配电网自动化改造与建设方案研究

配电网自动化改造与建设方案研究

摘要本文首先介绍了配电网自动化的概念，简单陈述了配电网自动化的发展过程及实施步骤，而后对配电网自动化系统架构及主站设计进行了具体阐述，最后对配电网自动化建设方案进行了研究分析，以期为配电网自动化改造与建设提供参考意见。

关键词城市配电网；自动化改造；建设方案；系统架构；发展

城市配电网进行自动化改造与建设能显著提高供电的安全性、可靠性，优化电力系统的经济效益和社会效益。随着社会信息化、智能化建设的不断推进，人们对供电的要求也越来越高，配电网的自动化程度日益提高，自动化技术日益完善。尽管如此，我国的配电网自动化仍然存在一些需要解决的问题，自动化改造和建设具有必要性。

1 配电网自动化概述

1.1 概念

配电系统自动化即配电网自动化，英文简称为DSA，目前无论是国内还是国际上都尚未确立能被普遍接受的配电网自动化概念。我国的国家电网公司对配电网自动化做出了这样的定义：通过现代通信、计算机技术实现对电网在线运行设备远程监视、控制的网络系统。配电网自动化的内容有10KV馈线自动化、开闭所自动化、小区配电自动化、配电变压器、电容器组自动化等。国际供电会议组织1995第2工作组将配电网自动化功能定义为配网运行自动化和配网管理自动化两方面的内容。其中，运行自动化即对配网进行实时监控，自动切除、恢复故障，管理自动化即指停电管理，对离线设备、实时性要求较低设备的管理。配电网自动化的核心内容是利用计算机技术、通信技术对配电网的运行状况进行监控和自动化调节，并不断提高自动化运行、管理水平[1]。

1.2 发展

配电网自动化系统的发展阶段分为三个，这些阶段都是建立在社会需求、电力科技发展的基础上的。第一阶段，以馈线自动化为主的配电网自动化系统；第二阶段，调配一体化系统（调度自动化、配电自动化一体）。绝大多数发达国家的配电网都采用配電网管理系统实现实时应用与管理应用的结合，我国的一些大型电力企业也逐渐开始采用这一系统。我国近四十年的配电网自动化发展历程可分为以下三个阶段。首先，馈线自动化系统。馈线自动化即变电站出线与用户用电设备间馈电线路的自动化，主要具有两大功能。第一大功能，正常状态下，对用户进行监测，优化运行。第二大功能，事故状态下，对故障进行定位、隔离，转移负荷，恢复供电控制。馈线自动化系统主要有重合器、分段器这两大设备。其次，配电网自动化系统。配电网自动化系统能对配电网进行远程监控、协调，采集配电网的数据，对系统的实时运行情况进行监视。在正常运行状态下，配电

网自动化系统的功能主要是对配电网运行状况进行监视和遥控改变，故障状况下则是自动隔离故障，恢复全区供电。最后，配电网管理系统。配电网的调配工作难度随着负荷密度的增加而不断增加，为了能优化故障判断、检修，为用户提供更加可靠、安全的电源，人们发明了一种实现了实时应用、管理应用一体化的配电自动化系统。根据相关信息不难看出，配电网自动化发展遵循了由简单到复杂的规律，这一系统的发展符合了社会经济和电力企业发展的需求。

1.3 实施步骤

配电网自动化系统具备效力的基本条件是坚强的配电网架，为此，建设配电网自动化系统需改造、加固配电网架。配电网自动化改造的线路应满意下列内容：首先，主干线路优先选择闭环机构及开环运行方式，各个一次设备应满足负荷转移要求；其次，主干线路设置分段开关；再次，确保开关设备的可靠性和智能控制能力。目前大部分地区的核心线路都能满足上述要求，但一些使用年限较长，比较老旧的设备不能进行三遥。配电网管理系统的架构通常是框架式的，从馈线自动化逐渐发展成为如今的配电管理系统集成。配电网自动化系统的实用性、可靠性对电网一次设备、网架结构、负荷具有重要影响作用。要实施配电网系统的自动化改造与建设应遵循以下步骤。首先，确定配电网自动化的功能需求，分析相关工作及工作人员的需求，明确各部门的核心需求、发展需求。配电网自动化管理系统应充分发挥信息技术、通信技术的作用，对现有投资提供有力的保障，减少系统运维耗费成本。其次，根据配电网的具体情况选用合适的馈线自动化方案。再次，配合馈线自动化建设。最后，实现信息系统的集成[2]。

2 配电网自动化系统架构、主站设计

表1概括了配电网自动化系统在技术方面和管理方面存在的主要问题。

2.1 系统架构

馈线自动化作为配电网自动化的核心功能，其实现方式对配电网自动化实现方式具有十分重要的影响。为此，对自动化系统架构进行设计的过程中，应充分考虑配电网线路接线、负荷等情况，并对线路的可靠性、项目建设投资等情况进行掌握了解。配电网自动化系统的架构模式包括简易型、实用型、标准型、集成型、智能型五种。首先，简易型的配电网自动化系统架构是一种初级的馈线自动化架构。系统架构中包含智能故障指示器，发生线路故障时指示器会翻转变色，维修人员可通过指示器的状态辅助确定故障情况。智能故障指示器会将故障信号传递到相关主站，而后让主站对故障区段做出判断，并将信息发送给维修人员。简易型的配电网自动化系统能独立工作，无须依靠通信系统或主站进行工作，同时还具有安装方便，结构简单，成本低，可靠性高的优点。其次，实用型的配电网自动化系统架构。此系统架构的工作由子站系统、主站系统、通信系统、监控终端这几方的协调配合完成。同时，此系统架构还能对部分配电一次设备进行实时监控。当线路出现故障时，终端设备可将故障信号、开关动作情况进行上传，进而判断故障区段，并通过远程操作隔离故障区段，恢复其他区段的供电。再次，标准型的配电网自动化系统架构。此类型的系统架构能实现主站与终端的配合，

赋予配电网区域化、模块化的特点。一旦发生故障，标准型系统架构能快速切断故障。接着，智能型配电网自动化系统架构。此类系统架构利用高性能计算的快速模拟，结合专家预警分析，对配网故障进行切断和自愈。

2.2 自动化系统建设步骤安装智能故障指示器。配电网自动化建设的第一步就是为核心区路线的主线、分支联络、故障多发用户安装智能故障指示器。建立集中型的自动化馈线之前，为故障查找提供辅助手段。第二，完善一次网架建设，确保各个线路都能实现转供带。第三，对不能满足自动化要求的开关、环网柜进行更换。第四，利用光纤构建核心区域的通信网络。第五，配电网自动化主站功能建设。第六，重点建设配电网自动化主站系统中的馈线自动化系统和配电SCADA系统[3]。

2.3 主站建设

配电网自动化系统的核心组成部分即为配电网自动化主站系统，该系统的主要工作是采集、监控配电网数据。建设过程应始终满足国家电网发布实施的相关指导文件的原则，贯彻落实“统一规划，分步实施”的原则。此外，主站系统建设应遵循下列原则：第一，集中采集维护，分层分区域应用；第二，对配网实行分区域监控、维护；第三，实现信息交互、共享；实行调控一体的管理模式；第四，选用模块化设计，对应用软件进行积极的二次开发。配电网系统的主要结构通常包括配电主站系统、配电子站、配电远程终端、通信网络。配电网主站系统地处城市调度中心，而配电子站则位于市区变电站，主站的主要职责是负责与各个子站间的通信，而子站的主要职责是实现与区域内各种电力终端设备的通信。

3 配电网自动化建设方案

笔者在下文将对某配电自动化系统建设方案进行阐述，该系统的建设方案内容主要包括网架、一次设备改造，自动化主站系统、终端设备建设、通信网络世界、信息交互总线建设。首先是网架、一次设备的改造。网架、一次设备改造由五个子网组成，分布进行改造。子网1的改造：将主干线上3台柱开关以及与主干线直接相连的六条分支线上的衔接处开关都更换为集中型柱上断路器，将环网柜换为CT、PT，加装DTU、故障指示器、全断路器式环网柜。子网2的改造：将主干线上6台柱断路器及与主干线直接相连的分支线上的设备都换成集中型柱上断路器。子网3的改造：将主干线2台柱、与主干线相连的22条分支箱设备都换成集中型柱上断路器，对1座开关站加装DTU。子网4的改造：将主干线2台柱上的断路器以及与主干线相连的十一条分支线设备换为集中型柱上断路器。子网5的改造：将6台柱上全部开关及与主干线相连的21条分支箱設备更换为集中型柱上断路器[4]。

4 结束语

城市配电网自动化系统的基本结构分为主站、子站、终端三层。城市配电网的自动化改造包括对馈线进行自动化改造，自动化改造的关键之处在于建立自动化通信系统。高自动化水平的配电网能提升运行指标，提供高质量的电能。