淺談關于縣城電力系統(tǒng)配電網自動化

經過1998年的農網改造以后，農村供電情況已經有了很大的轉變和發(fā)展，目前大部分縣的農網已成功地實施了縣調自動化及變電站(110千伏、35千伏)自動化。縣城配電網應做為農村配電網的一部分，有其自身的特殊性：其人口密度相對較大，用電負荷相對較大，季節(jié)性負荷反差較大，用電可靠性要求相對較高，比城市配電網的標準低，比農村配電網的標準又高，因此，如何因地制宜的搞好縣城配電網的規(guī)劃與改造，提高縣城配電網自動化水平，切實的提高配電網供電可靠性，已經迫在眉睫。

一、實施縣城配電自動化的重要性

縣城配電自動化是提高縣級供電企業(yè)管理水平，提高經濟效益的需要。通過對配電網絡的監(jiān)控，可以減輕倒閘操作的工作量，提高全員勞動生產率和安全性。

這是大力開拓電力市場，不斷提高供電能力的需要，是兌現(xiàn)供電服務“十項承諾”的有力保證。實施配電自動化，能正確判斷故障位置，自動隔離故障，自動恢復供電，將故障損失減少到最小程度，大大提高電網安全性和可靠性，提高事故處理的效率。

這是提高供電質量的需要，實施配電自動化，降低損耗，提高供電可靠性，改善供電質量。是提高配電網科技含量的需要，實施配電自動化，能提高設備及技術水平，提高供電企業(yè)管理水平。

二、縣城配電網自動化的應用原則

(一)適應性原則

適應城鄉(xiāng)經濟實際條件的原則。由于縣城的條件不是很發(fā)達，應結合縣城的實際條件，以解決配電網的實際問題，符合供電可靠性及用戶的要求為出發(fā)點，將有限的資金有效地投入配電網自動化中去。

適應配電網發(fā)展的原則。隨著“農網改造”的不斷發(fā)展，配電網無論是線路長度還是設備容量都在不斷增長。配電網自動化應該適應發(fā)展了的配電網，反過來，發(fā)展配電網更需要實現(xiàn)自動化。

適應定時限保護的原則。定時限保護方式采用電流階梯和時間階梯重合模式，這樣就使的上下級保護配合方便、協(xié)調。而反時限保護由于設備、產品的實際保護特性有差異，使上下級保護的配合不協(xié)調。

(二)逐步完善的原則

配電網自動化是一項綜合性系統(tǒng)工作，它涉及到縣城建設、配電網規(guī)劃、設備選擇等一系列繁雜工程，內容豐富、技術性強。對于配電網自動化的發(fā)展應落實分期、分階段進行。首先，變電站出線以自動化重合閘作保護，線路上裝多組自動配電開關，建立電壓控制系統(tǒng)。其次，增設通信及控制設備。各分支線自動配電開關，由各營業(yè)所實現(xiàn)控制，對負荷進行調配。再次，增加各營業(yè)所與配電管理中心的通信。將各點信號傳送到配電管理中心，實現(xiàn)微機控制及信息的自動處理，達到完善的配電自動化。

(三)縣城電網的建設與改造堅持安全可靠、經濟實用、技術先進、減少維護的原則。積極采用適合國情的先進成熟的技術和設備，禁止使用國家明令淘汰及不合格的產品。

(四)縣城電網自動化及通信系統(tǒng)的建設應與縣城電網的發(fā)展框架相適應，統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施。

三、配電網自動化的必備功能

配電網自動化是以實時方式就地或遠方對配電網進行數(shù)據(jù)收集、控制、調節(jié)和事故處理的技術，其目的在于保證配電網安全經濟運行，保證電壓質量，降低電能損耗、快速處理、提高供電可靠性。配電網自動化應具備以下功能：

(一)通過實時監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測每條線路上的負荷運行情況，及時發(fā)現(xiàn)不安全因素，消除事故隱患，使配電網安全運行;

(二)通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時發(fā)現(xiàn)用戶計量表故障，防止竊電，避免用電量損失;

(三)具備可靠的、高速率的通訊;

(四)具備完善的、能識別故障電流的、滿足室外惡劣環(huán)境的故障控制器FDR，以及實現(xiàn)斷路器遠方操作的RTU;

(五)能通過系統(tǒng)監(jiān)測功能及時計算線路線損，使線路能在最佳的經濟狀態(tài)下運行;

(六)系統(tǒng)的電量控制和功率控制可促進電費回收;

(七)配電網自動化的主站系統(tǒng)應具有擴充性和開放性功能，主站軟件功能完善，硬件上有足夠的處理速度。

四、配電網自動化的技術要求

(一)對配電網絡的要求

要求建立本縣區(qū)域內接線合理、結構牢固的10伏配電網絡，其供電電源點、供電半徑、導線截面、導線架設、設備裝備水平等應滿足配電網自動化的技術要求;滿足正常情況下的供電可靠、損耗小、運行穩(wěn)定、電能質量高的要求;還應滿足在環(huán)網供電情況下出現(xiàn)故障時，能夠進行故障定位和隔離，并改變負荷供電路徑;能夠解除分支線路過負荷，實現(xiàn)平衡負荷、保證電壓質量、降低損耗。

(二)主站控制中心的必備技術要求

縣城面積一般不大，因而縣城配電網接線比較簡單，重點用電大戶較少，因此只需建立主站控制中心，沒必要建立分區(qū)站。也就是所有的RTU、FTU、TTU都受主站控制中心的領導，可以直接進行通訊聯(lián)絡。主站應滿足下面三個條件：

具有實時監(jiān)控功能(SCADA)，能采集處理整個系統(tǒng)終端傳上來的實時數(shù)據(jù)，完成事故報警，遠程控制，故障判斷、隔離，非故障區(qū)域的供電恢復。

具有配電設施和地理信息管理(AM/FM/GIS)功能，以地理圖為背景對配電設備、配電網絡進行分層次管理，包括查詢、統(tǒng)計，地理信息系統(tǒng)能共享SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)的子系統(tǒng)間功能互相開放，與其他應用系統(tǒng)(如MIS系統(tǒng))接口，能根據(jù)生產管理要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

(三)主要設備選擇分析

配電網設備包括架空線(電纜)、絕緣線、開關設備(斷路器、重合器、分段器、熔斷器、隔離開關)、電能計量儀器儀表、變壓器、RTU、計算機及通信設備等。因為配電網設備大多是分散在戶外惡劣環(huán)境中，對遠動設備(RTU、FTU、TTU)、 開關設備、控制器、通訊終端等相關設備提出了更高的要求，必須滿足高低溫變化(-20o～+75o )、濕度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗風沙等技術要求。所以一定要嚴抓質量關，選用的設備功能、技術、運行穩(wěn)定可靠等重要項目通過正規(guī)的試驗后仍符合相關規(guī)范和要求，方能選用。

a、開關設備

在配電線路上使用的開關設備，應具有電動、手動操作的雙重功能，且合閘與分閘速度不應受到外界人為因素的影響。配電線路上用配電斷路器宜采用真空型，應符合配電網自動化的規(guī)范，能自行隔離線路故障，不會影響到變電所內部。若選擇的配電網自動化方案一次設備與通信軟件不能同時完成時，應選用重合器方案，重合器可以選用自具功能、機電一體化的SF6重合器，其優(yōu)點是自具保護控制功能、整體靈活方便。也可選用真空開關配電保護控制器組合成重合器。配電網采用的真空分段器應具有遠動的就地遙控、電動、手動操作功能，并按要求在兩側加裝明顯斷開點和保護裝置。采用跌落式分段器時，安裝的高度和位置應便于操作。室內負荷開關應具有遠方和就地操作功能，配電線路分段處裝設的避雷器應選用帶間隙型的氧化鋅避雷器。

b、保護裝置

配電網用的重合器、斷路器必須配有可靠的保護裝置。保護裝置必須經過嚴格的試驗，使用的環(huán)境溫度應滿足-20o～+75o及濕度95%的要求，并應具有防電磁干擾的性能、具有遠動通信功能和接口，能對配電線路故障進行監(jiān)測、判斷和執(zhí)行。保護裝置應是一個獨立的單元，可與斷路器一體化安裝或分體安裝。

c、遠動設備

遠動系統(tǒng)中最重要的設備是配網自動化終端裝置FTU，該設備的選型應具有高速故障檢測要求，實現(xiàn)實時分析、采樣、判斷故障、信息上報等，總之是充當檢測故障、隔離故障、恢復故障執(zhí)行機構的角色;具有操作監(jiān)視和數(shù)據(jù)保護功能，其工作電源由同段配變提供;具有備用的操作電源(內附蓄電池)，當操作主電源失去后，至少能維持FTU正常工作24小時以上。

d、通信系統(tǒng)建設

配電自動化系統(tǒng)應根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模配置相應的計算機硬件，主站系統(tǒng)應采用雙機備用方式。其軟件要成熟穩(wěn)定，并具備以下功能：具有國際標準化平臺機網絡數(shù)據(jù)接口，能夠與SCADA、MIS及其它管理系統(tǒng)方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;地理信息管理應包括電力設備分布、供電區(qū)域劃分等與地理有關的供電信息管理;設備信息管理應包括各種電力設備的數(shù)量、型號、使用年限;實時監(jiān)控應包括通過RTU及通信環(huán)節(jié)對線路配電斷路器、配電變壓器進行實時監(jiān)測與控制;具有四遙功能，并有相應的系統(tǒng)完成對故障的診斷及隔離;進行負荷情況分析，合理控制負荷;配電網絡管理主要對配電網的結構進行管理，包括斷路器開、合狀態(tài)以及配電設備的運行、檢修、備用狀態(tài);配電運行管理主要對配電網的運行進行管理，包括設備負載率、故障率、電壓合格率、線損率和供電可靠率等;配電維護管理主要對配電設備的故障、缺陷障礙及其維修等進行管理;配電工程管理主要對用戶接電工程、配電網建設工程進行管理，包括供電方案、擴建方案、進行概預算等。