淺談關(guān)于縣城電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化

經(jīng)過1998年的農(nóng)網(wǎng)改造以后，農(nóng)村供電情況已經(jīng)有了很大的轉(zhuǎn)變和發(fā)展，目前大部分縣的農(nóng)網(wǎng)已成功地實(shí)施了縣調(diào)自動(dòng)化及變電站(110千伏、35千伏)自動(dòng)化?？h城配電網(wǎng)應(yīng)做為農(nóng)村配電網(wǎng)的一部分，有其自身的特殊性：其人口密度相對(duì)較大，用電負(fù)荷相對(duì)較大，季節(jié)性負(fù)荷反差較大，用電可靠性要求相對(duì)較高，比城市配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)低，比農(nóng)村配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)又高，因此，如何因地制宜的搞好縣城配電網(wǎng)的規(guī)劃與改造，提高縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化水平，切實(shí)的提高配電網(wǎng)供電可靠性，已經(jīng)迫在眉睫。

一、實(shí)施縣城配電自動(dòng)化的重要性

縣城配電自動(dòng)化是提高縣級(jí)供電企業(yè)管理水平，提高經(jīng)濟(jì)效益的需要。通過對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，可以減輕倒閘操作的工作量，提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全性。

這是大力開拓電力市場，不斷提高供電能力的需要，是兌現(xiàn)供電服務(wù)“十項(xiàng)承諾”的有力保證。實(shí)施配電自動(dòng)化，能正確判斷故障位置，自動(dòng)隔離故障，自動(dòng)恢復(fù)供電，將故障損失減少到最小程度，大大提高電網(wǎng)安全性和可靠性，提高事故處理的效率。

這是提高供電質(zhì)量的需要，實(shí)施配電自動(dòng)化，降低損耗，提高供電可靠性，改善供電質(zhì)量。是提高配電網(wǎng)科技含量的需要，實(shí)施配電自動(dòng)化，能提高設(shè)備及技術(shù)水平，提高供電企業(yè)管理水平。

二、縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用原則

(一)適應(yīng)性原則

適應(yīng)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)實(shí)際條件的原則。由于縣城的條件不是很發(fā)達(dá)，應(yīng)結(jié)合縣城的實(shí)際條件，以解決配電網(wǎng)的實(shí)際問題，符合供電可靠性及用戶的要求為出發(fā)點(diǎn)，將有限的資金有效地投入配電網(wǎng)自動(dòng)化中去。

適應(yīng)配電網(wǎng)發(fā)展的原則。隨著“農(nóng)網(wǎng)改造”的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)無論是線路長度還是設(shè)備容量都在不斷增長。配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)該適應(yīng)發(fā)展了的配電網(wǎng)，反過來，發(fā)展配電網(wǎng)更需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

適應(yīng)定時(shí)限保護(hù)的原則。定時(shí)限保護(hù)方式采用電流階梯和時(shí)間階梯重合模式，這樣就使的上下級(jí)保護(hù)配合方便、協(xié)調(diào)。而反時(shí)限保護(hù)由于設(shè)備、產(chǎn)品的實(shí)際保護(hù)特性有差異，使上下級(jí)保護(hù)的配合不協(xié)調(diào)。

(二)逐步完善的原則

配電網(wǎng)自動(dòng)化是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工作，它涉及到縣城建設(shè)、配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備選擇等一系列繁雜工程，內(nèi)容豐富、技術(shù)性強(qiáng)。對(duì)于配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展應(yīng)落實(shí)分期、分階段進(jìn)行。首先，變電站出線以自動(dòng)化重合閘作保護(hù)，線路上裝多組自動(dòng)配電開關(guān)，建立電壓控制系統(tǒng)。其次，增設(shè)通信及控制設(shè)備。各分支線自動(dòng)配電開關(guān)，由各營業(yè)所實(shí)現(xiàn)控制，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)配。再次，增加各營業(yè)所與配電管理中心的通信。將各點(diǎn)信號(hào)傳送到配電管理中心，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制及信息的自動(dòng)處理，達(dá)到完善的配電自動(dòng)化。

(三)縣城電網(wǎng)的建設(shè)與改造堅(jiān)持安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、減少維護(hù)的原則。積極采用適合國情的先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備，禁止使用國家明令淘汰及不合格的產(chǎn)品。

(四)縣城電網(wǎng)自動(dòng)化及通信系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)與縣城電網(wǎng)的發(fā)展框架相適應(yīng)，統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施。

三、配電網(wǎng)自動(dòng)化的必備功能

配電網(wǎng)自動(dòng)化是以實(shí)時(shí)方式就地或遠(yuǎn)方對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、控制、調(diào)節(jié)和事故處理的技術(shù)，其目的在于保證配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電壓質(zhì)量，降低電能損耗、快速處理、提高供電可靠性。配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)具備以下功能：

(一)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測每條線路上的負(fù)荷運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全因素，消除事故隱患，使配電網(wǎng)安全運(yùn)行;

(二)通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶計(jì)量表故障，防止竊電，避免用電量損失;

(三)具備可靠的、高速率的通訊;

(四)具備完善的、能識(shí)別故障電流的、滿足室外惡劣環(huán)境的故障控制器FDR，以及實(shí)現(xiàn)斷路器遠(yuǎn)方操作的RTU;

(五)能通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時(shí)計(jì)算線路線損，使線路能在最佳的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行;

(六)系統(tǒng)的電量控制和功率控制可促進(jìn)電費(fèi)回收;

(七)配電網(wǎng)自動(dòng)化的主站系統(tǒng)應(yīng)具有擴(kuò)充性和開放性功能，主站軟件功能完善，硬件上有足夠的處理速度。

四、配電網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)要求

(一)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的要求

要求建立本縣區(qū)域內(nèi)接線合理、結(jié)構(gòu)牢固的10伏配電網(wǎng)絡(luò)，其供電電源點(diǎn)、供電半徑、導(dǎo)線截面、導(dǎo)線架設(shè)、設(shè)備裝備水平等應(yīng)滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化的技術(shù)要求;滿足正常情況下的供電可靠、損耗小、運(yùn)行穩(wěn)定、電能質(zhì)量高的要求;還應(yīng)滿足在環(huán)網(wǎng)供電情況下出現(xiàn)故障時(shí)，能夠進(jìn)行故障定位和隔離，并改變負(fù)荷供電路徑;能夠解除分支線路過負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平衡負(fù)荷、保證電壓質(zhì)量、降低損耗。

(二)主站控制中心的必備技術(shù)要求

縣城面積一般不大，因而縣城配電網(wǎng)接線比較簡單，重點(diǎn)用電大戶較少，因此只需建立主站控制中心，沒必要建立分區(qū)站。也就是所有的RTU、FTU、TTU都受主站控制中心的領(lǐng)導(dǎo)，可以直接進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。主站應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：

具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能(SCADA)，能采集處理整個(gè)系統(tǒng)終端傳上來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成事故報(bào)警，遠(yuǎn)程控制，故障判斷、隔離，非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。

具有配電設(shè)施和地理信息管理(AM/FM/GIS)功能，以地理圖為背景對(duì)配電設(shè)備、配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層次管理，包括查詢、統(tǒng)計(jì)，地理信息系統(tǒng)能共享SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)的子系統(tǒng)間功能互相開放，與其他應(yīng)用系統(tǒng)(如MIS系統(tǒng))接口，能根據(jù)生產(chǎn)管理要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

(三)主要設(shè)備選擇分析

配電網(wǎng)設(shè)備包括架空線(電纜)、絕緣線、開關(guān)設(shè)備(斷路器、重合器、分段器、熔斷器、隔離開關(guān))、電能計(jì)量儀器儀表、變壓器、RTU、計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備等。因?yàn)榕潆娋W(wǎng)設(shè)備大多是分散在戶外惡劣環(huán)境中，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備(RTU、FTU、TTU)、 開關(guān)設(shè)備、控制器、通訊終端等相關(guān)設(shè)備提出了更高的要求，必須滿足高低溫變化(-20o～+75o )、濕度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗風(fēng)沙等技術(shù)要求。所以一定要嚴(yán)抓質(zhì)量關(guān)，選用的設(shè)備功能、技術(shù)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等重要項(xiàng)目通過正規(guī)的試驗(yàn)后仍符合相關(guān)規(guī)范和要求，方能選用。

a、開關(guān)設(shè)備

在配電線路上使用的開關(guān)設(shè)備，應(yīng)具有電動(dòng)、手動(dòng)操作的雙重功能，且合閘與分閘速度不應(yīng)受到外界人為因素的影響。配電線路上用配電斷路器宜采用真空型，應(yīng)符合配電網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)范，能自行隔離線路故障，不會(huì)影響到變電所內(nèi)部。若選擇的配電網(wǎng)自動(dòng)化方案一次設(shè)備與通信軟件不能同時(shí)完成時(shí)，應(yīng)選用重合器方案，重合器可以選用自具功能、機(jī)電一體化的SF6重合器，其優(yōu)點(diǎn)是自具保護(hù)控制功能、整體靈活方便。也可選用真空開關(guān)配電保護(hù)控制器組合成重合器。配電網(wǎng)采用的真空分段器應(yīng)具有遠(yuǎn)動(dòng)的就地遙控、電動(dòng)、手動(dòng)操作功能，并按要求在兩側(cè)加裝明顯斷開點(diǎn)和保護(hù)裝置。采用跌落式分段器時(shí)，安裝的高度和位置應(yīng)便于操作。室內(nèi)負(fù)荷開關(guān)應(yīng)具有遠(yuǎn)方和就地操作功能，配電線路分段處裝設(shè)的避雷器應(yīng)選用帶間隙型的氧化鋅避雷器。

b、保護(hù)裝置

配電網(wǎng)用的重合器、斷路器必須配有可靠的保護(hù)裝置。保護(hù)裝置必須經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)，使用的環(huán)境溫度應(yīng)滿足-20o～+75o及濕度95%的要求，并應(yīng)具有防電磁干擾的性能、具有遠(yuǎn)動(dòng)通信功能和接口，能對(duì)配電線路故障進(jìn)行監(jiān)測、判斷和執(zhí)行。保護(hù)裝置應(yīng)是一個(gè)獨(dú)立的單元，可與斷路器一體化安裝或分體安裝。

c、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備是配網(wǎng)自動(dòng)化終端裝置FTU，該設(shè)備的選型應(yīng)具有高速故障檢測要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析、采樣、判斷故障、信息上報(bào)等，總之是充當(dāng)檢測故障、隔離故障、恢復(fù)故障執(zhí)行機(jī)構(gòu)的角色;具有操作監(jiān)視和數(shù)據(jù)保護(hù)功能，其工作電源由同段配變提供;具有備用的操作電源(內(nèi)附蓄電池)，當(dāng)操作主電源失去后，至少能維持FTU正常工作24小時(shí)以上。

d、通信系統(tǒng)建設(shè)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模配置相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件，主站系統(tǒng)應(yīng)采用雙機(jī)備用方式。其軟件要成熟穩(wěn)定，并具備以下功能：具有國際標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，能夠與SCADA、MIS及其它管理系統(tǒng)方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;地理信息管理應(yīng)包括電力設(shè)備分布、供電區(qū)域劃分等與地理有關(guān)的供電信息管理;設(shè)備信息管理應(yīng)包括各種電力設(shè)備的數(shù)量、型號(hào)、使用年限;實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)包括通過RTU及通信環(huán)節(jié)對(duì)線路配電斷路器、配電變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制;具有四遙功能，并有相應(yīng)的系統(tǒng)完成對(duì)故障的診斷及隔離;進(jìn)行負(fù)荷情況分析，合理控制負(fù)荷;配電網(wǎng)絡(luò)管理主要對(duì)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，包括斷路器開、合狀態(tài)以及配電設(shè)備的運(yùn)行、檢修、備用狀態(tài);配電運(yùn)行管理主要對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行管理，包括設(shè)備負(fù)載率、故障率、電壓合格率、線損率和供電可靠率等;配電維護(hù)管理主要對(duì)配電設(shè)備的故障、缺陷障礙及其維修等進(jìn)行管理;配電工程管理主要對(duì)用戶接電工程、配電網(wǎng)建設(shè)工程進(jìn)行管理，包括供電方案、擴(kuò)建方案、進(jìn)行概預(yù)算等。