试论智能电网的配电自动化改造

2014-11-26支秋林ZHIQiulin

价值工程 2014年9期

支秋林ZHI Qiu-lin

（上海电力学院，上海 200090）

（Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China）

1 配电自动化系统的结构及技术指标

根据配电系统的容量大小，可以将配电自动化系统分为三种不同的类型，分别是：大型配电自动化系统、中型配电自动化系统以及小型配电自动化系统。通常情况下，在选择配电自动化系统的类型时需要与实际的要求和目标以及将来的发展规模相结合，以经济性、可扩展性、安全稳定性等为基本原则，图1 给出了典型的配电自动化系统层次结构图。其中，它最突出的优点在于：具有较好的灵活性，在建设的初期可以采用中型配电自动化系统的型式进行建设，并且装设相应的主站、子站以及终端等。当需要对配电系统进行扩展时，可以适当增加主站系统数量，同时将其中的一个主站作为中心站。按照层次结构的不同，可以将系统分为三个层次，其中，第二层以下的结构可以根据需要适当扩展。

图1 配电自动化系统层次结构图

在配电网中，自动化系统的地位是毋庸置疑的，因此，对其要求较高，相应的开关设备不仅要满足相关标准，同时还应该满足相应的管理系统运行要求。注：配电自动化系统的技术指标可参看相关的标准文件。

2 智能电网配电自动化的发展

在我国电网的发展中，智能电网配电自动化的发展经历了三个阶段，以下对其进行详细分析[1]。

2.1 配电系统开关设备的配合在该阶段，主要配电设备还没有建立完善的计算机网络系统，也缺失通信网络。重合器等的使用会影响配电系统的功能，表现在：当系统中出现故障时，通过相应的配电开关设备的相互配合，配电系统可以实现故障区域的隔离以及维护，从而保证了对用户供电的正常以及稳定。在自动化开关设备的相互配合下，配电系统自动化具有十分积极的作用，但值得注意的是这种自动化也存在一定的局限性，主要体现在：在实现维护自动化的过程中，需要定期进行设备维护，同时这种维护缺乏安全和稳定的自动化特点。

2.2 配电通信网络在该阶段中，最突出的特点是：应用了配电系统通信网络以及后台计算机网络；它对于配电系统的自动化功能而言是质的飞跃。在配电系统正常运行的情况下，后台计算机网络应用依然能够实现自动化控制，它在很大程度上保证了配电系统的安全运行。除此之外，应用通信网络还有助于配电系统的遥控维护等。

2.3 配电系统自动控制在配电系统的自动控制阶段，主要是实现了相应的自动控制功能的添加；在计算机技术不断发展的背景下，在开关设备配合自动化和后台计算机网络应用的基础上实现的自动控制功能的添加。它不仅实现了配电系统正常运行的自动化，同时也实现了远程遥控的自动化。

3 配电自动化改造内容

作为一项系统而庞大的工程，配电网系统的自动化改造涉及到以下三个方面的内容[2]。

3.1 主站自动化系统改造在主站系统中，主要包括三个子系统，分别为：①配电SCADA 主站系统[3]。在该系统中，主前置服务器是RTu 服务器中的一台；当这台服务器出现故障时，系统将会自动的为系统配置一台服务器替代出现故障的主前置服务器，从而有力的保证了系统的正常运行。这些功能都是通过nap 来实现的。在子站服务器中，通过相应的交换机，可以实现将数据信号发送给主前置机服务器，这些数据信号通过dater 进行接收，并相应的存入到本地，实现数据的实时共享。通过datsrv 的接受，子前置服务器能够接受这些数据信息，实现实时数据的共享。②配电应用软件子系统DAS。通常情况下，当配电网自动化改造完成以后，为了满足系统的技术要求，需要进行系统故障恢复诊断功能的联机调试，即：配电网的自动化功能；在进行调试之前，需要保证相应条件的正确，包括：主站配置库已经完成、系统主站和子站之间的通信正常、FTU 中相应的功能正常。③配电管理系统DMS。就配电系统来说，其最为主要的功能是：AM/FM/GIS 功能。它有效结合了空间数据处理、计算机技术以及电力系统技术等，主要应用于对电力设备空间定位资料的分析和显示，同时也可以对相应的属性资料进行分析，属于数据库管理系统。其中，AM 表示自动绘图系统，FM 表示设备管理系统，GIS为地理信息系统；将三者结合起来就形成了DMS 基本平台，并建立了相应的DMS 数据库，它可以提供共享资料给子系统；分析其主要优点，包括：资料的冗余度更小，资料具有统一性，具有人性化操作界面。另外，应用GIS 系统，电力系统得到了一种新的表达形式，具有直观的特点，空间管理能力更强。

3.2 子站自动化系统改造配电网中很多设备需要监控，涉及到的范围较广，较难将监控设备直接联系配电主站，因此，需要中间级，即：配电子站系统。配电子站能够实现数据的采集和监控功能。另外传输到配电主站的通信处理器中的实时数据也能得到实时监控，这样一来不仅能够节省主干通道，对于配电自动化主站而言，还可以顺利继承自动化成果。

3.3 终端系统自动化改造就城市配电网而言，其自动化终端的主要任务是：实现各类设备的实时监控，如：柱上开关、开闭所以及配电变压器等，它不仅要完成遥测、遥控和遥调的功能，同时还要完成故障的识别和控制，与主站和子站相配合实现对电网运行情况的检测和优化，对网络进行重构，隔离故障。在变电站的开闭所自动化终端中，采用的是光纤双以太网；而在柱上自动化终端中，则是采用R2485/232 等无线方式，或者是采用光纤等接入到D25数据集中器中。这种配置有效结合了D25 多功能电子装置，实现了配置的灵活化，十分适宜应用于未来可能大规模扩展的场合。在该系统中，按照相关的功能要求，其系统的改造方案有以下几种：①数据集中器。②开闭所自动化终端。③柱上自动化终端。

4 电网配电自动化可靠性及改造效益

作为一项高新技术工作，实现配电网的自动化运行不仅要注意到配电网点多面广的特点，同时也应该注意人员和线路的不稳定因素；此外，由于计算机的软件和硬件更新快，管理和维护配电网自动化的过程十分复杂。依靠众多的数字终端设备以及通讯网络的传输通道等，配电网自动化系统实现了对数据的统计、分析以及更新等功能。为了保证其稳定运行，需要定期进行科学合理的维护工作。具体而言包括：终端设备的运行及维护、通信光缆的运行及维护、计算机等硬件的运行及维护。

实现配电网自动化改造以后，电网的运行状态可以进行实时的监控，这就大大提高了电网调度的安全稳定性，可以有效防止由于信息传递不畅通而造成的盲调状态；另外，电网自动化运行的其他功能也得以实现，如；线路故障的自动化诊断、确定故障点的自动化隔离，故障区域供电的自动化恢复。经过电网的配电自动化改造以后，配电抢修的工作量得到了大大减轻，相应的反应速度也得到了大大提高。经过初步核算，经过配电自动化改造之后的区域，其平均故障停电时间减少了0.07h/户每年，供电的可考虑高达99.9%；社会经济效益都得到了极大的提高，另外，还由此培养出了一批专业素质高的电网维护人员，为全面实现坚强的智能电网打下坚实的基础。