配电自动化系统常见模型的比较与最优方案的选择

刘宁宁

摘 要：随着信息技术的发展，配电系统自动化进程不断加快，文章简要分析比较了当前比较常见的集中配电自动化系统模型，并提出了基于GPRS通讯的新型配电自动化系统，研究了其整体的规划与实施，旨在为推进配电自动化系统的进一步发展做出贡献。

关键词：配电自动化系统；常见模型；最优方案

前言

配电自动化是电网规划的重要内容，尤其对于城乡电网建设来说，配电自动化对实现城乡配电稳定有着重要的意义，当前我国电网改造工程初见成效，许多地区已经实现了配电自动化，但需要明确的是，我国大部分地区配电自动化的实践经验不足，仍然存在着一些技术问题，基于以上，文章简要研究了配电自动化系统常见模型的比较和最优方案的选择。

1 配电自动化系统常见模型比较

1.1 分散智能控制方式

分散智能配电自动化系统的主要特点是在通信突然中断的过程中，系统能够按照预先设定的故障结局方案进行故障处理，及时恢复送电，在解决故障的过程中不需要依赖于通信，就地就能够实现故障处理，并能够将故障发生到恢复的整个过程通过通信传递到系统中。

分散智能控制配电自动化系统共分为三层：第一层是主站层，主要功能是实现自动化的调度和配电一体化，实现整个系统的正常运行；第二层主要是由配电网子站RTU手机环网若干终端信息并将其传送到主站；第三层的主要功能是通过智能化永磁机构重合器来配置配电网广域继电保护终端，继电保护终端为PFTU，PFTU有如下几个功能：（1）阶段保护、故障状态差动保护、远方跳闸保护等保护功能；（2）用于通信的通信通道，例如光纤、GPRS等；（3）继电保护系统，主要功能是在线修改保护方式和整定值，实现自动适应；（4）能够进行远方监测控制[1]。

在配置的過程中，两个变电站需建成手拉手式的环网，这样就能为用户提供双电源供给，安装在各个分歧的重合器能够有效隔离分歧故障，这样就不会影响到整个线路的正常供电，即使一个变电站停止运行也不会影响到整个线路的供电。

1.2 重合器电流型故障隔离方式

以10kV线路辐射网供电为例，在变电所出口设置重合器，之后分别装设两个分段器，在正常情况下，重合器和两个分段器都处于闭合状态，整个线路运行正常当中间分段器负荷的区域内发生故障时，其会感受到故障电流并完成计数，这时就会引起重合器的跳闸，重合器在延时后会进行重合，如果中间分段器负荷区域发生的是瞬间故障，则重合成功，如果出现永久故障，中间的分段器就会再次感受到故障电流，则会重复进行二次计数，如果出现线路失电，则故障区域的分段器分闸闭合以排除故障区域，此时重合器进行第二次重合，排除分段器故障区域后，重合器闭合成功，整个配电线路正常供电。

重合器电流型故障隔离方式主要利用的是重合器切断故障电流的能力，能够有效的隔离故障，配出故障区域，避免了因某一个分段器区域故障造成整个线路的运行故障，同时这种故障隔离方式还能够减少重合器开关的动作次数。但需要注意的是，这种故障隔离功能的实现是建立在延时的基础上，如果分段过多，很可能导致各个保护极差配合困难，当分段重合器配置过多，则出线开关延时越长，这就会影响整个配电系统的正常运行[2]。

1.3 重合器电压型故障隔离方式

将变电站的馈线设置线路断路器（CB1）、线路分段开关（FD1、FD2、FD3）和联络开关5个节点，这样就能将整个馈线分成四段，CB1的主要功能是通过配置的继电保护装置来切除相应的故障电流，LD的主要功能是实现馈线与对侧变电站馈线之间的联络，分段开关的主要功能是将整个馈线分段，其主要动作为：（1）当期分段开关两侧失压，其会瞬间进行自动合闸；（2）当分段开关的一侧带电，而另一侧不带电时，其会延时自动分闸，时间为x秒；（3）在合闸之后，有电检出时间为y苗，如果y大于x，则表示为正常状态；如果y小于x，则表示出现故障，且为永久故障，之后再次出现失压时，重合闸将永久分闸。

重合器电压型故障隔离方式优点为：（1）负荷开关作为分段开关，成本低廉；（2）通过事先设定的程序进行工作，避免了复杂的继电整定配合；（3）能够适应不具备信道条件的配电网。重合器电压型故障隔离方式缺点有：（1）恢复供电所需时间较长；（2）在切除永久故障的过程中，备供线路要重合一次，且受到一次短路电流冲击，主供线路则要重合两次受到两次冲击；（3）重合器电压型故障隔离方式需要对改进现有的保护装置和重合闸装置，使其能够适应动作逻辑。

1.4 集中智能控制方式

集中智能控制方式主要由主站系统、子站系统、通信系统、监控终端组成，监控终端的设备能够有效监测到故障信号以及开关动作的情况，通过预先设置的电网拓扑分析来判断出具体故障的区段，之后通过远程控制操作将故障的区域进行隔离，最后恢复整个线路的正常供电。集中智能控制方式是一种比较理想的方案，但整个过程较为复杂，需要大量的FTU设备支持，但FTU设备工作的稳定性还没有得到大量的实践证明[3]；此外，集中智能控制方式需要大量广域通信连接的支持，这就会带来极大的通讯系统的维护工作量，这不符合我国一些中小城乡配电系统的人力资源配置；最后，这种方案的造价十分高昂，性价比不高。

2 基于GPRS的配电自动化系统

2.1 GPRS通信方式

GPRS是在GMS系统基础上发展而来的一种通讯方式，其能够帮助GSM用户实现数据业务的分组形式，有着永久在线、传输迅速、Internet连接等等优点，其数据的传输十分迅捷，效率较高且成本较低。

GPRS系统能够适用于范围较广、数据反映要求较高的场所，这种通讯方式十分可靠，能够准确、客观、快速的判断出故障并及时将之隔离，对真正实现电网配电自动化有着重要的意义。

2.2 整体规划

基于GPRS的配电自动化系统共分为两层，第一层是调配一体化系统或专用的调配系统，是整个配电系统的主站层，是实现配电自动化的基础；第二层是智能化永磁机构重合器，是整个配电系统的底层单元，其能够实现整个配电系统状态的实时监控，能够根据电压电流的实际观测状态判断出故障具体发生的位置，之后通过光纤网络或GPRS通信将信息传送到主站中，主站系统自动化配电软件会进行故障的诊断、隔离，并对整个网络进行重组。

2.3 分步实施

（1）分散智能化的实现：分散智能化的主要特点是不依赖于通信，选用带有继电保护功能并且能够独立处理故障的用词机构重合器，这就能够就地处理故障，及时回复送电，不再依赖于通信[4]，通过GPRS通信能够自动就地处理事故，也可以适当采用分段器；（2）建设通信网、通信主站、通信子站，最后简称基于GPRS的配电自动化系统。

信息技术为配电自动化系统的发展注入了新的活力，文章简要分析了四种配电自动化系统的常见模型，并对它们的优缺点进行了比较，最终提出了基于GPRS的配电自动化系统，并简述了其具体的实现方案，旨在为配电自动化系统的发展做出贡献。

参考文献

[1]苏浩益，贺伟明，吴小勇，等.配电自动化系统建设过程中的关键问题及系统运行健康度模型[J].智能电网，2014，3：49-53.

[2]苏浩益，贺伟明，吴小勇，等.配电自动化系统中无线通信方式优选模型[J].电力信息与通信技术，2014，3：29-34.

[3]薛威.整流变电站配电自动化SCADA系统的设计与研究[D].吉林大学，2010.

[4]魏永胜.配电自动化系统构造模型分析—集SCADA、馈线自动化、配电管理自动化功能于一体[J].山西煤炭管理干部学院学报，2008，1：152-153+155.