配電自動化技術實施與進展范文
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摘要：
本文介紹了宿遷地區(qū)配電自動化的系統(tǒng)結構、通信網模式選擇與組建、配電自動化終端的配置策略。在工程建設實施過程中，提出了依托35kV及以上電壓等級桿線為主干進出變電所的光纜架設方案、選用不同顏色標識的PT電纜和采用螺旋式航空插件連接PT等技術措施，保證了配電自動化建設的可推廣性和實用性。最后在終端安全運行管理和配電自動化終端的配套PT能否用太陽能電池板替代方面做了探討。
關鍵詞：
配電自動化；主站；通信網；終端；智能繼電器；太陽能電池板
國家電網公司提出以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準和統(tǒng)一建設的原則，建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協(xié)調發(fā)展，實現信息化、自動化和互動化，具有自主創(chuàng)新和國際領先的堅強智能電網的發(fā)展目標。配電自動化是實現智能電網的重要組成之一，其利用現代現代電子設備、通信及計算機網絡技術，建立了基于IEC61968/61970綜合數據平臺[1-2]。將配網一次設備的三遙數據、地理信息和配電網模型信息集成到一個平臺上，對配電系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下和故障狀態(tài)下的監(jiān)測保護與控制。同時充分利用信息交互總線實現了調度自動化系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)等應用系統(tǒng)間的信息交互，實現配電網的科學管理，提高供電可靠性、經濟效益和管理水平。配電自動化已在國內外開展多年，其技術日趨成熟。2011年國家電網公司了一系列配電自動化技術規(guī)范，進一步促進了配電自動化的建設和運行[3-8]。2013年10月江蘇省電力公司立項批準在宿遷經濟開發(fā)區(qū)和洋河新城區(qū)域開展配電自動化一期工程。配電自動化一期工程規(guī)模為近20座110kV變電所，近100條10kV配電線路。安裝了200多臺柱上智能開關、10多臺智能環(huán)網柜和幾十組二遙故障指示器，改造了近30座配電室和10多座開關站，總計近300臺配電自動化終端。預計本期工程完工后，初步實現“營配調一體化”管理的要求。建成以集成型為主的配電自動化系統(tǒng)，解決一期工程區(qū)域的盲調問題、提高配電網故障的處理效率及減輕運維人員的工作壓力。提升對用戶的服務質量。
1配電自動化系統(tǒng)總體結構方案
得益于現代通信技術發(fā)展和強大的主站功能，已無需配電子站，配電終端可以通過IP直接與主站連接通信。因此配電自動化系統(tǒng)總體結構采用配電主站層和配電終端層的2層體系結構。其系統(tǒng)結構如圖1所示，主要包括配電主站、通信通道和配電終端組成，FTU表示柱上開關的數據終端，DTU表示環(huán)網柜、配電室或開關站的數據終端，以及二遙故障指示器監(jiān)測終端。宿遷配電自動化主站具備完整的SCADA功能、集中式DA功能及與相關應用系統(tǒng)互聯(lián)功能。SCADA功能實時采集、監(jiān)測配電線路和設備的數據，當線路發(fā)生故障時，主站啟動集中式全自動DA策略以快速切除故障區(qū)段和恢復非故障區(qū)段的供電。避免了線路故障時導致整條線路停電的情況，不但縮小了故障查找的范圍，而且提高了故障的搶修效率。另外，宿遷供電公司主站充分利用自身系統(tǒng)資源，通過基于IEC61968標準的信息交互總線，實現與生產管理系統(tǒng)PMS、地理信息系統(tǒng)GIS、調度自動化系統(tǒng)EMS以及SCADA等相關應用系統(tǒng)間的信息交互，外延業(yè)務流程，完善配電信息，從而擴展并豐富配電自動化系統(tǒng)的使用功能[9]。配電自動化主站構成如圖2所示。
2宿遷配電自動化系統(tǒng)通信方案
由于配電終端數量眾多，地點分散且分布區(qū)域較廣，甚至部分終端運行環(huán)境比較惡劣。但為了保證配電自動化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，必須實時采集配電終端的數據，才能準確定位故障區(qū)域和隔離故障區(qū)域、成功遙控終端及轉移負荷。目前在已運行的10kV架空和電纜的混合線路沒有同線敷設光纜或預留管道，因此無法在已建成的配電線路區(qū)域采用全光纖通信網。分析目前的各類通信技術的優(yōu)缺點、結合終端類型對通信的要求及具體地理環(huán)境等因素，一期工程采用了以太無源光網絡（EPON）和GPRS無線公網組合的通信方式。綜合利用上述兩種通信方式的特點，實現主站系統(tǒng)接入層網絡的通信全覆蓋。
3配電終端設備改造
考慮到現場一次設備的運行年限、機構配置等情況，公司配電自動化一期工程區(qū)域的一次設備改造遵循以下基本原則。環(huán)網柜和柱上開關采用更換的方式進行改造，配電室和開閉所采用改造的方式進行改造。共更換200多臺柱開，選用帶有自動化接口的真空斷路器、裝設兩組單相PT、加裝FTU和通信通道。更換10多臺環(huán)網柜，選用預留自動化接口、加裝DTU、裝設ONU和光配等通信設備。改造近30座配電室和10多座開關站，加裝三相CT、DTU、ONU和光纖配通信設備。依此方案改造后，才能實現配電終端數據的采集、監(jiān)控和集中式DA等功能。在終端功能配置方面，一是對選用光纖通信的開發(fā)區(qū)變所轄線路上的柱開、部分環(huán)網柜和全部開關站，采用100%的遙測、遙信和遙控的全覆蓋。二是對選用GPRS通信的其余柱開和全部配電室，采用100%的遙測和遙信全覆蓋。在改造過程中，對沒有備用觸點的開關設備二次倉內增設4常開和4常閉備用觸點，對沒有測量或保護CT的開關柜間隔電纜頭處加裝三相開啟穿入式電流互感器。
4建設和運維過程中的技術亮點和經驗
4.1光纜架設問題配電自動化一期工程的光纜方案問題主要存在以下兩方面:一是設計院的初期光纜架設方案設計不合理，其以配網線路為單位來部署光纜，造成同桿四回線路要架設4根光纜，不僅浪費，而且實施難度極大。已將其優(yōu)化為只架設2根光纜，充分利用了光纜的24纖芯；二是光纜入地處地段較多且敷設難度大。因本期工程大部分位于城區(qū)，不但架空和電纜的混合線路較多，而且已建成投運的電纜段處沒有預留管道，造成需要政處的地段較多、成本較高和光纜通道建設周期長。為利于光纜后期施工，在對開發(fā)區(qū)范圍內的所有路徑重新進行了勘察，對原有設計方案進行了優(yōu)化調整。將原來全部由10kV桿線架設的光纜調整為依托35kV及以上電壓等級桿線為主干進出變電所，至10kV線路比鄰處跨接部署。不僅解決了架設通道、纜芯配置和熔接方案、降低了光纜架設施工成本、縮短施工工期和提高光纜走廊的靈活性等問題，更是將原有的近四十處政處點縮減到幾處。此方案不但優(yōu)化了光纜架設路徑，而且光纖主干通道固定、變化小。
4.2PT電纜標識和PT處連接方式問題由于從柱上開關和兩只PT引出到下方FTU中的三根二次電纜穿入在一根保護管中，而且電纜外觀都為黑色，因此運維人員在地面處分辨不出二次電纜相連接的一次設備。尤其當回路信號異常或設備故障時，無法準確判斷故障的回路和相應的一次設備。為了便于日后檢修，要求在控制電纜及二次PT電纜線的顏色全部按照藍紅兩色在線纜的兩端做同一標識。另外，一期工程中二次電纜與PT連接處采用經接線端子連接，存在接錯和造成PT短路的情況，提出PT與二次線纜采用螺旋式航空插件的形式進行連接，提高了PT的運行安全性。
5配電自動化未來提升探討
5.1終端運行安全性提升由于配電終端數量眾多、地點分散且分布區(qū)域較廣，同時為了方便人工操作和維護，FTU的高度一般距地面2.5米至3米。因此存在外部暴力打開FTU箱門，從而直接控制操作面板的按鈕對設備進行就地操作，影響配電網的安全運行。在后期的配電自動化設備設計中，提出在就地操作的二次回路中只增加一個智能繼電器。其內置智能芯片和控制核心，不但能從技術上控制就地操作回路的開斷，也可以記錄操作人的私秘鑰、數字簽名證書、開啟就地操作的時間等信息。同時運行人員配備便攜式智能鎖芯硬件，以存儲秘鑰等認證信息，與智能繼電器通過USB接口或者無線傳輸認證秘鑰，以獲得操作權限。保證配電自動化終端和配電網安全運行。
5.2配電自動化終端配套PT的替代性分析為了給FTU供電和采集線路的電壓，每臺配電自動化終端需停電后安裝兩支單相PT。目前，調度自動化系統(tǒng)已經采集了電源側電壓，營銷用采系統(tǒng)也采集了配變側用戶電壓，從饋線自動化應用的角度看，如果無必要采集配電線路中間環(huán)節(jié)的電壓，從而解決了電壓再次采集的問題。利用太陽能電池板和蓄電池容量的合理組合不間斷的給終端供電。從而對配電自動化終端進行不停電改造和更換，不僅提高了建設效率和降低建設成本，而且提高了供電可靠性和運維效率。
6結束語
本文介紹了宿遷地區(qū)配電自動化系統(tǒng)一期工程的主站系統(tǒng)總體結構設計、通信網模式選擇與組建及配電自動化終端的改造方案。建成后優(yōu)先實現了DSCADA功能和集中式DA等功能，能夠快速進行故障區(qū)段判斷、隔離和非故障區(qū)段的恢復送電。不但提高了宿遷配電網的供電可靠性和運維人員的工作效率，也降低了企業(yè)成本和減輕了運維人員的工作量。解決了實施過程中存在的問題，采用依托35kV及以上電壓等級桿線為主干進出變電所的光纜架設方案、選用不同顏色標識的PT電纜和采用螺旋式航空插件連接PT等技術措施，從而加快了工程的建設進度、方便日后檢修及保證了配電自動化建設的可推廣性。探討了終端就地操作回路開斷的智能管理和配電自動化終端的配套PT使用太陽能電池板替代的可行性，提高了終端運行安全性和降低了建設成本。
參考文獻：
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作者：徐靜 邱冬 張軼群 劉剛 單位：國網江蘇省電力公司宿遷供電公司