配电自动化改造及其关键技术研究

广西蓝川设计有限公司 邹飞剑

1 引言

在经济社会持续发展的背景下，电力负荷呈现出持续提升的趋势，电力网络结构的复杂性也越来越高，为了促进供电的可靠性和连续性，避免电压波动和短时停电等现象导致经济损失，在相关工作之中推进配电自动化改造尤为关键。

2 配电自动化的构成及改造原则

2.1 配电自动化的构成

电力系统中电网通常可以分为输电网与配电网，配电网的主要功能是从输电网及电厂等进行电能的接收，依托对应的配电设备将相应的电能分配到用电户，在电力系统之中二次降压变电站低压侧直接和降压后，为区域内用电户提供电力的网络即为配电网[1]。其整体构成主要包括配电网架、线路、变电站、降压变压器等。在配电自动化实现的过程中，主要是通过对相应的电子技术、计算机技术等进行充分的利用，从而达到保障电网的正常运行，实现对电网事故的监测与控制等的过程。

现阶段，配电自动化系统可以分为DA 系统及DMS 系统。配电自动化在实现的时候，需要以一次设备为基础，以配电自动化系统能为中心来进行逐步推进，并通过多种措施，来对系统的状况进行全面把控及管理。为了确保相关系统在应用过程中能够充分发挥其应有的作用，在进行改造的阶段，相关单位和人员需要根据区域的实际情况对网架结构进行规划与安排。在整个系统结构之中，配电主站是整个系统最为关键的一环，也是系统的核心，在构成方面主要以服务器、工作站和数据采集网络构成，在这种方式之下能够充分地保证对系统运行状况和数据的把握，为相应的调节工作实施提供可能。

2.2 配电自动化的改造原则

从当前的相关区域供电和用电需求来看，当前的电力供应过程中，相关单位需要对区域的整体用电状况进行全面的把握，同时也需要对相关区域的供配电设备状况进行充分了解，从而更为精准地进行相关区域的电力调配，并针对出现故障的设备进行对应的检修工作，避免因为这些问题导致居民的用电受到负面影响。

为了满足这些需求，在进行配电自动化改造的过程中，相关单位需要确保对应系统具有数据的提取、分析、研判和报警功能，实现对区域用电状况和供配电设备的监视和控制功能[2]。而在进行网络的互联互通过程中，可以采取现场总线技术，这种方式可以确保不同的信息模块之间能够彼此互联。当然，现阶段的配电自动化改造过程中还需要确保通过数据库，能够对既往的数据信息进行记录和自检，这种方式可以尽可能地保证区域的整体用电安全。

此外，就是针对高压配电网和中压配电网结构的改造。

首先，在进行高压配电网结构的改造过程中，相关单位和人员需要确保对应的电网具有较高的安全性、可靠性和经济性，且为了确保对用电负荷的充分满足，高压电网应当尽可能深入负荷中心。

其次在中压配电网的改造过程中，为了充分地适用于负荷密度较高的区域，在进行改造的过程中，有必要采取相邻的高、中压变电站之间或同一高、中压变电站的不同母线的中压线路，应发展环网接线，开环运行。同时环网接线的方式在应用过程中，为了充分地对相关建设过程的周期进行控制，减少主回路电缆迂回和节约电缆资源，其环网节点不应当设置过多。

3 智能电网配电自动化改造关键技术

3.1 配网以此网架与线路改造技术

配电自动化建设与改造工作是以一次设备的改造为核心展开的，在推进对应一次设备改造的过程中，相关人员应当确保对应的网架结构清晰，每条线路的负荷均不宜过大，保证每段线路之间的负荷相对均匀，从而能够充分地确保供配电的正常和稳定。同时实施馈线自动化的线路，在对应的改造过程中应当确保发生故障的时候，可以有效地进行负荷的转移，具备负荷转供路径和足够的备用容量。此外，要确保相关的一次设备满足遥测和遥信的要求，需要实现遥控功能的还应当具备电动操动机构，对具备受控条件的开关实现分合控制等。

在实施过程中，可以针对标准网架进行进一步优化，首先可将A 类供电区域采取标准电缆双环网结构，这种改造方式在正常情况下环网节点开环运行，在出现故障的时候则可以闭合联络开关实现迅速供电，从而可以比较有效地保障高密度负荷区域的供电可靠性，如图1所示。而针对负荷密度较低的区域，通常采取架空线路名单联络线路比较常见。在进行改造的期间可以对重要的分支线，在线路的首段进行分段开关的安装，同时针对每个分段线路可设置一个联络点。

图1 电缆双环网形接线方式

3.2 配电自动化主站建设与改造

配电自动化主站年建设改造过程需要按照配电自动化改造的具体规划，以对应的步骤和计划实施，在配电自动化主站改造实施的阶段，相关单位需要充分地满足数据收集和监测控制的需求。同时，从既往的改造过程来看，相关的工作在实施过程中，由于信息点过多且实时处理需求较高，因此部分配网主站系统需要具备较强的数据处理能力，以降低因为数据的处理和存储而造成的风险发生可能性。

此外，对应的主站系统在建设过程中也必须充分地根据电缆线路、架空线路等网架结构，采取对应的故障处理模式。基于此类要求，主站建设在硬件配置方面，需要设置前置服务器、SCADA 服务器、配网应用服务器、数据库服务器、接口适配服务器磁盘阵列、工作站、Web 发布服务器等，相关硬件设备在功能方面有所差异，见表1。

表1 硬件配置布置表

在进行硬件设备的配置过程中，相关单位可以保证自动化主站具有1台历史数据库服务器，以实现对各类历史数据的存储和管理，在进行SCADA 服务器、数据采集服务器的配置的过程中，则需要配置2台左右，以双机方式进行数据备份。工作站的配置方面，则可以根据情况选择工作站配置标准，以便于节约建设的资源投入，避免出现严重的资源浪费现象。

在软件的配置方面，相关单位需要确保软件具备SCADA 功能，可以保证后续工作之中的数据操作，并能够对所获取的各项电网数据进行准确的分析和研判，以及报警等。

馈线自动化改造过程中，要求对应的主站根据各个配电终端所检测到的故障报警，结合变电站和开关站等的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动对应的故障处理程序，从而对故障的类型和发声位置进行明确。报警方式可以采取声音、语言等报警形式。

首先在故障的定位方面，对应的主站根据配电终端的相关信息，对已经发生故障的供电区段进行自动定位，并显示对应区域的接线图，调度员可对产生的故障进行明确的了解。这种馈线自动化故障定位方式通常是基于FTU 实现，当故障发生之后，对应的FTU 将会对出现故障之前的各项信息进行上传，依托计算机进行分析，即可以掌握故障情况和对应的供电恢复方案。

电网运行分析也是该过程中比较重要的一环，该过程的实现方式是通过电网分析软件，对系统运行的实时数据、历史数据等进行抽取来实现分析的，其可以实现的功能较为多样，包括网络拓扑、状态估计和短期负荷预测等，以状态估计为例，该过程中相关系统可以根据SCADA 所提供的实时信息，电网的各个部件具体参数等，对现阶段电网的母线电压和潮流最优估计值进行获取，并自动地对各个质量指标进行测量和计量。

4 通信系统的建设与改造

通信系统的改造质量会直接影响到配电自动化系统的运行质量。在实际的应用过程中，用户、设备、系统之间均是通过通信系统来进行对应的数据交换的，而依托通信系统的数据交换过程，系统可以对现阶段的配电网络状况进行准确的把握。

在通信系统建设过程中，相关单位和人员需要充分地满足系统的可靠性需求，通过选择可靠性较高的设备和装置来推进建设和改造过程，同时主备份部门在相应的建设过程中，需要采取实时热备份的技术措施，来确保相关系统在进行修复的过程中仍然能够保证供电的持续性。

在通信网络产品的选择方面，则应当尽可能选择应用已经较为广泛和成熟的类型，与网络结构的合理设计相结合，最终将能够充分地保证对应系统的可靠性提升。而在进行通信建设的时候，现阶段可以选择的类型包括光纤技术、无线专网等方式，可确保通信系统的整体工作效率保持在较高和较为可靠的状态。

在具体实施过程中，相关改造工作也需要对未来的发展和需求状况进行考量，一般而言，光纤技术在整体的传输速率、带宽、可靠性等性能方面都是最佳的，而目前常用的无线专网则相对较差，但两种网络建设方案均有其自身的优势和不足，相关单位在实施改造的时候，可以结合现阶段的实际需求、未来的发展趋势和经济效益等合理地进行方案的选择。光纤和无线专网方案对比详见表2。

表2 光纤和无线专网方案对比

5 结语

随着经济社会的发展和人们用电需求的快速改变，针对相关区域进行智能电网配电自动化改造已经成为未来发展的重要趋势，也是电力事业发展和进步的关键，为了实现对相关区域的有效改造，在实施过程中有必要对对应区域的实际情况进行系统性把握，充分地明确其电力需求，从而选择适当的改造技术来进行，不仅能够有效地提升电力企业的经济效益，还能够让人民群众的用电需求得到充分满足。