國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司 董 云

1 配電系統(tǒng)自動化的解譯

配電自動化系統(tǒng)是實現(xiàn)配電企業(yè)以配網(wǎng)調(diào)度管理為導向，實時和管理相結合， 集數(shù)據(jù)采集、配網(wǎng)監(jiān)控、故障處理、配網(wǎng)應用分析、配電生產(chǎn)管理功能于一體，為供電企業(yè)提高供電可靠性、提高服務質量。

2 配電自動化的主要特點及功能

2.1 主要特點

一是配電網(wǎng)的許多設備一般都是裝在電線桿上，按照配電線路長度進行安放，所以典型的配電網(wǎng)多為輻射型結構；二是在配電網(wǎng)內(nèi)通常安裝RTU 的數(shù)量要多一個量級（與相連的輸電系統(tǒng)的數(shù)量比較），一處配電網(wǎng)設備的總數(shù)據(jù)量約比一個輸電變電站的數(shù)據(jù)量少一個數(shù)量級；三是一般配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫規(guī)模數(shù)量級達到萬級，要大一個比與之相連輸電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫數(shù)量級；四是輸電網(wǎng)可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控大多數(shù)現(xiàn)場設備，而配電網(wǎng)內(nèi)大多數(shù)的現(xiàn)場設備都是人工操作；五是配電網(wǎng)的網(wǎng)絡接線變化，在開關安裝位置很少出現(xiàn)，一般在出事地點發(fā)生變化；六是配電網(wǎng)設備名目和數(shù)量大而繁多，且面臨需方負荷經(jīng)常變動，所以要進行頻繁的檢修和更新；七是配電網(wǎng)中不但有供方設備，而且需方的設備數(shù)量也比較多，有時還有包括聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在內(nèi)的自備電源；八是配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的特點負荷、遠程讀表裝置類型較多需要具有多種通信方式，主要任務是承擔傳輸數(shù)據(jù)和通話[1]。

2.2 主要功能

2.2.1 配電網(wǎng)的SCADA 功能

通過利用配電網(wǎng)的監(jiān)測裝置收集實時數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，同時起到監(jiān)視和控制配電網(wǎng)的作用。

2.2.2 高級應用軟件包括負荷預測；網(wǎng)絡拓撲分析；狀態(tài)估計；線損計算分析；潮流計算；電壓/無功優(yōu)化。

2.2.3 配電網(wǎng)故障定位與故障隔離功能在正常狀態(tài)下實時監(jiān)視；在故障時隔離線路故障區(qū)段，對非故障區(qū)段恢復供電。

2.2.4 負荷控制功能

進行負荷預測，根據(jù)調(diào)度自動化的要求進行負荷控制；當負荷高峰期，切除不重要負荷，保證重要負荷不停電。

2.2.5 地理信息系統(tǒng)

引入GIS 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，電力線路、設備的地理位置信息標明在地圖上，方便管理和維修電力設備，尋找和排除設備故障；在計算機系統(tǒng)硬件和軟件的支持下，“地理信息系統(tǒng)GIS” 對地理分布數(shù)據(jù)在地面或空間層面進行相關的采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)；SCADA 動態(tài)著色；配電網(wǎng)帶電狀況；潮流、電壓分布；自動提供受其影響的用戶、變壓器和線路清單。

3 配電自動化系統(tǒng)的意義

可以使供電可靠性得到全面提高，在配電系統(tǒng)設備及線路發(fā)生故障時，快速巡檢和排查，使停電的時間和面積大幅度降低， 處理故障恢復正常運行，自動化系統(tǒng)60min，人工90min（33%），正常運行時，可以使供電能力提升和擴大，使線路損耗降低以及供電質量提高，確保供電安全。

4 饋線自動化

饋線（配電線路）自動化，正常：監(jiān)視饋線開關的狀態(tài)、電流、電壓線路開關的合閘、分閘操作。故障：隔離故障區(qū)對非故障區(qū)恢復供電[2]。

4.1 重合器

一是重合器的主要作用是檢測、切斷（給定時間內(nèi)）故障電流、對給定次數(shù)重合進行整定的控制裝置，起到控制和保護功能的智能化開關。

二是重合器的主要的技術參數(shù)及應用。重合器有許多技術參數(shù)其中以額定電壓、額定電流、短路開斷電流、最小脫扣電流、時間——電流特性最為重要。

三是重合器的工作原理。一般可整定為“一快三慢”“二快二慢”和“一快二慢”的組合，這里“快”指快速分閘，一般動作時間不大于0.06s，快速分閘一般設定在第一、二次，主要目的是消除瞬時性的故障，保護線路設備。后面幾次的動作可設為慢動作，即為延時分閘，這種延時使得與線路上各分段點設置的分段器、熔斷器進行配合，分斷故障點。重合器可以實現(xiàn)按照事先制訂好的程序接收遙控信號，對故障進行自動操作（自動定位、隔離、恢復供電）的功能，智能和自動化程度更高（與斷路器相比）[3]。

4.2 分段器

重合器在性能上具備切斷短路電流的能力，而分段器的性能是閉合短路電流、切斷負荷電流。從價格上，比重合器要低廉。功能與電源側前級主保護開關配合，在無壓情況下自動分閘；工作狀態(tài)正常；閉合瞬時性故障；若干次重合后閉合永久性故障；若干次重合后斷開，閉鎖。

4.3 故障指示器

短路故障指示器指示故障發(fā)生的主要依靠是指示牌轉動位置或顏色的變化或燈光的閃動（用的是電磁原理），當發(fā)生故障（指示器指示）后，通過采取手動復歸（人工）或經(jīng)過延時利用線路恢復正常后通過附和電流來自動復歸。

4.4 系統(tǒng)終端

4.4.1 FTU

安裝在配電網(wǎng)饋線回路的柱上和開關柜等處并具有遙信、遙測、遙控和故障電流檢測(或利用故障指示器檢測故障)等功能的遠方終端。

4.4.2 FTU 的性能要求

需要具有遙信功能；遙測功能；遙控功能；統(tǒng)計功能；對時功能；事件順序記錄（SOE）；事故記；定值遠方修改和召喚定值；自檢和自恢復功能；遠方控制閉鎖與手動操作功能；遠程通信功能；抗惡劣環(huán)境；具有良好的維修性；可靠的電源。

4.4.3 DTU

安裝在配電網(wǎng)饋線回路的開閉站和配電所等處，具有遙信、遙測、遙控和故障電流檢測(或利用故障指示器檢測故障)等功能的遠方終端。

4.4.4 TTU

用于配電變壓器的各種運行參數(shù)的監(jiān)視、測量的遠方終端在饋線自動化系統(tǒng)中，往往還要對配電變壓器進行遠方監(jiān)視，采集數(shù)據(jù)，并以這些運行參數(shù)作為考核和經(jīng)濟運行分析的依據(jù)，還可作為安全運行的監(jiān)視手段。

4.4.5 監(jiān)控單元

為分布主站功能、優(yōu)化信息傳輸及系統(tǒng)結構層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設置的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。

5 配電自動化在電力系統(tǒng)的主要應用

5.1 智能配電系統(tǒng)整體應用

提供智能配電一次設備、配電自動化終端、故障指示器、配電通訊網(wǎng)絡以及配電子站、主站的全面的智能配電系統(tǒng)解決方案。

5.2 配電自動化電纜線路應用

主要應用于配網(wǎng)電纜線路實現(xiàn)對回路饋線的監(jiān)控、故障判斷、切除、隔離故障區(qū)域和對非故障區(qū)域恢復供電；可根據(jù)用戶需求選用短信、無線或光纖等多種通訊方式與配電主站系統(tǒng)進行實時通訊管理 。

5.3 智能配電網(wǎng)超寬帶無線通信應用

基于第四代4G 無線通信技術TD-LTE 應用于配電自動化、計量自動化以及配電網(wǎng)視頻監(jiān)控業(yè)務等 提升了配網(wǎng)通信網(wǎng)絡建設的靈活性和可靠性；降低部署成本、減少維護費用寬帶無線有效解決了光纖部署施工難的問題實現(xiàn)了新老城區(qū)的無縫覆蓋；配電自動化、計量自動化以及輸電線路視頻監(jiān)控等業(yè)務由無線寬帶專網(wǎng)統(tǒng)一承載維護簡單有效降低了后期維護人員工作強度及整體運行費用 提升消費者滿意度通過提高電網(wǎng)智能化程度既改善了電能消耗方式促進節(jié)能降耗又提高了供電可靠性通過向消費者提供優(yōu)質供電服務提高用戶滿意度。

5.4 故障自動隔離的實現(xiàn)應用

故障信息的檢測提取功能包括功率方向信息；通過GOOSE 通信向其相鄰開關的智能FTU 發(fā)送故障信息功能；接收來自其相鄰開關的智能FTU 發(fā)來的故障信息的功能；按照判定規(guī)則判定故障信息是否在本配電區(qū)域實現(xiàn)故障定位；根據(jù)故障定位判斷結果分段開關發(fā)出跳閘或閉鎖命令實現(xiàn)自動隔離故障，聯(lián)絡開關發(fā)出合閘或閉鎖命令實現(xiàn)自動恢復供電（全區(qū)域）；相鄰下級開關應該跳閘但沒有跳閘時開關拒動、失靈等控制本開關立即跳閘 。

5.5 配電自動化架空線路應用

主要應用于配網(wǎng)架空線路實現(xiàn)對回路饋線的監(jiān)控、故障判斷、切除、隔離故障區(qū)域和對非故障區(qū)域恢復供電；可根據(jù)用戶需求選用短信、無線或光纖等多種通訊方式與配電主站系統(tǒng)進行實時通訊管理。

5.6 配電管理系統(tǒng)（DMS）的通信應用

配電自動化管理系統(tǒng)主要采用的是配電線載波通信、電話線、調(diào)幅（AM）調(diào)頻（FM）廣播、甚高頻通信、特高頻通信、微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信等多種形式的通信方式，典型的通信方案。

一是主站與子站之間，使用單模光纖。二是子站與FTU 之間，使用多模光纖。三是數(shù)據(jù)轉發(fā)（TTU 與電量集抄系統(tǒng)），可以利用有線（屏蔽雙絞線）方式采用現(xiàn)場總線（如RS485，CAN 總線、Lon-Works 總線等）通信。

5.7 遠程自動抄表計費系統(tǒng)應用

電能自動抄表系統(tǒng)的作用和目的是利用計算機通訊網(wǎng)絡技術的遙測、傳輸功能將用戶用電量（用戶電能表記錄數(shù)）等數(shù)據(jù)獲取匯總到控制中心的自動化系統(tǒng)，是可以替代人工抄表的遠程自動抄表系統(tǒng)的典型應用方案。

總線式抄表系統(tǒng)是由電能表、抄表集中器、抄表交換機和電能計費中心組成的四級網(wǎng)絡系統(tǒng)。總線式抄表系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 總線式抄表系統(tǒng)

6 典型案例

廣東珠海TD-LTE 無線專網(wǎng)工程項目，該項目為南方電網(wǎng)珠海試驗局TD-LTE 無線專網(wǎng)工程也是利用華為的TD-LTE 的電力無線設備部署的全球第一個TD-LTE 的電力無線專網(wǎng)快速實現(xiàn)了配電終端與主站的安全高速互聯(lián)，如圖2所示。

圖2 TD-LTE 無線專網(wǎng)工程

廣州配電自動化項目，廣州配電自動化建設實施項目，根據(jù)廣州供電局的特殊要求提供多電源可選的終端設備鋰電、超級電筒、鉛酸模塊化設計可實現(xiàn)模塊自檢并滿足遠程維護等客戶需求實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)的故障的定位、隔離、恢復，如圖3所示。

圖3 終端設備模塊化設計

浙江杭州配電自動化項目，浙江杭州配電自動化建設工程，根據(jù)杭州供電局要求電源設計為48V蓄電池充分考慮遠程和就地的維護實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)的故障的定位、隔離、恢復實現(xiàn)配電自動化的三遙、二遙監(jiān)測控制向配電主站上報監(jiān)測信息對配電線路進行有效的監(jiān)控保護。

7 結語

我國的配電網(wǎng)自動化技術作為一種新興的技術有了一定程度的發(fā)展，有著廣闊的發(fā)展前景，配電自動化在技術上逐漸完善和成熟，達到綠色環(huán)保和節(jié)約成本的目的，將來配電自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用會更加廣泛。