配网自动化改造探索

一、引言

配电网自动化是一项涉及面广、技术较为复杂的电力系统工程。经过1998年以来农村电网的大规模建设与改造，农村电网的变电站布点、网络结构已趋向合理，设备装备水平有了大幅度提高，为实现农村电网10千伏配电网自动化创造了较好的条件。目前大部分县的农网已成功地实施了县调自动化及变电站（110千伏、35千伏）自动化。

县城配电网应做为农村配电网的一部分，又与农村配电网有明显的区别：人口相对较为密集，用电负荷相对较大，季节性负荷反差较大，用电可靠性要求相对较高，用城市配电网的标准要求它似乎过高，用农村配电网的标准要求它又明显过低，因此，如何因地制宜的搞好县城配电网的规划与改造，提高县城配电网自动化水平或为配电网自动化打好基础，逐步实现配电网自动化，对今后县城电网的发展有着至关重要的意义。

二、配电网自动化主要内容

配电网自动化就是在县调自动化实用化的基础上,利用计算机技术、自动控制技术、数据采集传输技术，集配电网运行管理、生产管理、营业管理于一体的综合管理系统。配电网自动化涉及面广，层次较多，目前各地正处于试点阶段。配电自动化应包括变电所内自动化、配网自动化、用电负荷监控、用电抄表计费、配电网地理信息管理系统（GIS）、数据库、配网规划等内容；配电网络自动化分为电缆网络自动化和架空网络自动化两大类；配电网络自动化的实施基础是必须具备网络负荷的可转移性、网络设备的可靠性、自动化设施的可靠性、自动化设施的可维护性、自动化设施接口的标准性。

三、县城配电网自动化实施的原则和目的

1.原则：

1）县城电网的建设与改造应满足县城国民经济、社会发展和人民生活的用电的需求，并与县城建设相协调。

2）县城电网的建设与改造应统一规划，并与上级电网规划相衔接。

3）县城电网的建设与改造应遵循统一规划、分步实施、因地制宜、适当超前的原则。

4）县城电网的建设与改造坚持安全可靠、经济实用、技术先进、减少维护的原则。积极采用适合国情的先进成熟的技术和设备，禁止使用国家明令淘汰及不合格的产品。

5）县城电网自动化及通信系统的建设应与县城电网的发展相适应，统筹规划，分步实施。

2.目标：

1）优化电网结构，避免重复建设，主网架要满足电网中期规划发展。

2）提高供电能力、供电质量和节能降损。县城电网的主要运行指标应达到：供电可靠率99.6%以上，电压合格率95%以上，按照《国家电力公司农村电网电压质量和无功电力管理办法（试行）》的要求，安装电压质量监测仪，各类电压质量监测仪装设率达到100%。10千伏综合线损率8%以下，低压线损率10%以下。

3）加强县城电网的网架建设，高压配电网逐步实现有备用接线方式，10千伏主干线路采用环网接线、开环运行，线路供电半径在合理范围之内。

4）县城公用区居民生活用电实行一户一表计量，应根据居民用电负荷合理选择电能表，宜按不小于4千瓦/户进行配置。

四、编制县城电网发展规划及配电网自动化实施方案

电网发展规划作为指导性意见一般不具体到细节问题，特别是中低压配电网，由于面积广、设备多、变化快，规划中不可能很细致全面的考虑，因此县级供电企业必须在电网规划的基础上，因地制宜的制定出切实可行的县城配电网自动化规划实施方案，并注意以下几点：

1.关于配电网电压等级选择问题

《城网导则》指出：城市配电网分为高压配电网（110千伏、35千伏）和中低压配电网（10千伏、0.4千伏），从目前情况来看，县级城市采用35千伏及以上电压等级作为配电主网显然不太切合实际，应以110千伏和35千伏为主供电源，以10千伏为中压配电主网，以0.4千伏低压配电主网较为合适。

2.关于配电网主网模式的选择

配电网络自动化分为电缆网络自动化和架空网络自动化，它们的要求也有所不同，因此选择合适的配电主网非常重要，由于县城电力网是介于城乡电网之间的一种特殊模式，在确定配电主网模式时，必须因地制宜，把供电区划分为若干个区域，根据不同情况选择使用电缆网络或架空网络。

3.关于配网自动化配合问题

所谓电网自动化即：利用现代电子、计算机、通讯及网络技术，将电网的在线数据和离线数据，电网和用户数据，电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现电网自动化和管理自动化。随着近年来科学技术的日新月异，电网自动化技术也突飞猛进，日趋完善，产品质量不断提高，县城配电网范围不大，非常适用电网自动化应用和推广，但由于受资金和多方面因素影响，不可能一步实现县城电网自动化，因此在配电网建设改造时，应有超前意识，制定出配网自动化和改造方案；要求配电主网线路实现多分段、手拉手供电，加装自动化开关设备，配电系统智能控制装置，做到线路故障时能迅速自动检测故障，自动隔离故障段。自动恢复非故障区供电，建立相应的通信通道，配置“四遥”功能（遥控、遥测、遥信、遥调），至少应考虑四遥接口问题，待具备条件时，接入电网自动化、调度自动化、MIS、GIS等系统。

五、实现配网自动化的技术要求

1.配电网络要求

要求建立本县区域内接线合理、结构牢固的10千伏配电网络，其供电电源点、供电半径、导线截面、导线架设、设备装备水平等应满足配电网自动化的技术要求；满足正常情况下的供电可靠、损耗小、运行稳定、电能质量高的要求；还应满足在环网供电情况下出现故障时，能够进行故障定位和故障隔离，并改变负荷供电路径；能够解除分支线路过负荷，实现平衡负荷、保证电压质量、降低损耗等方面的运行要求。

2.对控制中心站的技术要求

由于县城面积较小，通常县城配电网接线比较简单，重点用电大户较少，因此可以只建立主站控制中心，而不必建立分区站。也就是所有的RTU、FTU、TTU都可以直接与主站控制中心进行通讯联络。

县城配电网自动化主站是整个系统的核心，它除了完成配电网SCADA功能外，还应为DMS系统在线和离线应用提供支持平台。因此它应满足以下技术要求：

a.满足配电网大量实时数据的采集处理和电网监控功能，有足够的响应性。

b.满足长期在线稳定运行的要求，具有足够的运行可靠率。

c.有良好的开放性，硬件、软件、接口符合国家（国际）标准。

d.采用分布式结构，具有良好的网络性能，便于系统扩展、互联。

e.系统的配置应具有一定的先进性和较高的性能价格比。

3.设备选择

配电网设备包括架空线（电缆）、绝缘线、开关设备（断路器、重合器、分段器、熔断器、隔离开关）、电能计量仪器仪表、变压器、RTU、计算机及通信设备等。由于配电网设备多数分散运行在户外恶劣环境下，对开关设备、控制器、远动设备（RTU、FTU、TTU）通讯终端、备用电源等提出了更高的要求，必须满足高低温变化（-20°~+75°）、湿度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗风沙等技术要求。因此在实施过程中一定要把好设备选型、选厂关，选择的设备必须通过正规的试验，必须功能强、技术先进、运行稳定可靠（包括后备电源），并满足技术参数的要求。

1)配电网用开关设备

凡是在配电线路上使用的开关设备应具有电动、手动操作的双重功能，且合闸与分闸速度不应受到外界人为因素的影响。

配电线路上用配电断路器宜采用真空型，应符合配电网自动化的方案，能自行隔离线路故障，而不引发到变电所内部，以免事故扩大。

当选择的配电网自动化方案一次设备与通信软件不能同时完成时，应选用重合器方案，重合器可以选用自具功能、机电一体化的SF6重合器，其优点是自具保护控制功能、整体灵活方便。也可选用真空开关配电保护控制器组合成重合器。

配电网采用的真空分段器应具有远动的就地遥控、电动、手动操作功能，并按要求在两侧加装明显断开点和保护装置。采用跌落式分段器时，安装的高度和位置应便于操作。

户内负荷开关应具有远方和就地操作功能，配电线路分段处装设的避雷器应选用带间隙型的氧化锌避雷器。

2)保护装置

配电网用的重合器、断路器必须配有可靠的保护装置。保护装置必须经过严格的试验，使用的环境温度应满足-20~+75°及湿度95%的要求，并应具有防电磁干扰的性能、具有远动通信功能和接口，能对配电线路故障进行监测、判断和执行。保护装置应是一个独立的单元，可与断路器一体化安装或分体安装。

3)远动装置

配电自动化所用的运动装置应是独立、单元化的结构。采用交流采样时，其精度及各项指标应符合电力标准的要求。远动装置户外安装应符合户外运行的环境和温度要求，并具有以下基本功能：能随时正确无误地接收和发送遥控（遥分、遥合）命令；能及时反馈遥控的信息，确定分合位信号及非正常操作时事故变化信号以及电气测量和事故记录等。

4)计算机及通信系统

配电自动化系统应根据系统的规模配置相应的计算机硬件，主站系统应采用双机备用方式。其软件要成熟稳定，功能应具有扩展能力，并应具有以下功能：具有国际标准化平台机网络数据接口，能够与SCADA、MIS及其它管理系统方便地实现数据共享；地理信息管理应包括电力设备分布、供电区域划分、大用户分布等与地理有关的供电信息管理;设备信息管理应包括各种电力设备的数量、型号、使用年限；实时监控应包括通过RTU及通信环节对线路配电断路器、配电变压器进行实时监测与控制；具有四遥功能，并有相应的系统完成对故障的诊断及隔离；进行负荷情况分析，合理控制负荷；配电网络管理主要对配电网的结构进行管理，包括断路器开、合状态以及配电设备的运行、检修、备用状态；配电运行管理主要对配电网的运行进行管理，包括设备负载率、故障率、电压合格率、线损率和供电可靠率等；配电维护管理主要对配电设备的故障、缺陷障碍及其维修等进行管理；配电工程管理主要对用户接电工程、配电网建设工程进行管理，包括供电方案、扩建方案、进行概预算等。

通讯的可靠性对配网自动化是至关重要的，由于县城地域面积不大，可以采用载波、无线、有线或光纤通讯方式。光纤通讯的特点是传输速度快、容量大、不受干扰，可靠性高，是比较理想的通讯方式。通信的形式和功能可根据系统的实际情况确定，通信规约应符合部颁通信规约的要求。■