开平市配网自动化的现状及规划

谭风光

摘要:分析开平市配网自动化的现状，提出配网自动化实施的规划

关键词:配网自动化 现状 规划 原则

0 引言

开平市地处珠三角地区，随着改革开放的不断深入，其经济正在不断发展，工农业生产及居民生活对电力的需求越来越大，要求也越来越高。持续、稳定、高效的电能供应是经济建设的有力保障，而目前薄弱的配网环节将会严重制约着经济建设及电力发展，因此在我市进行配网改造，实现配网自动化是必需的。

1 配网现状

至2007年底，开平市10kV配电网共有10千伏线路环网线路35条，环网率26.9％，其中：城区28条，环网率为61.4％；农村7条环网率为9.7％。其余10kV线路直接由变电站向用户（直接或T接方式）供电。

开平市的配网自动化目前尚停留在可研阶段，对配电网的停送电调度由人工完成，手续繁琐，办理时间长。对于配网结构为辐射型，且柱上开关为非智能设备的线路，线路故障时常常只能跳站内开关，导致整条线路停电。

2 配网自动化的功能

在电网中由配电线路引发的故障时有发生，故障发生后，如何尽快恢复供电是配网自动化的一项重要内容。实际上，配网自动化最根本的任务也就是在最短的时间内完成对故障的定位、隔离和恢复供电。它们的发展可分为三个阶段：

2.1 利用装设在配电线路上的故障指示器，由电力检修人员查找故障区段，并利用柱上开关设备人工隔离故障区段，恢复正常区段的供电。该方式的停电时间长，恢复供电慢。

2.2 利用智能化开关设备（如自动重合器、自动分段器等），在一条线路上装若干开关，附有控制器，当线路发生故障时，控制器根据电压和时间的配合，自动隔离故障，恢复供电。该方式的自动化水平较高，无需计算机及通信系统就可实现控制功能，成本较低。缺点是开关设备需要增加合、分动作的次数才能完成故障的隔离和恢复供电。这类配网自动化严格地讲是馈线自动化（FA），原理类似于继电保护。

2.3 将开关设备和馈线终端单元（FTU）集成为具有数据采集、传输、控制功能的智能型装置，与计算机控制中心进行实时通信，控制中心采用SCADA技术实现对配电网的监控。各配电自动化终端（DAU，亦称小RTU或FTU），不断采集信息（开关分/合、接地及线路电流/电压）通过通信系统上送主站计算机系统，让配调中心能对整个配电网实时监控。当线路发生故障时，主站根据DAU采集上来的故障信息及全网实时信息，进行分析，自动做出决策，重新配网，将故障点两侧开关拉开，隔离故障点，然后主站再继续遥控有关开关，恢复无故障部分的供电。这样可一次性完成故障的定位、隔离和恢复供电，避免短路电流对线路和设备的多次冲击。存在的主要缺点是：要依赖于通信，结构复杂，影响配电系统可靠性的因素较多。这种配网自动化(DAS)是自动化发展的方向。

3 开平配网自动化的规划

针对开平市的配网城区及农村地区发展的不平衡及特点的不同，先确定开平市配网自动化规划原则：①配网自动化应统一规划、统一设计规范、分步分类型实施。应从满足配网运行实际出发，注重项目性能价格比，不过分追求完全和高级功能。②架空网自动化系统与电缆网自动化系统分列原则，即：主干线以架空线为主的馈线应纳入架空网自动化系统模式；主干线以电缆为主的馈线应纳入电缆网自动化系统模式。③架空网自动化系统以每条馈线为单位安排实施，优先实现环网自动化模式。④电缆网自动化系统宜以每个变电站的供电范围为单位成片实施，优先考虑在城区负荷密度大、电缆化程度高的区域实施。

根据开平市配网自动化规划原则，实施大致可分如下阶段：

3.1 改造现有配电网结构 运行合理可靠的配网结构是实现配网自动化的前提条件，开平市城区及负荷较重的镇的目标网架是10千伏线路逐步达到“2-1”要求，有条件的向“3-1”过渡。实施配网自动化必须以电网的建设与改造为基础，并与之相结合，通过配网网架的建设，使其适合配网自动化实施的需要。

3.2 建立控制中心（主站／区域主站）实行远方集中监测和控制 在完成配网网架建设的基础上，增加SCADA远方和通信装置。当馈线发生故障时，能自动判断馈线故障区段和故障性质，并自动隔离故障区域。运行人员可利用远动装置，通过遥控操作和网络重构方式恢复对各非故障区域的送电，并及时发布抢修命令及抢修后恢复正常运行供电的命令等。

3.3 城区及负荷较重的镇及地区配网自动化方案

3.3.1 环网开关柜、开闭所方式 在我市城区内，由于用户比较集中，很适合在环网结构基础上采用开闭所或环网开关柜的自动化方式。在城市商业繁华、人口密集地方,以环网开关柜为主体。开关柜设备体积不大，可方便安装于人行道、绿化带、停车场等地，无须征地和盖房，虽然设备本身价格贵些，但总体经济效果不错。开关柜的出线回路数可根据所在地域和用户的数量的要求设定,一般为二进四出,当进出线回路较多,规模更大时可转变为开闭所,开闭所中设计量柜、联络柜等。环网柜一般以负荷开关与熔断器相配合,当一路电源发生故障后,会有另一路电源快速切换到母线,恢复正常的供电。对开闭所监控系统的通讯方式,在放设电缆时一并设置,主要以光纤和市话线为主,以减少干扰。开闭所有运行环境较好、外界影响因素较少等优点,也是城市主干道的较好的方案。见图1

3.3.2 市内架空配网方式 我市目前城区内的配电网基本以裸线架空导线和架空绝缘导线为主，对于双回路架空线，在输电路线上根据用户要求设配电变压器或设双电源，架空线路以双电源环网供电方式。见图2

这种配电方式结构简单，布置形式灵活，但设备都集中在户外式安装，受环境条件的影响较深，正常条件下R0为开路运行，Bl、B2分别供电。当异常情况下向另一端自动供电，架空线路方案可以再划分为三种类型：分段器型、断路器型、重合器型。

选择实现自动化功能的架空线路时应考虑以下因素：①变电站10kV出线断路器具有微机保护装置，能够实现两次重合闸。②线路不会在2－3年内因城市改造而电缆化。③优先考虑供电距离长、事故率较高和10kV中性点为小电阻接地方式的架空线。④线路负荷重，供电可靠性要求相对较高。⑤若采用环网模式，考虑到互为转供，每回10kV馈线的负荷不宜超过50％。

原线路柱上开关比较残旧，正考虑更换。

从网架及负荷等条件分析，虽然从整体上说开平市实施配网自动化的条件还不成熟，但进行试点工作的条件却已具备。开平城区长沙岛区由110kV长沙站供电，负荷密度大（1.38万千瓦/平方公里），而且负荷增长进入稳定期。各10kV线路已初步改造完成，网架较为坚实，基本实现环网（环网率90％），电缆化程度高（61.7％），供电分区明确，各线路负荷控制较好，设备预留了自动化接口。可见在该区进行配网自动化试点工作较为适合。

3.4 负荷较轻的农村地区配网自动化方案。由于受负荷及网架等条件的限制，负荷较轻的农村地区以实现就地控制，无数据传输功能的简单自动化功能为主，使用杆上自动化开关设备，利用自具的特性或智能，决定自己的合分动作，以实现配网的故障定位、故障隔离及非故障区恢复供电的自动化，缩小故障停电范围和缩短停电时间。

3.5 建立配网地理信息管理系统（GIS）。在已经开发了地理信息系统（GIS）的平台上尝试将配网自动化的信息接入，把配网设备用计算机管理起来，使种类多分布广的配电设备图形化、直观化，提高配网的管理水平。根据开平配网的现有基础，可先进行初步工作，通过大量的数据录入工作，将所有配电线路、设备的图形与台帐全部录入GIS系统，先实现图形的编辑、浏览、查询、动静态台帐的维护、设备的查询统计以及基于局域网实现图纸Web浏览等基本功能。

3.6 建立主站系统。配电自动化系统规划自然包括主站系统的规划，主站系统规划涉及到系统规模、与变电站自动化系统、调度自动化系统（SCADA）的配合等问题。

3.6.1 主站系统规模及其功能。配电自动化系统（DAS）的规模要根据所控制的配电网面积大小来决定，目前从我市城区所辖的配电网来看可定为中型系统，暂时建一个DAS控制市区配电网。DAS本身是以SCADA技术为基础发展起来的，二者监控功能差不多，可对配电网进行实时监视，也可办理配电网的正常停送电调度，但DAS有一个独特功能，即配电网的故障定位、故障隔离及网络重构，由DAS计算机自动实现配电网事故处理，实时性强。该功能又类似于继电保护，可靠性高。DAS也可像SCADA一样上局域网（Intranet），以便各负责领导可通过局域网了解配电网实时信息。

3.6.2 DAS与变电站自动化配合问题。DAS要监控整个配电网，还要分析故障所在线段，需要采集配电网各开关的信息，还要采集变电站10kV出线断路器信息，包括断路器状态量、保护信息以及必要的电流测量。因此DAS与变电站的RTU或综合自动化系统应有个通信口，以便取得必要的信息。也可与SCADA联网解决。

3.6.3 DAS与调度自动化（SCADA）的配合问题。DAS要实现自动故障隔离和网络重构，就必须通过SCADA系统遥控变电站出线断路器，恢复供电，DAS不可越权，这就需要DAS与SCADA之间通信，从而使两个系统能协调互补，当DAS系统办理重要的10kV线路的停送电调度时也可方便地向市调（SCADA系统）备案。

3.6.4 通信方式。DAS与SCADA可采用光纤联网。DAS与子站(FTU)间的通信可采用光纤或市话线，考虑到光纤投入大，可暂时采用市话线进行通信。

3.7 利用控制中心计算机系统实行自动控制 除配备了远动、通信手段外，应继续开发计算机自动控制系统，由计算机自动控制系统完成故障判断、故障隔离和网络重构，自动恢复对各非故障区域的供电。

在故障区域被隔离后，配电管理中心或地区调度所将迅速派出抢修人员至故障地点抢修。当抢修完成，可以恢复供电时，由运行人员启动，计算机自动控制系统能按正常运行方式恢复配电网的正常供电方式。

4 结束语

配网自动化在开平市的推广，其前景是明朗的，它将把开平电网的自动化水平提高到一个新台阶，但它作为一新兴技术，配网自动化工作在国内也是刚起步不久，所以要多借鉴国内外成功实例，先将规划工作做周全，在现阶段的工作重点是做好网架建设及试点工作的开展。

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