基于智能配网终端的用电主动服务系统研究

2015-12-02吴仁光

电力与能源 2015年3期

吴仁光，孙圳，史斌

（国网浙江象山县供电公司，浙江宁波 315700）

1 用电主动服务系统的基本设想

智能电网的最终目的是为了提高供电可靠性，改善用电服务质量。随着智能电网的建设，电网主体架构得到了进一步加强，配网的主网结构多采用环网或拉手互联结构，结合配网自动化的建设，主网的故障已相对较少，目前影响供电可靠性的主要因素来源于低压线路的故障。而在低压线路层面上由于覆盖区域广导致没有较好的自动化手段，致使形成了低压线路的停电故障等自动化系统的盲区，同样原因造成人工巡检难度特别巨大，因此，故障发生时往往是在用户报告后，才会进行抢修处理。这一方面延长了用户的停电时间，影响了供电可靠性，另一方面，也造成了故障抢修的工作非常繁重。为了能够从根本上改善这样的局面，就有必要对引发低压线路故障的原因作出一个科学的分析和判断，据不完全统计引发低压线路故障的原因其中有很大部分是由于瞬时接地故障引起的线路开关跳闸，如果能对低压线路开关进行一次重合，就可以在短时间内自动排除故障，这样既减轻了运维人员的繁重劳动压力，同时也提高了供电的有效时间。基于这个思路，本文提出了一个全新的用电服务概念——用电主动服务。

对于用电的用户和供电部门都是不希望电力供应发生故障，而一旦发生故障又希望能及时排除，将故障影响时间和范围压缩到最小。所谓“用电主动服务”就是要在用户对用电故障报修之前，供电部门已经知道低压线路发生故障的具体地点和线路节点，从而在用户报修之前就有可能派出维修人员前往故障点进行处理的服务方式。要做到这一点，对于供电部门而言就必须在服务上掌握主动权，因此，用电主动服务不仅仅是一个概念，而是在实际工作中要努力加以实践的目标。

用电主动服务系统的建立，就是要满足供电所／营业所和供电公司的二级监控应用，重点面向全路网的低压配电设备设施监控和管理，实现故障节点的定位、故障原因和故障范围及时有效地确定、抢修方案的快速制定和抢修调度的及时互动，系统根据故障轻重程度自动形成有效的抢修方案和排定抢修顺序，合理调度抢修人员实施故障抢修，同时依赖于该系统平台能够实现低压配网的应急调度指挥，还可以依赖于该系统平台构建与用户或小区用电信息显示屏的信息互动，可以及时高效的将停电原因及故障抢修进度安排告知到用户。

智能低压配电终端具备配电变压器监测、保护和通信功能，可综合实现配电台区状态监测、计量管理、负荷管理、无功补偿控制、三相不平衡治理、用电信息管理和互动等自动化管理功能。智能低压配电终端被称为智能配网的神经中枢，是智能电网在配用电侧的重要技术支撑的基石。许多供电公司都开展了相关的试点工作，取得了很好的效果。

用电主动服务系统是基于智能配电终端采集的实时运行数据，建立配网故障抢修指挥主站系统。该主站系统依托于自动化信息，基于对故障信息的综合分析，发现和处理故障，系统确定轻重缓急，自动形成抢修顺序，并能够按照已经构建的抢修预案进行顺利的抢修，且有效的提高抢修工作效率，同时又能及时将停电信息通知到用户，在用户报修前的第一时间内，实现主动服务。

利用主动服务系统能够解决难以对台区信息实时监控等问题，同时也能解决对台区信息准确的监测和反馈；而利用主动服务系统平台建成的GIS系统，可以解决由于各个配电台区分布广、运行环境复杂、造成的因派工不合理抢修人员重复跑和不熟悉路径走冤枉路的难题，为电力抢修节省了时间，大大提高了供电可靠率。

通过主动监控手段，及时有效地掌握低压配电的停电信息，先于用户报修之前实施排除故障，恢复供电，主动向客户提供计划停电、故障检修、服务监控等信息，改善和提高供电服务质量，同时也提高了供电维护的经济效益和社会效益。

要实现用电主动服务，其重点（或关键）在于建立一个完整的系统平台作为技术支撑。这个技术支撑平台就叫“用电主动服务系统”。

2 用电主动服务管理平台功能设想

用电主动服务系统管理平台如图1所示。用电主动服务系统管理平台主要是通过应用资产配置台账于采集的基础运行监视信息进行对比分析形成对故障接点的预判、预警和报警；最终将结果连同处理预案展示在综合值班大屏上功能，供调度和运维值班人员作出相应判断和处理。

图1 用电主动服务系统管理平台图

3 用电主动服务数据处理逻辑架构

用电主动服务系统数据处理逻辑架构如图2所示。该系统处理的数据主要来源于通过采集形成的实体数据、生产管理系统导入的数据、自动化系统的数据以及调用相关联的数据库的数据，在一定的工作流程控制下将这些数据进行分析判断形成所需要的监控信息通过人机界面显示在大屏上和值班人员工作桌面上。

图2 用电主动服务系统数据处理逻辑架构图

4 用电主动服务系统网络架构设想

用电主动服务系统的网络架构如图3所示。由图可见，用电主动服务系统组网与生产管理的各大系统密不可分，该网络组成同时反映出用电主动服务系统和其它生产管理系统之间的关联关系，同时也反映出用电主动服务系统的各个数据来源。另外还反映出该系统是一个比较复杂的系统，也就是说在一定程度上，该系统所得出的综合分析结果，除了依赖于本系统采集的数据的真实性、及时性、可开放性外，还需要依赖于其他系统提供的数据的及时性、准确性和可信度的。而最终分析结果是可以通过生产调度网提供给多部门共享的。

5 用电主动服务系统建设需对低压配电设施更新改造

图3 用电主动服务系统的网络架构图

根据上面对用电主动服务系统功能及构成的描述，所涉及到的其它系统目前在电力系统中基本已经有所建设，而且有些系统建设也很完备，然而现在比较薄弱的环节正在于低压配电环节，要建立起用电主动服务系统，在很大程度上要依赖于低压配网的更新改造。改造的目的是实现低压配网中的各个节点的用电数据能够实现自动采集和上传。因此对低压配网的改造应从以下几方面着手。

（1）按照国家电网有关智能配电终端的建设规范，扩展其应用功能，主要扩展采集低压出线的运行状态，同时配置后备电源供电，保证台区停电时，即将停电信息有效上报到主站，也能接收主站的控制命令，远方恢复送电。针对二种应用场景进行设计，一是针对台架变，采用紧凑箱体的方式，考虑最多采集4条低压线路状态；另一种是针对配电房的设计，具备对较多低压线路的集中采集，采用小型屏柜设计；现场条件许可时，亦可采用单线路的采集控制方式设计。

（2）目前大部分低压线路采用的空开，只有过流和欠压保护的功能，基本不具备自动化的功能，因此需要对其进行智能改造，使其具备智能低压空开的性能。

（3）对于故障后的重合功能，由改造后的智能配电终端集中自动控制。是否自动重合还是人工遥控重合，需要根据线路跳闸前的状态进行判断，然后决定是否重合及重合的间隔时间。

（4）建立智能配电终端的监控主站，满足对改造后的智能台区的监控要求，通过智能配电终端采集的运行监控数据和故障停电信息，构建面向台区和低压线路停电故障的分析，控制和抢修指挥系统。

（5）开发一套基于智能配电终端状态实时采集为基础的故障抢修指挥系统主站软件，满足供电所／营业所和供电公司的二级监控应用，重点面向故障定位、抢修方案制定、抢修调度及互动，同时构建与用户或小区用电信息显示屏的信息互动，及时有效地确定故障原因和故障范围，系统根据轻重缓急，自动形成抢修顺序和有效的抢修方案，合理调度抢修人员实施故障抢修，并能及时通知到用户停电原因及故障抢修进度安排。充分体现主动服务的理念。

（6）建立智能配电终端的监控主站与台区和配电终端之间的通信通道。由于智能配电终端主站一般会建在局端机房内，而台区或配电终端并无可用的光纤或网络通道，因此目前只能通过无线通信的方式建立双向通信链路。