金曉

摘 要：配電自動化是堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。2009年11月國家電網(wǎng)公司啟動立項了“農(nóng)村智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應用研究”的科學技術(shù)項目，賀蘭縣供電局作為全國8個建設(shè)農(nóng)網(wǎng)智能化工程試點單位之一，進行了農(nóng)網(wǎng)配電自動化的試點建設(shè)與創(chuàng)新工作，并于2011年12月1日順利通過國網(wǎng)驗收。賀蘭農(nóng)網(wǎng)配電自動化試點工程緊緊圍繞國網(wǎng)公司堅強智能電網(wǎng)和“五大”體系建設(shè)，建設(shè)“信息化、自動化、互動化”為特征的堅強智能配電網(wǎng)，全面提高配電網(wǎng)的安全管控能力和運行管理水平，積極探索配電網(wǎng)運行管理新道路，不斷提升企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)；配電自動化；智能；試點

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0079-03

1 項目概述

1.1 試點區(qū)域配網(wǎng)現(xiàn)狀

賀蘭農(nóng)網(wǎng)配電自動化試點區(qū)域共選取6條線路進行試點建設(shè)。其中，縣城電網(wǎng)選取賀蘭變528習崗線、習崗變533習城線、習崗變545習桃線、賀蘭變511縣城線；農(nóng)村電網(wǎng)選取立崗變511民樂線、潘昶變514幸福線。所選6條農(nóng)網(wǎng)10 kV線路結(jié)構(gòu)簡單，整體運行水平良好，很少出現(xiàn)斷路器跳閘事故。負荷分布均勻，平均負荷都在導線允許的負荷范圍之內(nèi)，且均能在未來5年內(nèi)滿足用戶用電負荷增長的需求。

所選試點線路均為單環(huán)網(wǎng)線路，線路聯(lián)絡點少，運行方式簡單，不能完全實現(xiàn)負荷互帶，線路分段不合理。農(nóng)網(wǎng)供電線路線路過長，功率因數(shù)低，且倒負荷過程中出現(xiàn)線路末端電壓低的情況。部分環(huán)網(wǎng)柜、分支箱出線無控制設(shè)備，不帶電操機構(gòu)，部分開關(guān)為DW4-10型油開關(guān)和機械機構(gòu)真空開關(guān)，開關(guān)機構(gòu)容易卡澀，故障率高，切斷故障可靠性低。故障指示器少，查找故障困難，造成故障停電時間較長。

1.2 試點工程建設(shè)規(guī)模

賀蘭農(nóng)網(wǎng)配電自動化試點工程項目包括配電設(shè)備設(shè)施改造、配電自動化系統(tǒng)建設(shè)和配電通信系統(tǒng)建設(shè)，項目計劃總投資為2 035.91萬元。對試點區(qū)域內(nèi)不滿足配電自動化要求的27座電纜環(huán)網(wǎng)柜、分支箱，24臺不滿足配電自動化的柱上開關(guān)進行配電自動化改造和部分更換，加裝92套故障指示器；配電自動化主站系統(tǒng)融入銀川配電自動化主站系統(tǒng)，具備配電自動化基本應用功能、饋線自動化和配電高級應用等功能；在試點工程涉及的4座變電站內(nèi)建設(shè)4套配電子站，在27座環(huán)網(wǎng)柜、24臺柱上開關(guān)處加裝51套配電終端；配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主站與子站之間通信利用銀川局現(xiàn)有的4級骨干通信傳輸網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)，子站和終端之間的通信，采用McWiLL無線專網(wǎng)通信技術(shù)。配套建設(shè)通信基站5座，無線通信終端模塊51套，實現(xiàn)了試點區(qū)域內(nèi)配電自動化終端通信的全覆蓋。

2 項目建設(shè)情況

2.1 項目組織實施

賀蘭農(nóng)網(wǎng)智能化工程從項目審批、建設(shè)程序、資金管理、工程建設(shè)質(zhì)量等方面都嚴格按基建程序進行全過程管理。先后完成了方案上報、可研批復、初設(shè)批復、ERP物資上線、物資招投標、合同簽訂等環(huán)節(jié)，確保了不但在技術(shù)上引領(lǐng)縣級供電企業(yè)發(fā)展，更使工程管理成為樣板。

同時，銀川供電局開始組織主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場運行等不同專業(yè)的工作人員開展培訓工作，尤其國網(wǎng)公司和寧夏電力公司分期、分批組織了多次專題培訓，極大的提高了賀蘭縣供電局各專業(yè)人員的技能水平，并且本次賀蘭配電自動化系統(tǒng)建設(shè)涉及面廣，參與人員眾多，工程的實施為賀蘭縣供電局培養(yǎng)了大批專業(yè)過硬的技術(shù)人員。經(jīng)過各級人員的持續(xù)努力工作，試點工程于2011年1月順利完工，創(chuàng)造了“賀蘭速度”。

2.2 配電設(shè)備設(shè)施改造

改造完成后，賀蘭縣城線路以電纜環(huán)網(wǎng)為主，電纜化率72.5%。電纜線路為單環(huán)網(wǎng)多聯(lián)絡結(jié)構(gòu)，架空線路采用多分段多聯(lián)絡的接線形式，線路聯(lián)絡率100%。

本次試點工程賀蘭縣供電局強化環(huán)網(wǎng)柜在網(wǎng)絡中的聯(lián)絡組網(wǎng)作用，合理分級配置，完善分支保護，將故障隔離在最小范圍。對開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備進行改造，更換及新增柱上開關(guān)11臺開關(guān)；更換9臺環(huán)網(wǎng)柜，4臺電纜分支箱，新增電纜環(huán)網(wǎng)柜1臺，拆除電纜分支箱1臺；安裝故障指示器92套。負荷接入主要采用SF6負荷開關(guān)加熔斷器的組合電器配置的分支箱，簡化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)。架空線路分段和聯(lián)絡控制設(shè)備選用防污、防塵的全密封重合器和負荷開關(guān)，分支控制設(shè)備按照負荷大小選擇高可靠性的跌落式熔斷器，確保分支故障迅速隔離，輔以通信型架空線路故障指示器，實現(xiàn)故障定位。對改造區(qū)域內(nèi)的兩條農(nóng)網(wǎng)線路開展10 kV線路無功補償，提高了供電質(zhì)量。通過網(wǎng)絡優(yōu)化，增設(shè)電源線路等手段，完善網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，對部分負荷較大的線路進行負荷調(diào)整或分流，實現(xiàn)了線路N-1率達到100%。

2.3 配電自動化系統(tǒng)建設(shè)

賀蘭縣農(nóng)網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)最終建成三層體系結(jié)構(gòu)：配網(wǎng)自動化主站層、子站層和配網(wǎng)自動化終端層。

配電自動化終端設(shè)備改造加裝饋線終端51臺，子站設(shè)置4套。

賀蘭農(nóng)網(wǎng)的主站系統(tǒng)利用建成的銀川配電自動化主站系統(tǒng)，設(shè)立在銀川供電局調(diào)度大樓內(nèi)，賀蘭縣供電局不再單獨建設(shè)主站，僅設(shè)監(jiān)控工作站。

配電自動化主站系統(tǒng)采用了國電南瑞的open3200配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，選用IBM公司生產(chǎn)的服務器和工作站，其中：IBM P550數(shù)據(jù)庫服務器2臺；IBM DS4700磁盤陣列1套；IBM P550前置采集服務器2臺；IBM P550公網(wǎng)采集服務器2臺；IBM P570 SCADA服務器2臺；IBM P570 WEB服務器2臺；IBM P550數(shù)據(jù)接口服務器；IBM P550高級應用服務器；另外還有10臺工作站分別用作調(diào)度員工作站、配網(wǎng)計劃檢修工作站和系統(tǒng)維護工作站。

主要功能實現(xiàn)了廣域分布式數(shù)據(jù)采集（即配電自動化的“三遙”功能）、配網(wǎng)實時監(jiān)控與操作、配網(wǎng)饋線自動化功能、配網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理功能、安全WEB數(shù)據(jù)發(fā)布、配網(wǎng)自動化高級應用及IEB信息集成與交換總線。

配電“三遙”終端安裝涉及6條線路的27個環(huán)網(wǎng)柜、分支箱，24臺柱上開關(guān)，實現(xiàn)了試點區(qū)域配電自動化的全覆蓋。系統(tǒng)根據(jù)配電終端或故障指示器檢測到的故障報警，結(jié)合繼電保護信號，啟動故障處理程序，確定故障類型和發(fā)生位置。在自動推出的配網(wǎng)單線圖上，通過網(wǎng)絡動態(tài)拓撲著色的方式明確故障區(qū)段。根據(jù)配電網(wǎng)的運行狀態(tài)和必要的約束判斷條件生成網(wǎng)絡重構(gòu)方案，調(diào)度人員可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備條件，選擇手動、半自動或自動方式進行故障隔離并恢復供電。

2.4 配電通信系統(tǒng)建設(shè)

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主站與子站之間通信利用銀川供電局現(xiàn)有的4級骨干通信傳輸網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)，子站和終端之間的通信，結(jié)合農(nóng)村電網(wǎng)點多，面廣，鋪設(shè)光纖難度大的實際情況，采用McWiLL無線專網(wǎng)通信技術(shù)。配套建設(shè)通信基站5座，無線通信終端模塊51套，如圖1所示。

McWiLL通信傳輸模塊通過RJ45網(wǎng)口、RS232、RS485等接口和電表、FTU＼TDU＼TTU等進行連接，F(xiàn)TU＼TDU＼TTU的數(shù)據(jù)通過McWiLL終端傳輸模塊傳送到基站，基站通過IP端口把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)SDH光纖通信網(wǎng)絡到達功能型主站上。功能型主站通過基站和終端的無線傳輸控制DTU。

賀蘭農(nóng)網(wǎng)自動化通信工程是一次大規(guī)模的McWiLL無線專網(wǎng)技術(shù)在配電自動化的實際應用。結(jié)合農(nóng)村地勢特點和電網(wǎng)終端設(shè)備點多面廣的實際情況，采用McWiLL無線專網(wǎng)技術(shù)，服務于配電自動化，覆蓋全部配網(wǎng)終端設(shè)備、子站設(shè)備，建設(shè)安全、可靠的通信網(wǎng)絡。保證信息傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃?、實時性與高速性。全面升級配網(wǎng)調(diào)度通信網(wǎng)系統(tǒng)，提升配網(wǎng)自動化支撐系統(tǒng)的科技含量，節(jié)約了大量通信通道建設(shè)成本。積累了農(nóng)村電網(wǎng)通信建設(shè)典型經(jīng)驗。

采用McWiLL無線專網(wǎng)通信系統(tǒng)，變電站到環(huán)網(wǎng)柜無線專網(wǎng)通道建設(shè)的完成實現(xiàn)了光纖通信網(wǎng)的向下延伸，實現(xiàn)試點線路McWiLL無線專網(wǎng)全覆蓋。

2.5 管理體系建設(shè)

2011年1月7日賀蘭配電自動化系統(tǒng)上線運行，為響應國網(wǎng)公司“三集五大”的管理模式，銀川供電局成立電網(wǎng)調(diào)控中心，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度運行與主、配網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控一體化；以220 kV變電站為依托，按照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和供電區(qū)域的特點，設(shè)置3個變電運行維護操作站；賀蘭供電區(qū)域35 kV及以上變電站運行維護由新城運維站負責；賀蘭縣供電局整合原有生產(chǎn)人員，負責配網(wǎng)運行檢修工作。銀川供電局“調(diào)控一體化”運行管理模式步入全面運行階段，目的是以配電自動化系統(tǒng)為依托，探索配電網(wǎng)運行管理的新模式。

為進一步發(fā)揮配電自動化系統(tǒng)的技術(shù)支撐作用，加強配電網(wǎng)設(shè)備運行監(jiān)控管理的規(guī)范化，保證調(diào)控一體化工作的有序開展，編制完成《銀川配電自動化系統(tǒng)運行維護管理標準》、《銀川地區(qū)自動化系統(tǒng)信息接入規(guī)范》、《銀川電網(wǎng)調(diào)控中心管理規(guī)定》、《賀蘭配電自動化運維管理規(guī)定》等規(guī)定和標準，同時按照專業(yè)化管理的原則，在調(diào)度通信所成立自動化班，負責配電自動化系統(tǒng)主站與子站系統(tǒng)的日常運行維護工作；按照屬地化管理的原則，由賀蘭縣供電局負責配電自動化終端設(shè)備和現(xiàn)場通信設(shè)備的運行維護，為銀川局農(nóng)網(wǎng)后續(xù)配電自動化建設(shè)和其他地區(qū)試點開展提供指導和借鑒。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

①提高供電可靠性。通過配電自動化試點工程建設(shè)，實現(xiàn)饋線故障處理，可以迅速定位故障點，隔離非故障區(qū)域，有效控制故障范圍和時間。同時，配電自動化設(shè)備的使用將大大提高倒閘操作的效率，減少配合及人工倒閘操作時間，減少由于停送電操作引起的無謂停電，提高供電可靠率。試點區(qū)域供電可靠率預計達到99.92%，減少戶均停電時間3.5h。

②配電自動化的降損效益。實施配電自動化后，可以優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，合理控制負荷，調(diào)整運行方式，使線路損耗降至最低，配電自動化實施完成后，電壓合格率由98.36%，提高至99.51%，10 kV線損率由11.1%降至6.5%。

③配電網(wǎng)自動化提高設(shè)備利用率效益。通過試點工程的實施以及潮流計算、負荷轉(zhuǎn)供、經(jīng)濟運行等配電自動化高級功能的后續(xù)開發(fā)應用，進一步優(yōu)化配變、線路負荷，將提高配變及線路負載率，一次設(shè)備利用率水平也將得到改善，有效減輕重、過載問題，緩解電網(wǎng)投資建設(shè)壓力。

④降低年運行維護成本。配電自動化的建設(shè)實現(xiàn)了配電網(wǎng)設(shè)備信息的采集與監(jiān)控，大部分負荷測量和開關(guān)倒閘操作等工作都不再依賴人工到場進行，減少了日常運行維護成本。試點工程開發(fā)饋線故障處理功能實現(xiàn)故障的定位與隔離，一方面故障檢測和搶修時間都將大大縮短，另一方面故障搶修所需的人、車、工器具等支出也將明顯減少。

3.2 管理效益

①提高工作效率。實現(xiàn)配電自動化后，特別是實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成共享后，主站可以充分利用各個應用功能來自動分析和處理各項管理事務，如報表統(tǒng)計、缺陷處理、停電管理等等，大大減少了人工參與量，不但提高了工作速度，也提高了工作的正確性。

②實現(xiàn)配網(wǎng)精細化管理。配電自動化改造完成后實現(xiàn)了調(diào)度、運行監(jiān)視、遙控操作、事故搶修等業(yè)務的集中管理，實現(xiàn)了配網(wǎng)集約化、精細化管理，更有利于專業(yè)化管理，提升農(nóng)網(wǎng)管理水平。

③提升配電運行人員專業(yè)技能水平。配電自動化系統(tǒng)建設(shè)應用了最新的計算機、通信等專業(yè)技術(shù)，配網(wǎng)生產(chǎn)運行技術(shù)含量大幅提升，極大促進了配電生產(chǎn)人員的技能水平。銀川供電局組織開展形式多樣的專業(yè)技術(shù)培訓和講座，內(nèi)容涵蓋自動化主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場運行等專業(yè)。通過培訓，提高了配電專業(yè)人員的業(yè)務水平。

3.3 社會效益

建設(shè)配電自動化工程能夠提高賀蘭縣的供電可靠性，提升電力公司社會服務形象，其帶來的社會效益是巨大的。

①拉動經(jīng)濟，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。賀蘭縣試點區(qū)域是寧夏賀蘭重要的商業(yè)、行政中心，兩條農(nóng)村線路供電范圍還規(guī)劃了國家級工業(yè)開發(fā)區(qū)，實現(xiàn)配電自動化后，可以提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，避免電能質(zhì)量問題給工商業(yè)用戶帶來損失，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，并實現(xiàn)間接經(jīng)濟效益。

可靠性和供電質(zhì)量的提高，促進了家用電器的發(fā)展，增加了全社會用電量和人均用電量，促進了人民生活水平提高和經(jīng)濟社會發(fā)展。

②資源利用，節(jié)能減排。賀蘭試點工程實施有效降低線損，節(jié)能減排，服務低碳社會。據(jù)統(tǒng)計，每節(jié)約1度電可減少0.997kg二氧化碳的排放，而試點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)配電自動化后每年可降低線損約28.565萬kWh，可以減少二氧化碳排放約285 t，并減少大量由于發(fā)電而產(chǎn)生的碳粉塵、二氧化硫等有害物質(zhì)排放。

4 結(jié) 語

賀蘭農(nóng)網(wǎng)智能化項目配電自動化單項試點工程的開展，立足農(nóng)村供電特點和需求，通過研究解決農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)中的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)問題，組織實施農(nóng)村智能配電網(wǎng)試點工程，探索西北農(nóng)網(wǎng)配電自動化典型建設(shè)模式和配調(diào)一體化管理模式優(yōu)化方案，為寧夏農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)積累了豐富的技術(shù)儲備和工程實施經(jīng)驗，為西北地區(qū)農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)積累技術(shù)實踐與管理經(jīng)驗。為下一步農(nóng)網(wǎng)大規(guī)模推進智能化建設(shè)提供理論和實踐依據(jù)。

參考文獻：

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