基于供电可靠性的配电自动化系统规划方法

郭大鑫

（广东电网公司汕头潮阳供电局和平供电所，广东 汕头 515100）

配电自动化技术的推广应用，有助于提高供电可靠性［1－2］。但是必须对配电自动化系统进行科学、合理的规划才能够保证供电可靠性与经济效益的匹配［3－5］。实际上不同的区域对于供电可靠性的要求存在一定差异，配电自动化系统的规划要结合供电可靠性来进行。本文从供电可靠性等级的角度出发，对供电区域进行了科学合理的划分，在此基础上提出了配电自动化系统的差异性规划方法，并对所提出的差异性规划方法进行了深入的分析和验证［6］。

1 供电可靠性等级划分

根据供电可靠性等级，将供电区域进行了合理的划分，具体的划分结果如表1所示［7］。

表1 供电区域等级划分列表

2 配电自动化技术的实现

2.1 配电网自动化主站

配电网自动化主站可以构建为四种典型的结构形式，分别为大型模式、中型模式、小型模式、前置延伸型模式，其中前三种模式均具备扩展功能［8］。配电网自动化主站彼此之间通过数据总线实现互联互通、配电网数据的交互、信息的高效整合，实现配电网状态监控与故障诊断。配电网自动化主站功能配置如表2所示［9－10］。

表2 配电网自动化主站功能配置列表

2.2 配电网自动化终端及数据通信

配电网自动化终端可以分为两种，即遥信－遥测－遥控终端和遥信－遥测终端。遥信－遥测－遥控终端所控制的开关必须具备电动操作机构，并且采用光纤通信方式；遥信－遥测终端所控制的开关选配电动操作机构，采用无线专网或无线公网通信方式［11］。

2.3 配电网继电保护

继电保护策略应当从城市配电网和农村配电网两个方面来分析［12］。

城市配电网具有系统容量大、线路分支多、供电半径小的特点，一条线路的不同区段发生短路故障时，短路电流的差异不显著，保护整定不容易确定，普遍情况下通过保护动作延时时间的级差实现保护动作。对于变电站来说，可以通过用户端、分支线路、出线端的断路器实现三级配合保护，实现主干线路与分支线路保护，做到互不影响。

农村配电网具有系统容量小、线路分支少、供电半径大的特点，一条线路的不同区段发生短路故障时，短路电流的差异显著，在主干线上配置三段式过流保护和断路器就能够实现选择性切除功能。

3 配电自动化系统规划原则

3.1 配电网自动化主站规划原则

配电网自动化主站的规划需要与城市规模、主站的点数相匹配，具体的对应关系如图1所示。

图1 配电网自动化主站规划匹配关系

3.2 配电网自动化终端及继电保护规划原则

（1）A级区域：供电可靠性等级要求最高；采用双电源供电模式，重要设备配置备用，最大限度缩短由于检修和故障造成的停电；全部采用遥信－遥测－遥控终端，实现故障的快速隔离与停电的快速恢复；全部采用电缆供电。

（2）B级区域：采用单电源供电模式，重要设备配置备用，最大限度缩短由于检修和故障造成的停电；全部采用电缆或绝缘导线供电；故障率较高且具备一定条件的架空支线配置断路器和遥信－遥测终端，实现故障线路的快速切除。

（3）C级区域：联络开关配置遥信－遥测－遥控终端，每条供电线路配置一个遥信－遥测－遥控终端，线路上其余为遥信－遥测终端；故障率较高且具备一定条件的架空支线配置断路器和遥信－遥测终端，实现故障线路的快速切除。

（4）D级区域：全部采用遥信－遥测终端；故障率较高且具备一定条件的架空支线配置断路器和遥信－遥测终端，实现故障线路的快速切除。

（5）E级区域：主干线路开关配置为断路器和三段式过流保护，另外配置具备重合闸功能的遥信－遥测终端，能够实现故障快速切除；故障率较高且具备一定条件的架空支线配置断路器和遥信－遥测终端，实现故障线路的快速切除。

（6）F级区域：不配置配电自动化系统。

4 配电网自动化终端数量分析

4.1 城市配电网自动化终端数量分析

对于全部安装遥信－遥测－遥控终端的馈线，假设馈线上配置的遥信－遥测－遥控终端数量为N3，该条馈线会被分成N3＋1等份，则基于由故障因素造成的停电可靠性要求λ，N3应当满足条件：

对于全部安装遥信－遥测终端的馈线，假设馈线上配置的遥信－遥测终端数量为N2，该条馈线会被分成N2＋1等份，则基于由故障因素造成的停电可靠性要求λ，N2应当满足条件：

对于安装遥信－遥测－遥控终端和遥信－遥测终端相结合的馈线，假设馈线上配置的遥信－遥测－遥控终端数量为N3，该条馈线会被分成N3＋1等份，再在由遥信－遥测－遥控终端分出的区段内配置数量为N′2的遥信－遥测终端，则基于由故障因素造成的停电可靠性要求λ，N′2应当满足条件：

其中，ρ为故障发生概率，T3为故障恢复耗时，T2为基于故障定位前提下人工对故障进行恢复耗时。

4.2 农村配电网自动化终端数量分析

对于辐射状配电网，在馈线上配置遥信－遥测终端的数量为N2，该条馈线会被分成N2＋1等份，则基于由故障因素造成的停电可靠性要求λ，N2应当满足条件：

5 实例分析

在我国东南沿海某城市，准备在其市区建设配电自动化系统，其中该城市的中心地区是负荷密集区域，并且对于供电可靠性等级要求为B级，包括了50条电缆供电的馈线；市区除中心区域外大部分地区负荷集中，对供电可靠性等级要求为C级，包括260条馈线（其中电缆馈线60条，电缆架空混合馈线120条，架空绝缘馈线80条）；其余区域负荷不集中，对供电可靠性等级要求为D级，包括架空裸线馈线180条，共计490条馈线。根据本文所提出的规划方法，得到的规划方案如表3所示。

表3 配电网自动化系统规划方案

由于变电站的出现开关采用的是暂态电流速断保护方式，但是馈线上出现的故障普遍情况下是三相相间短路故障，其下一级的故障保护与变电站出线端的断路器无法实现级差配合保护，所以馈线不配置本地故障保护，并且环网柜选用负荷开关。

6 结论

配电自动化是提高供电可靠性的重要手段，但是配电自动化系统的规划必须要根据不同供电区域的供电可靠性来进行，以保证配电自动化系统经济性和功能性的兼顾，避免开关必配终端、终端必须是遥信－遥测－遥控终端的情况。适当配置遥信－遥测终端对于强化配电网的故障诊断与处理能力至关重要。

在配电自动化系统中合理配置遥信－遥测终端和遥信－遥测－遥控终端的数量，既能够保证配电自动化系统的功能性，又能够实现配电自动化系统建设的经济性，并且减少开关设备电动操作机构的次数，有效降低了工程成本以及工作量。