城市配电网自动化研究之我见

李存锋

（云南省迪庆州供电局，云南 迪庆 674400）

大中城市的电网已基本具备实施配电系统自动化的条件但由于我国配电系统自动化的实践时间不长，许多技术问题还有待实践和运行检验，功能也有待进一步完善。又由于不同城市因发展的差异，配网一次系统的结构差别较大，如从简单的直馈线、手拉手配网到复杂的多电源网络，且城市的功能要求也有差异，因此各城市对配电自动化的要求是不一致的配电系统自动化就是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、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，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和故障区的恢复供电，以及配电的生产管理、设备管理、电费管理等。

1 配电自动化的内容

配电网的主要任务是保证安全、可靠地供电，分配好负荷，管理好电压/无功，提高电能质量。配电自动化系统监视和控制配网运行、故障管理、运行统计。配电自动化包括10kV馈线自动化、开闭所和小区变电所自动化、配电变压器和电容器组等的检测自动化，管理信息系统，用电管理自动化系统等，

主要功能有：

1 )配电调度自动化(DSCADA)；

2 )变电站自动化系统；

3 )馈线自动化(FA)、配网自动化(DA)；

4 )配网自动制图/设备管理/地理信号系统(AM/FM/GIS)；

5 )用电管理自动化，用户故障电话投诉(报修)系统(TCM)；

6 )配电管理信息系统自动化；

7 )配电网分析软件(DPAS)；

8 )用电营业自动化系统。

上述功能只能分阶段实施。目前，首先是实现对配电网的运行监视控制和故障处理，以提高供电可靠性，使城市供电可靠率达到99.99%。

馈线自动化(FA)仅指简单的馈电线路自动化系统。它可以利用远方终端(FTU)进行简单网络的结构重构，但对多分段、多联络的复杂配网馈线，则要求具有更强、更合理的网络优化和网络结构重组功能，由此构成配网自动化(DA)。配网自动化(DA)是配电自动化系统的一个重要组成部分。馈电线路网络通过配电远方终端(FTU)，进行数据采集和远方控制。该系统除一次设备外，包括配电远方终端(FTU)，通信通道，电流、电压采集，电源设备等。

FTU采集馈线负荷开关及分段开关的电流、电压，电流方向等模拟量信息及开关状态、供电电源状态等开关量信息。同时，FTU还采集故障电流信息，并按过流保护动作进行整定，包括单相接地故障，这些信息均被及时传送到二级子站，并由子站传送到配网主站。

配网主站根据采集的实时运行数据，实现配电网实时监控的功能 (DSCADA)，且同时汇总、统计最大负荷，最小负荷、线损、电压合格率、功率因数、负荷开关动作次数以及可靠性统计等，并生成报表。

2 配网自动化系统(DA)的功能

当馈线发生故障时，系统自动判断馈线故障区段和故障性质，自动隔离故障区域，自动恢复对非故障区域送电。对于具有负荷转移能力的多电源环形网络，可通过网络重构来恢复对故障用户的供电，从而达到缩小故障停电范围，减少对用户的停电时间，提高供电的可靠性。要实现上述DA功能，可按预先确定的方法进行运算：

1 )对复杂环网供电系统，按运行方式要求开环运行，通过分段开关，把配电网分割成各个供电区域，对每一馈电线路而言，实际上是运行在开环状态。按照点和支路的连接关系生成连通图，将一个大的配电网络分解为几个单电源辐射网，可大大降低计算次数，加快计算速度。

主站通过计算，依靠事先设定的逻辑配合，完成规定的动作程序，可避免复杂的继电保护整定配合。

2 )当某一供电线路段发生故障时，将该供电区域的断路器跳开，如能迅速断开故障点两侧负荷开关，将故障区域隔离，并将因线路发生故障而失电的非故障区域恢复供电，可减少因线路故障而导致整条馈电线路的负荷连续失电和停电范围，从而提高供电的可靠性。

3 )故障检测采用模式识别的方法，将典型故障的各种情况作为知识点存放在知识库中，且用户还可根据电网的特殊要求加人新的知识点。当发生故障后，各节点的FTU主动上报故障信息，系统会将这些事件流与知识库中的知识点进行模式识别，判定故障所发生的支路，进而发出故障切除指令，遥控相应的开关动作。

3 终端监控设备(FTU)功能

由于各配电网络一次系统的结构不同，其一次设备也有较大差异。因此，作为馈电线路的数据采集与监控的终端设备(FTU)也各不相同。但是，它们都应具有下列功能，方能满足配电自动化的要求：

1 )采集并发送状态量，遥信变位主动上报；

2 )交流采样并发送遥测量；

3 )过电流识别(相间短路、单相接地短路、过流、浪涌)；

4 )故障区段的自动隔离和恢复；

5 )接受并执行遥控命令；

6 )被测量越死区传送；

7 )越报告警和装置故障告警；

8 )程序自恢复和装置自诊断。为降低一次系统的造价，使用负荷开关作为馈电开关和分段开关，但负荷开关不能切断故障电流，即当配网故障时，只能由变电站供电的断路器切除故障。

4 对一次设备的要求

要实现配网自动化功能，其一次设备必须满足相关的技术要求。

1 )配电所的负荷开关必须改造成电动操作的，同时必须具备母线电压互感器及馈电线路电流互感器，若改造前没有的，则需要增加这些设备。

2 )电压互感器宜采用三相三线卷式结线，若采用V形接线，就无法获得零序电压，且会使电压互感器二次侧断线与馈电导线断线故障难以分辨，特别是在负荷电流较少时，判断可靠性降低，同时也无法测量馈电线负荷功率及潮流方向，会对在线潮流计算带来不便。

3 )开关设备在失去交流电源的情况下，除能就地进行手动合、分闸外，至少还能进行自动合、分闸各一次。

4 )有用于检测故障电流、负荷电流和电压信息的电流互感(传感)设备及电压互感(传感)设备。

5 )有反映开关状态的辅助触点。

6 )当失去交流电源后，自动化功能仍要求进行数据通信和控制的开关设备应配备足够容量的蓄电池组和相应的充电设备。

7 )电流、电压应能满足各种开关、通信设备的需要，应能对小电流接地系统的单相接地故障进行分线、分段查找、判断。

5 对通信系统的要求

通信设备主要用于完成主站与现场设备之间的各种实时数据的传输。目前，可采用的通信方式是：市区采用音频电缆、高频电缆和光缆；近郊或远郊采用电力线载波、特高频、微波、扩频或光缆。

1 )通信方式的选择要根据通信速率、实时性、可靠性、数据量，并考虑下一步进行图像传输、信息及通信网的发展等要求。配网主站和配网二级主站之间的通信通常采用双光纤冗余通道，以太网通信方式，DA功能的故障检测、隔离和恢复，软件运行在二级主站DPU中。配网二级主站的操作权限由配网主站授权，当配网主站和配网二级主站之间的通信中断时，二级主站可以完成区域内的DA功能。

2 )为了保证通信通道的可靠性高、抗干扰性强和通信速率高，通信系统采用光纤，通信速率通常需要9600DPS以上。这样，在全自动方式下，从故障发生到故障隔离及恢复供电的整个过程小于1min即可实现。

3 )各自动化系统之间应实现数据源头唯一，信息共享，不提倡软、硬件的重复设置和开发及重复采集数据。应尽可能做到：统筹考虑，全面规划各自动化系统；充分利用现有资源，如MIS、调度自动化系统、地理信息系统等。通过信息网络连接各系统，各网络间设防火墙，保证各系统安全。

4 )配网自动化系统设有Web服务器，作为通用对外接口.夕部系统(MIS，GIS系统等)可通过浏览器，从Web服务器获取配电自动化系统的实时运行数据和有关画面，并具有友好的人机界面，满足运行和维护的需要。

[1]张玉春，杨成峰，周云芳，马振霞.配电自动化系统的研究与设计[J].上海电力，2008年01期.