试论城区配电网自动化建设

张萃　李鹏刚

摘 要：随着我国电力事业的高速发展，社会对供电质量和供电的可靠性的要求越来越高。电网改造将使配网自动化和其可靠性面临着空前未有的发展机遇，因此，配电网自动化将会引起人们很大的重视，很好的满足现代化建设的供电需求。文章介绍了配电网的概念及其意义，对城区配电网自动化建设及在实际应用的注意事项进行了详细的研究。

关键词：配电网自动化 供电需求 城区配电网 自动化建设

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（c）-0174-02

随着社会主义市场经济的发展和人民生活水平的提高，人民迫切希望得到安全、可靠、高效、低耗的电能以及快捷、方便等全方位的优质服务，要达到这个目标，用户对供电质量提出了越来越高的要求。电力系统为了真正满足人民和社会的需要，不仅需要配置强大的输电网和充足的电源，而且还需要的配电可靠性。配电网向用户供电，本着能源消耗经济化、价格合理便宜化及运行管理有效化的原则，它背负的使命就是保障供电的质量和安全。城区配电网的主要面向对象是大众用户，配电网的安全可靠以及经济运行问题越来越受到社会的关注，因此，在这样的背景环境下，城区配电网自动化建设快速的发展壮大。

1 配电自动化的概念

配电自动化（DA）是一项集计算机技术、控制技术、数据传输、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。由于配电自动化已经收到很多发达国家的重视，形成了馈线分段开关测控、集变电站自动化、电容器组调节控制、远方抄表以及用户负荷控制等功能为一体的配电网管理系统。

配电自动化的广义概念包括基于GIS的配电管理和进行实时监控的运行自动化DA，具体指的是能够完成一切单一或者综合的配电运行和管理自动化功能的系统。起于80年代末，配电自动化是由美国为代表的几个发达国家慢慢发展的，发展到今天，它的内容也发生了很大的改变，具体可以用四个层面来概括：一是变电站自动化，它具体指的是只和配电有关的内容；二是配电管理系统（又被称为DMS主站）；三是馈线自动化；四是需求用户的自动化管理等。

配电自动化的狭义概念是以SCADA系统为基础，完成配电网运行自动化功能，可以用馈线自动化FA+SCADA表示，又称为配网自动化系统。

2 配电网自动化的实现意义

在电力系统中，配电网作为最后一个环节面向用户提供用电，提供经济优质和安全可靠的供电输送给用户，较高的配电网建设水平显得尤为重要。城市配网自动化是一种系统化、综合性的项目工程，要求必须是可靠的设备和方案的有机结合才能构成成功的配网自动化，因此，城市配电网自动化建设提供优质服务的意义远大。

（1）实现配网自动化，确保供电可靠性。配网自动化的实现有利于确保电力用户用电的时效性，满足用电需求，前提是保证供电可靠性；在配电网正常工作的情况下，通过配网运行工况，有利于优化配网运行方式；配网自动化能够避免高峰低谷，符合高新技术装备和用户对家用电器的需求和谐波对用户产生的不良影响；能够较大幅度的减轻操作人员的劳动强度和维护费用，有利于提高配电网设备的可靠性和运行能力；不仅能够提高设备的故障判断能力、遇到紧急问题时自动隔离故障，以及自动恢复非故障线路的供电条件，正是由于配电网自动化采用了自动化设备，当配电网出现故障或者运行异常的情况下，可以快速隔离故障区段，在最短时间内恢复非故障区域用户的供电，减少了用户的停电时间，缩小了停电面积；使用自动抄表计费的方式，不仅能够提高设备的使用率，而且还可以提高企业的工作效率和经济效益，给用户带来自动化便捷的用电信息服务；另外，配电网自动化的使用能够有效控制用电负荷，提高设备装备的使用率。

（2）为了适应“科技兴电”的大趋势，必须加快配网自动化建设。随着城乡一体化发展，城区用户用电量的增加和用电负荷的快速增长，供电服务范围的越来越大，城区电网的布局也越来越复杂化，从而大大加剧了电网故障的发生率，相比城区以前的配电网科技含量的低水平，导致其配电网的维护运行工作量的提高，面对电网管理的复杂化，技术含量低的运行维护人员不能完成这项任务，因此，在这种情况下阻碍了配电网自动化的快速发展，安全供电服务业也不能得到用户的满意。“科技兴电”不仅能够实现减员增效的功效，而且还是电力公司快速发展的成功出路。配网自动化建设的战略实行“科技兴电”，促使了企业加大对配网自动化的投入建设。

（3）为了提高经济发展和满足人民生活的需求，提升配电服务质量，实现配电自动化建设。改革开放以来，随着经济社会的快速发展，人民生活水平的质量要求越来越高，同时，对供电的安全可靠性和供电质量也逐步提高。为了快速适应人民生活和经济发展的需要，通过科技创新，提高供电可靠性，建设现代化式的城区配电自动化系统是唯一出路。意识到实现城区配网自动化工程的重要意义，我们需要把此类工程放到重要位置，并实行有效的措施强化城区配网自动化建设。

3 城区配电网自动化建设

3.1 城区配电网自动化的系统逻辑结构

城区配电网自动化具有包括开闭所、馈线自动化、小区配电所、电容组以及配电变压器等具有自動化检测的功能，具体指的是借助计算机技术以及现代通信技术对电网工作的设备实施远方监视、测量及控制等的一种网络系统。配电网自动化的内部逻辑结构是，当配电网系统比较大时，电网中心主站会自动设置分站，目的是增强系统的反应速度。

3.2 城市配电网自动化的组成部分

（1）配电网自动化的中心主站。

配电网自动化系统的主站采用100MNT

网络结构，支持平台符合了三个特性：开放性；实用性；可靠性。主站的核心部分是计算机及其有关程序，其他组成部分包括：数据库服务器、大屏幕显示器；前置机、各种监控工作站、通信机以及网络交换机和路由器，每个部分的功能是根据各个工作站的实际要求进行工作的。

（2）配电网自动化的监测、监控终端。

配电网自动化的监测、监控终端的功能包括采集信息并整合、事件记录和上报、接受和执行指令、闭锁、通信以及电源断电保护等。其终端由是三个部分组成，分别为：配变终端（又简称TTU）、馈线终端（FTU）及常规终端（RTU）。配变终端主要是采集配电变压器的数据，具体有功率和无功率，以及电压、电流、停电状态、电流超限记录、功率因数、有无功率和压力等；馈线终端的主要工作就是收集柱上开关的数据，例如：电流和开关控制状态；常规终端是采集开闭所的数据，有连接方式、各路断开关的运行状态、开关的控制状态、开关的联络方式、开闭所的温度、保护状态和湿度等。此外，非遥控控制的配网终端又包含了三个控制设备，分别是：分段器、重合器和重合分段器。

（3）配电网自动化的通信功能。

作为配电网自动化程度的一个重要部分是通信能否达到自动化的要求标准，考虑到城区的特殊性，城区的配电网采取的通讯方式应有实际使用效果来决定的。通常情况下，配电网的通信方式包括电话线、光纤、微波、电力线载波、无线电和同轴电缆等。作为城区规划电网比较经济且实用的办法是音频有线，它的通信设置和各通信终端的连接没有特殊的要求，其造价相对低并容易实现，易受到环境的影响，特别是和高压配电线路共同架设，由此造成的强磁场和高压的强电场严重干扰到通讯线的运行。光纤通讯方式是城区配电网通信最常使用的方式，它的特点是不受外界环境条件的干扰且抗干扰能力强、可靠性强，也可以使用数据和图像的方式进行通信。电力载波作为电力系统最常用的一种通信方法，其最主要的特性是沒有断点的线路设置，原因是由于线路上多台配电变压器以及线路的柱上开关的断点，使载波通信在配电线路中使用受到了较大的影响。短距离连接的通信方式一般采用同轴电缆。通信接口使用485，大大加强了通信的传输质量。微波通信、扩频通信对于高楼林立的城市配电网，效果不佳。无线通信、音频通信通常作为我国负荷控制的应用领域，在城市应用效果得到充分证实，可以用于时效性不高的监测数据通信。综上所述，通信方式的使用选择，必须满足配电网自动化监测、监控终端和主站系统的特定的要求。

3.3 配电网自动化方案

（1）环网式电缆方案。

环网式电缆方案主要使用在人口密集或城市繁华的商业区，把电缆作为配电的主干线，其主体是环网开关柜，并根据用户的数量要求决定出现回路数的数量，一般采用二进四出的原则，一旦进出线回路比较大时，可相应的转变为开闭所。环网柜通常是以负荷开关和熔断器相配套的，如果一路电源出现故障，同时两一路的电源会快速转到母线，恢复正常的供电状态。作为开闭所监控系统的一种通信方式，以电话线和光纤为主，这种通信方式和放设电缆一起设置，目的是降低干扰。还网柜在城市主干道中是一种非常好的使用方案，关键是其具有运行环境好和外界影响因素比较少的特点。

（2）辐射型配电网方案。

辐射型配电网的控制设备主要收到变电所主开关的保护，其的应用范围通常包括农村配电网络以及城郊的单电源供电，配电线路为了满足自动隔离、自动恢复供电的目的，采用了分段器保护和多级重合器保护。

（3）架空线路方案。

城市架空线路方案是被大多数应用在城市道路规模比较大，环境相对好的地区，由于城市道路两侧的相对宽广，这种方案主要采用以架空绝缘导线和裸线架空导线为主，通常设置的双回路，输电路线上配置的配电变压器或者双电源的选择是依据用户的需求决定的。架空线路一般情况下采用双电源环网供电方式，其具体的特点是布置形式灵活、结构简单，设备一般都集中在户外安装，因此，受外界环境的影响非常大。正常条件下，由甲电源供电，乙电源开关为开路运行。当情况异常时，由乙电源供电。架空线路方案可以再划分为分段器型、重合器型，即由重合器、分段器、重合分段器作为控制单元，实现控制。

（4）低压380/220V式的配电网自动化方案。

380/220V式的低压配电网自动化方案，必须要进行系统规划，其才是配电网自动化的不可忽视的组成部分，一般情况下，这种方案在我国的使用几率很小低压配电网自动化的解决方案有两个，分别是：当考虑到计算的情况下，采用低压侧连接两台配电变压器或者多台，同样使用低压连接开关，从而组成了属于低压式的多电源设置，达到了轻负荷的负荷转移目的。

4 配电网自动化在实际应用中的注意事项

（1）根据大多数案例验证，70%左右归因于瞬时性故障，因此，在一定条件下，配电线路中的线路开关应投入一次重合装置，假如出现合闸于永久故障的线路，开关会自动加速动作断开。

（2）一般情况下，由于季节的外部因素，电网故障出现在夏天和冬天的几率比较大。夏季天气突变情况比较大，造成降温负荷幅度大，不仅会造成无功率和配电容量不足严重阻碍了配网的正常工作，而且也是对配电网的再一次检验。与此同时，调度操作人员的工作也变的相当严峻，加大了电网设备的检查，对配电自动化系统的投入力度也增强了，所以，加强设备的巡视检查工作显得非常重要，应做到：及时预测问题，遇到问题早发现、早处理等。

（3）配电网自动化可以有效的对自动化系统误报或者漏报信号的情况实行适当的解决，具有找出原因，解决问题，真正意义上实现配网自动化系统远程监测的功能。因此，加强管理配电网自动化设备，需要做到定期试验、定期检查，保证配网自动化设备健康正常运行。

5 结语

随着经济的快速发展，在未来几年或者几十年后，电网将会大大提高了电网架结构建设和配网自动化系统建设的速度，因此，对提高供电的质量和供电的可靠性也越来越重要。企业为了增强供电能力，减少用户的停电时间，保证用户使用的质量，配电网自动化的建设是唯一出路。配电网自动化是一种包含投资成本大、技术复杂化、面向广泛化等特点的系统工程。在具体工作中必须要进行周密的设置和规划，有计划、有步骤、分阶段的实施完成。

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