建设内容。在各环网柜上的FTU 通信通道与配电自动化主站或子站系统相连。网络出现故障时，主站或子站根据FTU 送来的信息，经过软件运算定位故障，并向环网柜的负荷开关自动发遥控命令，以达到隔离故障和恢复供电的目的。在正常情况下，可实现运行电参数的远方测量，设备状态的远方监视，开关设备的远方控制和有关定值的远方切换。根据监测点的电压和无功大小，控制电容器的运行状态，达到无功就地平衡，减少线路损耗。

3.2配电网自动化系统架构

配电网自动化系统架构主要主要包括以下组成部分。

（1）智能配电终端。将10KV 真空断路器改造为电动操作机构。隔离开关改造成三相一体式结构，加装电动机构。安装CT、PT。通过智能配电终端控制器，实现断路器、隔离开关数据的采集与传输，接收遥控操作指令，执行开关分合操作。安装网络视频设备，监控开关操作状态，实现开关视频图像数据的采集。

（2）3G 通信网络。采用CDMA 3G 通信与光纤通信相结合的通信模式。解决配电现场网络环境差、数据传输速度低的问题。将3G 无线设备安装在配电终端控制器内，将网络视频图像、智能配电终端控制数据，传输到配网自动化系统中。配网自动化系统利用3G 带宽，实现开关状态视频图像的实时查看，达到遥视的效果。

（3）配网自动化系统。系统采用开放式、分布式体系结构，以满足系统的维护、扩容和升级等方面的要求，系统内服务器和工作站的所有内部通信和所有与外部通信基于广泛采用的国际标准和工业标准，这些标准恰当地体现出开放系统的概念。系统采用双网络结构，计算机间用冗余的，工业标准的局域网（LANs）连接起来，按功能模块来分配服务器和工作站，划分网段，结构如图1 所示。

根据《全国电力二次系统安全防护方案》，为了满足智能配电网系统安全分区的要求，系统的典型逻辑结构将整个系统分为两个区：安全Ⅰ区、安全Ⅲ区。其中安全Ⅰ区是系统的主体，包括前置服务器、串口服务器、数据库服务器、SCADA 服务器、调度员工作站和报表工作站。安全Ⅲ区放置Web 服务器，Web用户，用防火墙与安全Ⅰ区隔离。

前置服务器：前置服务器负责数据的采集和初步处理，整个系统的数据来源。数据库服务器：数据库服务器配置高档服务器，数据库为ORACLE。SCADA 服务器：SCADA 服务器配置高档服务器，支撑平台提供两台服务器之间的高效切换。

通过配网自动化系统，实现配电线路运行状态数据采集、开关图像遥视、开关开合远程遥控操作。通过配电线路图，展示线路运行状态数据。具备实时数据采样、历史数据采样等功能。告警管理服务，提示线路运行异常情况。系统积累配电线路运行数据，可实时进行当时数据查询、历史数据查询。报表管理，分析线路运行稳定性、可靠性 。

（4）GIS 综合监控平台。基于GIS的综合监控平台是建立在配电GIS系统的基础上，以实现后台监控系统对故障点逻辑相关信息的判断分析和自动提取相关信息的功能为根本目的，非常符合配电网络迅速发展的需要。

4　结语

该城市的配电网自动化系统应用过程中，断路器、刀闸的电动化改造，视频采集、3G专用通道建设、配网主站建设是重点，事实证明，该方案的应用能提高通网架坚强程度、提高供电指标、提高线路安全性，效益非常明显，可作参考和借鉴。

参考文献

[1]刘海岩.阜新配电网自动化系统设计与应用[D].华北电力大学,2014.