关于县级配网自动化系统应用的技术探讨

易中海

摘 要：县级配网自动化技术在我国推动配网自动化以来，取得了长足的发展，但是由于资金、技术等原因，迟迟未能获得广泛的推广，且在自动化技术应用的过程中存在多种诸如电网分散、可靠性不足以及技术缺陷等困难，也延缓了县级配网自动化实施的进程。本文针对县级配网自动化系统应用过程中存在的难题，对其应用及方案选择进行了研究。

关键词：县级配网；自动化；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A

自动化配网技术推广应用能够提高电网鲁棒性以及稳定性，能够为提高供电质量做出贡献。县级配网作为我国配电网的主要组成部分，承担着直接向终端用户供电的重要任务，其主要由10kV及以下电压等级的电网组成。但是由于我国县级配网原有设备构成的配网基础薄弱，技术人员缺乏以及自动化配网运行技能不足等原因，造成县级配电网的自动化系统应用推广困难，形成了目前县级配电网自动化水平较低的现状。本文将从县级配网自动化推进过程中的难点出发，对其进行详细研究。

1 县级配网自动化应用存在的问题

1.1 基础设施薄弱

配网自动化系统对电网结构要求较高，我国县级配网存在地域差异性较大，人口分布不均等方面特点，在偏远地区尤其突出。导致原有电网电源点分布较为分散，配电线路以放射式和树干式为主，分支线路多，部分线路供电半径过长，结构分散、负荷不平衡的问题。基础设施相对比较落后，先进设备及监测系统的应用较少，造成配网自动化系统应用的困难。

1.2 技术人员缺乏

配网自动化系统技术人员的缺乏是县级配网自动化水平无法提高的重要掣肘，没有高水平的技术人员对系统进行运行，一方面会造成小马拉大车的尴尬局面，系统无法得到充分利用，设计功能无法实现，另一方面也会造成先进设备运行与维护缺乏科学合理的管理，造成设备的损坏，增大设备运维成本投入。

1.3 系统模式不成熟

目前我国县级配网没有成熟可靠的模式供多数地区参考，加之运维理念的不同，造成了不同地区系统模式不同，东挪西凑，最终使得系统不仅不适合当地特点，还增加了相应的建设成本，无法达到预期目的。此外，在配网自动化系统建设过程中，对系统兼容性的考量不够充分。多数应用配网自动化系统的县级配网一般情况下倾向于采用自定义的配网图形及接线图格式，导致在格式处理时与系统的CAD图纸格式以及GIS系统矢量格式的不兼容，增加维护工作量。

2 县级配网自动化水平提升探讨

针对以上县级配网自动化系统应用过程中存在的难题，特别是针对基础设施薄弱、系统模式不成熟等难题带来的困扰，对县级配网技术方案进行如下探讨。

2.1 县级配网的改造

对县级配网结构等进行改造，以适应配网自动化系统的应用要求，是推广县级配网自动化系统的首要条件。对于县级配网的改造，一般有两种方式可供选择：

（1）双电源并列运行

采用双电源并列运行方式，一般是双电源进线加备自投方式，该种方式在客户终端采用，一般情况下能够满足客户对于供电可靠性的要求。但是该种改造方案对于客户终端改造投入和工作量的要求增加，在偏远地区以及欠发达地区的应用范围较为有限。

（2）双电源点供电运行

采用来自不同电源点的线路进行双线供电，在客户终端利用联络开关进行控制，客户与电网之间采用环网柜进行控制。在系统供电正常时，联络开关常开，环网柜控制的分段开关常闭，系统运行正常；突发故障时，判定故障點并采用分段开关对故障进行隔离，利用另一条电源进线进行供电。在进行该种运行方式的改造时，分段开关的数量选择依据配网线路长度以及影响的用户数量进行确定。分段开关设置数量越多，故障时影响到的用户越少，且此种方式投资少，运行灵活。

2.2 县级配网自动化系统方案选择

对县级配网自动化系统的选择，应当遵循循序渐进的原则，按照三个步骤稳步前进：

（1）馈线自动化

馈线自动化系统为配网自动化的第一个阶段，主要功能为实现故障区间的自动隔离以及恢复故障区间内的供电，该阶段投入较低，自动化水平有限。

（2）三遥功能

以馈线自动化为基础，增加系统三遥功能，实现对系统内运行数据的遥信、遥测、遥控功能。

（3）计算机辅助系统

在实现三遥功能的基础上，增加计算机辅助功能，实现对系统调度的完善和管理；通过配电自动化系统从调度自动化系统取得电网网络拓扑模型、变电站图形、相关设备参数、实时数据和历史数据等信息，形成调配一体的网络拓扑。

在县级配网自动化系统建设过程中，馈线自动化构成基础设施，三遥功能为其骨架，计算机辅助作为整个系统的最终阶段，只有在馈线自动化完全覆盖，三遥功能覆盖60%以上时，才可逐步开展计算机辅助的应用。

3 县级配网自动化系统方案设计

在自动化系统设计时，须对主站、子站系统进行设计，并且采取冗余设计思想，在设计时充分考虑系统的可扩展性以及运行的灵活性。

3.1 主站系统设计

主站系统在设计时，主要包括四个模块：数据维护模块、图形维护模块、数据显示及监控模块、波形分析模块等。主站结构如图1所示。

如图所示，其中数据维护模块的主要功能是管理用户数据，运行数据以及设备信息等基础数据，主要数据交换方式通过XML方式实现；图形维护模块的主要功能是对电网运行图进行绘制、修改以及维护，对设备位置、型号等进行描述，不同系统间的图形交换依据不同格式进行；数据显示及监控模块是对运行数据进行实时监控显示，能够实现对下属多个子站的同时监控和管理；波形分析模块则是通过对系统设备运行过程中以及电网运行过程中采集到的波形数据进行分析处理，判定系统是否出现故障以及故障类型，及时对故障进行定位和排除。

3.2 子站系统设计

配网子站系统是系统内保护信息接入的终端，在整个配网自动化系统中有承上启下的作用，能够对子站一二次设备运行方式进行记录，对继电保护等二次设备的运行可靠性提供有力的支持。子站系统的设备主要包括继电保护设备、故障录波器、其他安全自动设备等，能够对系统故障以及其他保护信息进行处理。在子站设计中，需遵循以下设计原则开展：

（1）设备可靠性原则

设备可靠性是子站设计可靠性的基础，在设备选用时，尽量选择低功耗元件，避免由元件问题造成的设备损坏以及运行不可靠等情况，为设备可靠运行和降低运维成本打下基础；配电自动化主站系统建设时应充分考虑可靠性要求，通过关键硬件设备及软件采用冗余配置、集群、虚拟化、容灾备用等技术手段，消除单点故障，确保不因部分软硬件故障而影响系统功能的正常运行。

（2）开放性原则

子站系统采用开放性设计，准许多种厂家继电保护设备等的进入，避免由于新设备的进入带来的整体系统的修改和变动；配电自动化主站系统的软硬件平台应具有良好的开放性和广泛的适应性，基础资源平台及应用功能模块均应基于相关国际、国家、行业及企业标准开发，基础资源平台可插入任何符合相关标准的应用模块或子系统，并支持模块或子系统间的数据和功能交互，系统规模和功能可按需扩展。

系统可采用多种硬件和操作系统，并能支持各种主流的关系数据库、时序数据库、中间件等基础软件。在不同的硬件和操作系统平台上，系统的功能和操作风格应基本一致。

（3）可扩展性

对未来负荷增量进行科学预测，在子站设计时，按照冗余设计方式实现一定的负荷增量，确保在负荷增加时不会对系统进行大的改动，降低配网改造工作量。

（4）接口标准性

所有子站接口遵循相关通信标准，或RS485协议或TCP/IP协议等，加强子站与其他站点之间数据的可交换性，避免出现信息孤岛的情况，增加子站适配性；接口标准支持企业级集群数据库、关系型数据库管理系统，以及遵循工业标准的数据库结构化查询语言SQL。系统支持对局域网和广域网的通信；支持国际上通用的网络通信协议；支持灵活的网络结构，便于和其它网络连接；支持远程邮件、远程终端服务、远程文件传输、远程资源访问；支持任务与任务的相互调用。

结语

本文对目前我国县级配网自动化系统推进过程中出现的基础设施薄弱、系统模式不成熟等难题进行了详细分析，针对性地提出解决此类问题的措施，并对县级配网自动化系统的一般方案设计模式进行了简要分析，能够为县级配网自动化系统的设计和实施提供一定的借鉴和指导。

参考文献

[1]姜春莹.关于县级配网自动化系统应用的技术探讨[J].中国电力教育，2011（30）：69+75.

[2]黄兢诗.县级供电企业配网自动化的研究和应用[D].华南理工大学，2012.

[3]孙建.县级供电企业配网自动化的研究和建设[D].山东大学，2014.

[4]劉海岩.阜新配电网自动化系统设计与应用[D].华北电力大学，2014.