城镇化建设形式下农村配电网自动化建设浅析

李 裕，徐云江，冷雪梅，张 梅

（1.云南农业大学，云南 昆明 650201；2石林供电有限责任公司，云南 石林 652200；3.云南禄劝小蓬祖发电有限公司 650000）

0 前言

在我国新型城镇化建设过程中，电网作为“载体”，在电网规划上，应引导农民向中心村、小城镇聚集；在电网建设上，应提高电质量和服务质量。为提高供电质量，农网配电网自动化化（DA）建设势在必行。目前国内配电自动化主要针对大城市配电网进行建设，而对于相对偏远地区的农村配电网建设还处于试点阶段。因此，农村配电网采用何种配电自动化系统架构模式，以最优的模式、最省的投资，达到优化配电网运行管理的目的，是目前值得研究的一个课题。

1 农村配电网自动化建设背景

中国农村电网发展水平与城市相比还有相当大的差距，农网有以下特点：1）地域分布广、范围大、负荷分散的特点。2）农村电网点多面广，农网末端地形、地貌相对复杂，电网运行环境相对恶劣。3）通信和信息自动化水平低。通信手段多以电力载波或微波为主，只局部用光纤，抗干扰能力弱，可靠性差；同时，安全、营销、生产信息管理系统没有实现一体化，使得信息流的价值和工作效率偏低。4）电力专业人员素质整体偏低。

2 农村配电网自动化系统功能定位

配电网自动化系统的功能定位应以配电运行和配电管理的业务需求为出发点，同时考虑我国配电网自动化所处的发展阶段及国内外的发展趋势【1】。

本文认真总结中国十几年来配网自动化建设工作的经验教训，提出配电网自动化建设要结合地区城镇化建设规划，投资重点适当向中心村、小城镇加以倾斜，系统功能定位应从高级DA入手，结合智能电网（SDG）发展的要求，做好高级DA功能与自动化系统规划工作，不追求设备和系统功能的齐全和指标的先进， 坚持长远规划、分步实施的原则。功能定位主要从以下几个方面考虑：1）要能满足10-15年的配电网发展要求；2）要做到技术成熟可靠，投资回报年限短，社会效益和经济效益最大化；3）系统扩展性要好，有技术升级空间，这样能不断完善配电网控制系统；4）选择合理的馈线自动化技术；5）结合实际尽量做到各种管理系统及其它应用系统的整合，实现资源共享。

3 系统构架模式

农村配电自动化模式包含以下几个方面内容：配电主站系统、配电子站/终端、配电通信、馈线自动化。

3.1 总体构架模式

典型的配电自动化系统的总体架构模式一般采用主站—子站(可选)—终端的三层结构；在馈线较少的情况下，可以不设配电子站，也可以适当设置配电子站，为二层次、三层次混合结构。考虑城镇化建设要逐渐形成中心村，同时，很多自然村则在慢慢消失，导致以后负荷相对集中，加之分层方式可提高数据采集的实时性和可靠性，因此，建议采用三层结构。

3.2 配电主站系统

配电网自动化主站系统是配电网自动化系统的核心部分，主要实现配电网数据采集与监控等基本功能以及配电网拓扑分析应用等扩展功能，并具有与其他应用信息系统进行信息交互的功能，为配电网调度指挥和生产管理提供技术支撑。

配电自动化主站系统的建设模式从管理上可分为调配一体主站系统模式和独立配电主站系统模式；调配一体主站系统模式多用于中小型配电网，一体化主站系统具有共享的支撑软件平台，系统的软、硬件资源充分共享，运行维护费用大大减少。因此，农村配电网主站系统可根据城镇化建设规划及现有自动化程度选用调/配/集控/GIS一体化、调/配/集控一体化、调/配一体化三种方式。

3.3 配电子站与配电终端

3.3.1 配电子站

配电子站是配电自动化系统的中间层，一般配置在变电站或重要的开闭所内。它在配电自动化系统中起区域性数据汇集节点的作用。配电子站上与配电主站，下与配电终端，相互通信交换信息，完成对配电终端的数据采集与控制功能，向主站进行转发；同时，接收主站的各种命令，完成各种操作任务。配电子站，根据不同的应用环境以及用户对子站功能的不同需求，可以有两种模式：监控功能型子站和通信汇集型子站【2】。

通信控制型配电子站，子站功能比较简单、可靠、免维护，适用于无人值班的变电站或开闭所内。FA故障自动处理集中在配电主站进行处理。考虑到农村电网人员素质低，采集数据多，建议采用通信控制型配电子站。

3.3.2 配电终端

配电终端设备是配电自动化系统的幕础，用于配电开关、配电变压器、等配电设备的监控。根据监控对象不同，配电自动化远方终端设各可分为： 馈线远方终端包括FTU（安装在配电网馈线回路的柱上、开关规等处）和DTU（安装在开闭所、配电所等处）、配变远方终端TTU（安装于配电变压器处）。配电终端应根据一次系统具体设备、用户功能要求以及终端设备性价比进行选择，但要尤其注意选择配电终端时，应该选用扩展性好的，支持多种故障算法的配电终端，这样才能做到随着电网结构的变化，馈线自动化模式随着变化，而不必对原配电终端进行更换或改造从而造成重复投资。

3.3.3 配电通信系统

通信系统的建设是配电自动化系统的关键之一。配电自动化系统需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心。

目前可能用到的各种通信方式如下：1）通信电缆：利用公用电话为做参数媒介，传输速率300-48 Bit/s，参数距离较长，可靠性高但实时性低，具有较好的扩展性，投资成本也低，但安装维护不方便，涉及路面开挖、移杆等，故适于站内通信；2）光纤通信：传输速率大，距离较长（＜5km可中继），可靠性和实时性高，扩展性也好，但投资成本高，安装维护同通信电缆，故适于配电主干线或新建线路；3）无线通信：传输速率只达几个Kpbs，传输距离＜50 km，且受建筑影响，实时性一般，投资小，扩展性好，安装维护也方便，但可靠性受天气影响，故该方式适于郊区和农村；4）电力载波：传输速率只达几个Kpbs，传输距离＜50 km，投资较小，但可靠性、实时性及扩展性差，该方式适于城市电缆供电系统；GPRS特别适合实现距离较远且分散的“两遥”终端通信（如故障指示器）的数据通信。

综上所述， 主站与子站之间由于信息量大，要求高速可靠的通信通道，且大多数供电局在局与变电所之间已经建立了光纤通讯网络，故主站与子站之间的通讯可以借用这个通道，可以节省再次铺设通讯线路的投资。子站与终端之间通讯数据量小、可靠性高、通讯距离远，光纤、有线及无线可根据馈线自动化模式及经济能力进行选择。

3.4 馈线自动化系统

农村配网自动化系统技术方案的核心是选择合理的馈线自动化技术。根据故障隔离、网络重构策略的重点不同，馈线自动化主要有以下三种控制模式。

就地控制有重合器模式、重合器和分段器模式、点对点通信模式。这三种模式存在一个共同的问题：没有主站，系统孤立，无法对配电网的运行状态进行实时监控，不能从全局出发提供最优的网络重构方案。但无需架设通信通道，投资少维护方便。在用电质量要求不是很高的地区，可考虑采用此方案。

远方集中控制模式由变电站出线断路器、各柱上负荷开关、馈线监控终端、通信网络、配电主站组成。每个开关或环网柜的馈线监控终端要与配电主站通信，故障隔离操作由配电主站以遥控方式集中控制。该模式可避免馈线出线开关多次重合，能快速准确定位和隔离故障，并能实现最优经济供电。但系统投资较大， FA功能完全依赖于配网通信系统，对通信系统可靠性要求较高。

远方与就地控制相结合的FA方案。农村配网接线复杂，应根据配网接线方式因地制宜选用FA控制模式，即对于电力环路网络结构，采用远方控制模式；对于放射形网络，选用就地控制模式【3】。即以远方控制模式为主，就地控制模式为备用。这种组合型控制模式的关键是FTU的功能必须满足组合型FA控制模式的需求。

4 结论

城镇化建设的推进，农村用电需求在不断变化，电网结构也在不断变化，配网自动化建设不可能一劳永逸，需要统一规划分步实施。规划时，按最终实现配电自动化的目标去考虑，配网自动化主站系统推荐选用调、配一体化的方式，配网自动化子站优先考虑价格较低、免维护的通信控制器型的子站。建议采用电流／电压混合型、远方与就地控制相结合的FA控制模式，这种模式便于分期投资，以提高整个系统的性价比。

[1]郭谋发.配电网自动化技术[M].机械工业出版社，2012.

[2]陆剑锋.中小型配电自动化系统构架模式的设计与实现[D].南京理工大学

[3]杨如康.配网自动化系统的应用分析[C].全国电力系统配电技术协作网第二届年会论文集