張書(shū)偉 張雪巖 侯壯

摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步，配電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，因此實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化己經(jīng)成為一種必然。我國(guó)的配網(wǎng)自動(dòng)化仍然在發(fā)展的道路上，大多數(shù)地區(qū)采用的是饋線自動(dòng)化。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，每個(gè)單個(gè)自動(dòng)化部分分別獨(dú)立；在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，配網(wǎng)自動(dòng)化仍然存在這一些問(wèn)題。特別是在發(fā)達(dá)的地區(qū)，怎樣是最恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式，配網(wǎng)自動(dòng)化在實(shí)際生活中的運(yùn)行，如何按部就班逐步推廣配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，是本文的主要研究問(wèn)題。本論文在充分查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，主要研究了饋線自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模式等相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化；饋線自動(dòng)化；故障檢測(cè)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和電力電子方面的內(nèi)容被應(yīng)用到配網(wǎng)自動(dòng)化中，同時(shí)對(duì)供電的穩(wěn)定性與可靠性的要求也越來(lái)越高。配電網(wǎng)時(shí)最接近用戶的供電網(wǎng)絡(luò)，處于電力網(wǎng)的末端，因此實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化與用戶直接相關(guān)。信息化得時(shí)代越來(lái)越接近人們的生活，電力系統(tǒng)中的信息化、自動(dòng)化需通過(guò)配網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此配網(wǎng)自動(dòng)化越來(lái)越受到用戶的關(guān)注。

當(dāng)下情況下，一些補(bǔ)償設(shè)備被應(yīng)用在電力系統(tǒng)中用來(lái)改善電能質(zhì)量，其中主要應(yīng)用電力電子方面的技術(shù)，結(jié)果不是很理想。但是在數(shù)字控制方面，其有著很大的優(yōu)點(diǎn)，但是由于造價(jià)高、技術(shù)不成熟等原因，并沒(méi)有得到廣泛推廣。同時(shí)，假設(shè)在發(fā)生故障時(shí)我們可以利用保護(hù)裝置瞬時(shí)切除故障，并將正行運(yùn)行的供電段由其他電源轉(zhuǎn)帶，恢復(fù)供電，縮短停電時(shí)間，由此提高供電可靠性，配網(wǎng)自動(dòng)化為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能而逐步發(fā)展。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的整體系統(tǒng)分成了不同的層次，各個(gè)部分之間既是相互獨(dú)立，同時(shí)可以通過(guò)通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行信息交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理與控制。在負(fù)荷比較大且比較集中的地方，對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量具有更高的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 配電主站層

主站的主要責(zé)任是完成對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)控制功能。主要完成故障檢測(cè)，檢測(cè)到故障時(shí)判斷故障位置，當(dāng)發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，及時(shí)隔離故障，縮短停電時(shí)間。

1.2 配電子站層

配網(wǎng)子站是溝通主站與終端的重要橋梁，負(fù)責(zé)與主站通信的同時(shí)，還需將信息反饋給線路末端設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，配電子站層與配電主站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)還與配電終端層之間形成通訊網(wǎng)絡(luò)。

1.3 配電終端層

配電終端層是最接近配網(wǎng)系統(tǒng)的部分，主要有柱上開(kāi)關(guān)的FTU，配變上的TTU等等，主要負(fù)責(zé)采集開(kāi)閉站、柱上開(kāi)關(guān)等設(shè)備的運(yùn)行情況，同時(shí)執(zhí)行智能化功能。

配網(wǎng)系統(tǒng)的主站、子站和終端層通過(guò)通訊系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，分層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：

（1）各層面執(zhí)行不同功能。配電主站是配電系統(tǒng)的大腦，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常運(yùn)行情況下系統(tǒng)的檢測(cè)，對(duì)故障的識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化。子站層是信息交互的重要媒介。終端層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，并執(zhí)行命令。

（2）不同層面相互協(xié)調(diào)。配網(wǎng)系統(tǒng)的主站、子站和終端層相互協(xié)調(diào)，系統(tǒng)之間既相互獨(dú)立，又相互傳送信息，缺一不可。

（3）功能分布的集散控制系統(tǒng)是最優(yōu)的。根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行情況，將配網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用其中，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化

2 饋線自動(dòng)化的控制方法

饋線自動(dòng)化的意義是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控線路的運(yùn)行情況，主要采集電壓、電流、有功、無(wú)功等信息。當(dāng)線路出現(xiàn)故障情況，負(fù)責(zé)對(duì)故障識(shí)別，故障定位，并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)切除故障，故障切除后由其他系統(tǒng)供電，及時(shí)恢復(fù)供電。

2.1 配電網(wǎng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

很多地方的供電網(wǎng)絡(luò)采用的事輻射式，但是饋線自動(dòng)化要求的事分段式的供電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)也應(yīng)依靠一個(gè)“強(qiáng)壯”的電網(wǎng)，否則很難實(shí)現(xiàn)通過(guò)饋線自動(dòng)化提高供電可靠性。

實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的具體條件是：

（1）電源布點(diǎn)合理；

（2）10kV主干網(wǎng)架形成；

（3）已具備聯(lián)接條件。

饋線自動(dòng)化要求實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接方式如下圖2所示，Suba與Sub.b之間通過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)形成了一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)連接方式，是一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，但是，正常運(yùn)行時(shí)，Sub.a與Sub.b之間是不存在連接的，是開(kāi)環(huán)的運(yùn)行方式，這便是“手拉手”的連接方式。

2.2 配網(wǎng)自動(dòng)化的開(kāi)關(guān)設(shè)備

通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化來(lái)提高線路的供電可靠性對(duì)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作特性也有很高的要求，需要通過(guò)控制器能夠控制其斷開(kāi)、合閘，因此整個(gè)系統(tǒng)中還需要保護(hù)、測(cè)量裝置、操作電源以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置。

在配網(wǎng)自動(dòng)化的將來(lái)發(fā)展中，僅僅檢測(cè)并隔離故障時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。隨著技術(shù)的成熟，配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)能夠智能優(yōu)化電網(wǎng)中的電能，靈活控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而最大限度利用電能，降低損耗。

2.3 饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)層次及特點(diǎn)

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主站層、子站層與終端層是系統(tǒng)的重要組成部分。主站層的饋線自動(dòng)化值得是完全依賴主站而實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，子站饋線自動(dòng)化和以終端為主的饋線自動(dòng)化道理也是如此。

2.4 最優(yōu)控制模式及關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化最優(yōu)的兩個(gè)特點(diǎn)：

（1）一體化的全局解決方案。配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控、管理等功能的一個(gè)完整系統(tǒng)，包括以SCADA/GIS/PAS的一體化，通過(guò)通信系統(tǒng)覆蓋面積的系統(tǒng)包它們之間相互配合、共同協(xié)調(diào)工作，也因此一體化的系統(tǒng)是提高電能利用率的有效方法。

（2）有高可靠性的緊急控制功能。文章前面論述了，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化主要包括主站層、子站層和終端層。各層設(shè)備的可靠性、各層之間通訊系統(tǒng)的可靠性都會(huì)影響?zhàn)伨€自動(dòng)化的可靠性。所以分層實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化是必不可少的，將饋線自動(dòng)化的功能下放，可以很好的提高可靠性。當(dāng)通訊功能出現(xiàn)故障時(shí)，就地分布自動(dòng)化依然可以自動(dòng)切除故障，并實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。從以上的分析可以看出，當(dāng)系統(tǒng)由主站分析、處理故障時(shí)可靠性最低。因此，為了提高可靠性，饋線自動(dòng)化分布方式應(yīng)該是按層分布的，這樣可以減少對(duì)通訊模塊的的依賴性，由處在系統(tǒng)最末端的終端層直接處理故障信息更可靠。負(fù)荷轉(zhuǎn)帶問(wèn)題可以由主站通過(guò)預(yù)想事故分析在線生成符合轉(zhuǎn)帶的列表，對(duì)于不同情況的故障，進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移。大致可以分為兩種情況，當(dāng)需要操作開(kāi)關(guān)時(shí)，由主站層統(tǒng)一進(jìn)行操作，轉(zhuǎn)帶負(fù)荷。如果出現(xiàn)故障時(shí)，只需聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)動(dòng)作就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)帶，則可由主站在線將任務(wù)裝載至終端層。

3 結(jié)論

文章主要論述了配網(wǎng)自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)以及控制模式，由分析得出最優(yōu)的控制方式，認(rèn)為采用以單條饋線為控制對(duì)象的分層分布控制模式是饋線自動(dòng)化的最優(yōu)模式。在這種操作模式下，饋線自動(dòng)化對(duì)故障的識(shí)別的、隔離及符合轉(zhuǎn)帶完全由配電終端來(lái)實(shí)現(xiàn)，子站、主站作為備用，這種控制模式的實(shí)現(xiàn)在很大程度上需要改變現(xiàn)有的配電終端的功能。隨著時(shí)代的發(fā)展，配網(wǎng)自動(dòng)化也將逐漸發(fā)展進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化可以提高供電可靠性，在將來(lái)的應(yīng)用中也可以降低損耗。

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作者簡(jiǎn)介：張書(shū)偉（1986），男，河北廊坊人，工程師，主要研究方向配網(wǎng)防誤操作、智能配電網(wǎng)及交直流系統(tǒng)運(yùn)行管理；張雪巖（1991），男，河北張家口人，助理工程師，主要研究方向配網(wǎng)自動(dòng)化；侯壯（1993），男，河北張家口人，助理工程師，主要研究方向配網(wǎng)自動(dòng)化。