基于配电网自动化技术的探讨

基于配电网自动化技术的探讨

发表时间：2013-04-03T17:19:13.653Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年12月Under供稿作者：汪治人

[导读] 人们对供电质量和可靠性的追求也不断提高，而电网的波动与瞬间短路都会带来极大的经济损害。

汪治人

水口山有色金属有限责任公司湖南常宁 421513

摘要：随着配电自动化系统引入了配电网络的数据采集与控制、地理信息系统等后其发展就迈入了配网智能化阶段。本文探讨了配电网自动化的相关技术，分析了基于配电网自动化技术，给出了DAS基本结构组成、结构分析等，以CSDA的DAS为例进行介绍及其技术表征，分析了CSDA的技术架构、馈线自动化管理与保护、故障隔离与恢复供电、分布式小电流接地保护、分布式无功电压、瞬时性故障识别功能的FTU 、CSDA配电中心主站系统，希望通过这一分析进一步推进配电网的自动化发展。

关键词：配网自动化；配电网络的数据采集与控制;地理信息系统；FTU

1 引言

伴随着经济的飞速发展，人们对供电质量和可靠性的追求也不断提高，而电网的波动与瞬间短路都会带来极大的经济损害，配电网的自动化技术就是在这一背景下发展而来的，当前DAS（配电自动化系统）引入了SCADA（配电网络的数据采集与控制）、GIS（地理信息系统）等后其发展进入了智能化阶段。本文正是在这一发展背景下，探讨了配电网自动化的相关技术，希望通过这一分析进一步推进配电网的自动化发展。

2 DAS基本结构

2.1 结构组成

DAS可以显著的改进供电可靠性、降低故障时间，使运行控制人员查询配电系统状态，另外当发生停电事件时会自动处理配电系统的合理运行。以下将具体分析其结构和相关技术。

当前DAS一般都是应用的分层分布式体系结构，其基本结构为：主站、配网子站、配网测控设备。其中配网测控设备是整个DAS的基础，需要实现变电器、开关、变电站等信号的采集与监控；配网子站是指区域的工作站层，而主站负责DAS的信息管理与监控等。

2.2 结构分析

当前配网中测控终端设备有馈线远方终端配，变远方终端，其完成的是遥测、遥信、遥控，以及SOE（事件顺序记录）、系统时钟校对、自恢复、自检测、通信以及故障检测等功能。子站则是负责管理其附近的环网柜、开闭所等配电站端监控设备，完成数据采集、当地监控等功能的同时还需要将数据传递到配电主站。主站如前所述其实现的GIS、应用软件与管理功能等，

3 DAS技术分析

DAS技术分析将以CSDA的DAS为例进行介绍及其技术表征。

3.1 CSDA的技术架构

CSDA系统是依据国内的电网特点自主研发的由SCADA、DMS、GIS、区域工作站、通信系统、远方终端等，应用了4级计算机网络，其技术特点是开发了先进的NDLC（网络化配电数字载波通信）技术，应用了DSP、现场总线技术和发展了数字载波原理；应用的FTU （配电自动化终端）智能化算法，改进了DAS的稳定性、抗干扰能力，提高了精度；开发了小电流接地智能架构，解决了小电流接地的技术问题；实现了智能开关技术，应用了标准的主站支持系统。

3.2 FTU技术分析

CSDA中应用的FTU在适应配电自动化技术形势的同时，应用了更多的智能化设计。应用的FTU不但能实现RTU功能和控制分段开关，还优化了馈线的保护、监测、质量分析、接地保护等。具体来讲其应用的关键技术有：总线不出芯片、多重闭锁、自检性能、良好温度特性的备用电源、先进的工艺与结构、智能化的局部控制算法。国内的配网电网在不同地区对一次设备、网络结构、自动化具有很大的不同，而发展应用的FTU的灵活性、实用性是配电网自动化技术发展的基础，下面将具体分析FTU技术特点。

（一）馈线自动化管理与保护

国内电网自动化研究有两大热点方向：配电自动化、变电站综合自动化，与变电站综合自动化发展成果喜人的不同的是，配电自动化与变电站自动化的结合一直是一个难的技术方向，而FTU实现与馈线保护融合，馈线开闭完成了变电站自动化系统的底线单元，也实现了配电自动化的核心单元，CSDA中应用的在FTU原型开发研制CSF106装置，具备了完整意义上的FTU、典型的馈线线路保护、具有局部的主站功能、具有通信节点管理功能。CSF106的应用实现了FTU与馈线自动化管理与保护的有机融合，对配电网自动化技术发展有着深远的意义。

（二）故障隔离与恢复供电

故障隔离通常是通过馈线分段器多次重合或者在线路保护应用通信实现的故障隔离，应用的FTU采用的是全线速断式故障隔离、恢复供电的智能设计。设计中基于断路器的智能控制应用了网络化高速光纤通信形式，发展了智能保护算法、面保护原理完成了全线速断切除故障，和非故障区域的恢复，这一设计会进一步的提高配电站的可靠性。

（三）分布式小电流接地保护

国内的配电网大部分采用的都是小电流的接地系统，一旦发生单相接地系统故障时，尽管还能运转一段时间，但还是可能发生PT烧毁等事故，故明确接地点对馈线系统的稳定安全运行极为重要，当前的小电流接地的成功率达不到三分之一，而应用的FTU由于其具备较高的测量精度，这使得小电流接地保护可得到任一点FTU的特征值实现分析比较，实践经验表明这一设计对于故障点的查询效果明显。

（四）分布式无功电压

分布式无功电压的监控对于改进稳态电压以及降低网损作用明显，这对于配网的经济效益显然很有意义，当前的接地补偿等无功补偿设备在配网中占据了很大空间，实现他们的最优控制是配电自动化的一项基本内容，当前的应用的CSF107系列馈线自动化终端，不仅能由配电自动化SCADA系统的并联补偿电容器优化控制高级应用程序对电容器组进行实时优化，并且装置本身还能在通信不正常或不具备通信

条件下对电容器组进行就地的实时投切控制，以保证在不同负荷条件下的电压质量和减少网损的目的，CSF107系列馈线自动化终端的电压/无功控制策略采用就地和集中两种控制方式，并同时发挥了各自优势，还结合最优化技术实现并联补偿电容器的实时最优经济效益。

（五）瞬时性故障识别功能的FTU

继电保护中瞬时与永久故障的鉴别一直以来是配网中的关键问题，国内外学者提出了许多有价值的新原理、新思想来解决这个问题。然而，这些原理的应用都依赖于丰富的测量功能，至今并不能完全确保识别的正确性。在高压系统中，由于重合闸的广泛应用以及对输电可靠性的要求，在线识别瞬时性故障的可行性很小，但在配电系统中，对于有些不使用自动重合闸的系统，识别出瞬时性故障对于快速恢复供电具有重要意义。识别瞬时性故障的原理有两方面：其一是利用线路故障前后的精确采样数据，采用微分方程及最小二乘法计算故障电弧上的电压，以此区分瞬时性故障；其二是利用测量开关断开时开关前后的两侧电压的变化情况区分瞬时性故障。FTU可以利用自身的丰富的测量功能，在线分析出发生瞬时性故障的可能性，为调度后台提供参考。

3.3 CSDA配电中心主站系统

CSDA配电中心由多台计算机构成全分布式体系结构，其软件设计具有如下技术特点：面向电力系统大对象设计，使配电网模型的建立，网络拓扑关系的生成，数据库建立，接线图生成都非常清晰，有利于功能扩充，以及与EMS，MIS的连接；实时数据库为核心设计；消息驱动机制；控件技术与多媒体应用；独有的前置通信设计；跨平台、完全开放式软件设计，符合IEC相关国际标准。

4 小结

本文分析了基于配电网自动化技术，给出了DAS基本结构组成、结构分析等，以CSDA的DAS为例进行介绍及其技术表征，分析了CSDA的技术架构、馈线自动化管理与保护、故障隔离与恢复供电、分布式小电流接地保护、分布式无功电压、瞬时性故障识别功能的FTU 、CSDA配电中心主站系统，然而虽然国内在配网自动化技术发展很快，但与国外一些发达国家和电网智能化发展的步伐还是相对比较落后的，配电网相关自动化技术还是任重而道远的。

参考文献：

[1] 徐德勇.浅谈配电自动化与馈线自动化建设和实施[J]. 四川建材. 2006(05)

[2] 陈刚,李晓明,曾鹏,魏颖娜,宁秀凤,雷鑫. 配电及馈线自动化技术探讨[J]. 湖北电力. 2009(03) [3] 牛凯,李靖宇.以“电压型”馈线自动化为基础的配网自动化系统[J]. 华北电力技术. 2003(12)

[4] 王宗晶,韩澍.实施配网自动化提高配网科技水平[J]. 黑龙江科技信息. 2008(36)

[5] 胡国强.实施配网自动化的基本思路[J]. 农村电气化. 2001(03)