基于智能电网下的配电自动化改造要点探讨

吴凯华

摘要：当前，我国正在构建坚强、全覆盖的智能电网，在智能电网全面即将全面覆盖的大背景下，电力企业人员应该抓住机遇应用智能电网对配电自动化进行改造，以利于更好的集约利用资源和提供给百姓高效稳定的用电服务。因此，本文旨在探讨基于智能电网下的配电自动化改造要点。

关键词：智能电网；配电；自动化改造；

中图分类号：U224文献标识码： A

前言：随着智能配电网、分布式新能源和智能用户的接入，智能配电网自动化系统发生了很大变化，需要通过实施配电自动化改造来满足智能配电网下的运行条件。当然，智能电网配电自动化改造存在一些技术性问题，以下本文将对配电自动化改造要点进行探讨。

一、传统配电系统系统的构成和实施原则

1、传统配电自动化系统是由：馈线自动化系统、变电站自动化系统、配电管理系统(DMS)、用户自动化系统等四部分构成。在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备统称为电网。电网在电力工业中属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。在现代电力系统中，大型的发电厂往往远离负荷中心，发电厂发出的电能，一般要通过高压或超高压输电网络送到负荷中心，然后在负荷中心由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户，这种以各级电压的电力线路及其联系的变电站组成的统一体称为配电网络，配电区域内的配电线及其配电设施的总称叫配电系统。

2、配电网自动化实施需要遵循的技术原则是：安全稳定性和分散性

其安全稳定性是指,在实施配电网自动化的过程中，至少要设置两个安全性和可靠性高的电源点，并且要保证电网的结构、自动化设备、控制器、通讯、配电的中心主站、FTU、RTU以及硬件设备均具有很高的可靠性和很强的稳定性。其分散性是指，受到配电网涉及范围广、地域分散广阔因素的影响，在实施配电网自动化时，要最大程度的保证其功能的分散性，这样有利于对配电网设备进行实时、就地监控，在设备运行的过程中如果出现故障，能够及时、快速、准确的对其进行处理。

二、智能电网及智能配电网的优势。

智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。智能配电网就是以配电网高级自动化技术为基础, 通过应用和融合先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信等技术, 利用智能化的开关设备、配电终端设备, 在坚强电网架构和双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件支持下, 允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行,鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动, 以实现配电网在正常运行状态下完善的监测、保护、控制、优化和非正常运行状态下的自愈控制, 最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应和其它附加服务。

智能配电网不是一项具体的技术，它代表着现代电网建设的理念、目标，是对一切电力新技术应用的总称。智能配电网包括以下主要技术体系：1.灵活的电力网络拓扑结构，2.高级传感和测量技术，3.专用芯片技术，4.通信技术，5.通用信息平台，6.网络安全与信息安全技术, 7.发电功率与负荷的短期预测技术，8.电网实时仿真与模拟技术，9.电力电子与控制技术，10.数字式电力设备，11.分布式电力技术，12.大型可再生能源电站并网技术，13.储能技术，14.超导电力技术，15.先进材料技术。

配电自动化改造工程是通过对设备的自动化改造，应用计算机技术和现代通讯手段，实现对主城区线路的“遥测、遥信、遥控”的可视化调度。出现线路故障时，自动切断线路故障段，缩小故障范围，可以实现快速定位和有针对性开展抢修，用户的年平均故障时间将由原来的几个小时缩短至几十分钟以内。利用智能电网技术对配电网进行自动化改造后配电系统供电可靠率达到99.99%，在缩短了配电线路故障停电时间的同时，进一步提高了城市配网的供电可靠性和快速复电能力。

三、智能电网下的配电自动化改造要点。

当前的配电网通信建设机遇和挑战力，多种原先非自动的配电网功能现在具有了远程控制能力。 因此在通信层面提供安全防护措施具有重要意义 。随着智能配电网、分布式新能源和智能用户的接入，智能配电网自动化系统发生了很大变化，需要通过实施配电自动化改造来满足智能配

1、馈线自动化的实施

配电网中的停电包括两部分：检修停电和故障停电，提高供电可靠性就是要 在正常检修时缩小因检修造成的停电范围;在发生故障时，减小停电范围，缩短 停电时间。这就要求对具有双电源或多电源的配电网络，在进行检修时，只对检 修区段进行停电，通过倒路操作给非检修区段进行供电;故障时快速的对故障进 行定位、隔离、恢复非故障区段的供电。 配电网络的构成有电缆和架空线路两种方式。 电缆网络多采用具有远方操作 功能的环网开关，对一次设备和通信系统的要求高，适合于经济发达的城区;对 于大多数县级城市，配网改造必须综合考虑资金和效果两个因素， 采用以重合器、分段器和负荷开关为主的架空网络方案比较合适。其中，架空线路双电源手拉手 供电是最基本的形式。线路主干线分段的数量取决于对供电可靠性要求的选择。 理论上讲，分段越多，故障停电的范围越小，同时实现自动化的方案也越复杂。 在手拉手供电方式下，要求系统对各分段的故障能够自动识别并切除，最大限度 缩短非故障区域的停电时间。 实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法，取决于自动化 装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式，就地控制以 馈线终端单元(FTU)之间的配合为主，不需要通信通道，通过对线路过流或失 压的监测， 以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供 电恢复;主站控制方式需要有可靠的通信通道，通过主站软件对 FTU 上传信息的 分析判断，制定合理的隔离策略和网络重构策略，远方控制配电开关实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。

2、配电网主站建设

配网主站是整个配网自动化系统的监控管理中心，应完成以下功能： (1)配电网实时数据采集与控制(SCADA) ：通过终端设备和通信系统将配 电网的实时状态传送到主站，在主站对配电网络进行远方监视和控制， 与调度 自动化类似。包括配电开关的状态，保护动作信息，运行数据等。 (2)提供主站控制方式下的馈线自动化功能，用于完成线路故障的快速定 位、隔离和非故障区段的供电恢复，要求适用于各种复杂的网络。 (3)配电地理信息管理(AM/FM/GIS) ：以地理图为背景对配电设备、配电 网络进行分层次管理，包括查询、统计等。 (4)配电网应用分析(PAS) ：对 SCADA 系统采集 的运行数据进行分析计算， 为调度员提供辅助决策， 包括： 网络拓扑、 状态估计、 潮计算、网络重构、无功优化、仿真培训等， 配电网具有与输电网不同的特点， 因此配电网应用分析的算法与能量管理系统(EMS)有所不同。 (5)与其它应用系统(如 MIS 系统)接口：根据生产和管理的要求，配电 主站系统需要与其它应用系统交换数据， 给供电企业内部其它部门提供配电网的信息。 配网主站的建设应遵循统筹规划分步实施的原则， 在规划时要考虑系统的安 全可靠、实用和易于扩展。配网主站管理的对象是配电线路中的设备，而调度管 理的是变电所内的设备，两者结构类似，因此从投资和系统投入运行后维护管理 的方便性考虑，对于县级电网宜考虑配调一体化的主站设计方案。

3、.通信系统建设

通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带， 主站与终端设备间的信息交互都是通过通信系统完成，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电 自动化的功能。通信方式有：光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借 助公众通信网等多种。配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据 量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定 合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。一般的，城区 10kV 主干线路采用光缆通信，建成光缆主干网，用于配电开关和主站间的实时通信; 城区 10kV 分支线路、变台监控、无功补偿等采用有线通信，就近接入光缆主干网，或采用其它通信方式。

4、配电网自动化实施中应注意的问题

配网自动化涉及的部门多、投资大，是一项系统性的工程，因此整体的规划是必不可少的，必须结合当地配电网的发展规划，制定详细的配网自动化的实施计划，整体考虑，分期分批实施，同时要和供电企业内部信息化建设相协调。在实施配网自动化后，降低了运行人员的劳动强度，提高劳动效率，使运行人员对配电网络的运行状况掌握得更全面更快捷， 为供电企业创造更好的经济效益和社会效益。配电网自动化的实施，改变了配电网传统的运行管理方式，但对 运行人员提出了较高的要求。 配网自动化不同于调度自动化和变电所自动化，配电终端设备均为户外运行，这就要求所选择的设备具有抗高温、抗低温、防凝露、抗风沙和抗老化等能力，配网自动化系统的测控对象多，设备数量巨大，因此要考虑设备的性价比。 进行通信系统建设时，需要和调度自动化的通信系统相结合，统筹考虑。有些地 区已建成包括调度主站和变电所的光纤通信网，配网自动化系统就可以利用已有 的通信通道，就近接入变电所以节省投资;有些地区的通信系统不太完善，在进行配网通信系统的建设时，应为调度自动化、集中抄表等留有足够的余量。 配电终端设备中的电源用于控制和开关动作，正常情况下从线路中取得，线 路失电后的后备电源应具有较高的可靠性。在配网主站的建设中，应注意实用和可扩展。配电地理信息系统的建设应注意配电系统设备分布区域广，管理部门多的特点，宜建立分部门分区域的管理，即建立分布式地理信息系统。配网应用分析(PAS)的实施相对要求比较高，需 要有完整准确的配电网参数和历史运行数据，运行人员应具有一定的水平，PAS 是一个实时系统，数据变化快，应经常维护，经常使用，才能使系统免遭淘汰。

结束语：配电网是连接电力系统与用户的重要环节，同时也是整个电力系统可靠性与服务质量的体现。电力体制改革在不断的深化这对电力企业带来巨大的压力与挑战。对配电系统进行自动化改造是提高电力系统可靠性的重要措施。当前，我国正在构建坚强、全覆盖的智能电网，智能电网通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，利用智能电网对配电自动化进行改造，可以有效的实行实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

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