廣西藍(lán)川設(shè)計(jì)有限公司 鄒飛劍

1 引言

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的背景下，電力負(fù)荷呈現(xiàn)出持續(xù)提升的趨勢(shì)，電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也越來(lái)越高，為了促進(jìn)供電的可靠性和連續(xù)性，避免電壓波動(dòng)和短時(shí)停電等現(xiàn)象導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，在相關(guān)工作之中推進(jìn)配電自動(dòng)化改造尤為關(guān)鍵。

2 配電自動(dòng)化的構(gòu)成及改造原則

2.1 配電自動(dòng)化的構(gòu)成

電力系統(tǒng)中電網(wǎng)通?？梢苑譃檩旊娋W(wǎng)與配電網(wǎng)，配電網(wǎng)的主要功能是從輸電網(wǎng)及電廠等進(jìn)行電能的接收，依托對(duì)應(yīng)的配電設(shè)備將相應(yīng)的電能分配到用電戶，在電力系統(tǒng)之中二次降壓變電站低壓側(cè)直接和降壓后，為區(qū)域內(nèi)用電戶提供電力的網(wǎng)絡(luò)即為配電網(wǎng)[1]。其整體構(gòu)成主要包括配電網(wǎng)架、線路、變電站、降壓變壓器等。在配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)相應(yīng)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行充分的利用，從而達(dá)到保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)事故的監(jiān)測(cè)與控制等的過(guò)程。

現(xiàn)階段，配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為DA 系統(tǒng)及DMS 系統(tǒng)。配電自動(dòng)化在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，需要以一次設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)能為中心來(lái)進(jìn)行逐步推進(jìn)，并通過(guò)多種措施，來(lái)對(duì)系統(tǒng)的狀況進(jìn)行全面把控及管理。為了確保相關(guān)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中能夠充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，在進(jìn)行改造的階段，相關(guān)單位和人員需要根據(jù)區(qū)域的實(shí)際情況對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃與安排。在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之中，配電主站是整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的一環(huán)，也是系統(tǒng)的核心，在構(gòu)成方面主要以服務(wù)器、工作站和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在這種方式之下能夠充分地保證對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況和數(shù)據(jù)的把握，為相應(yīng)的調(diào)節(jié)工作實(shí)施提供可能。

2.2 配電自動(dòng)化的改造原則

從當(dāng)前的相關(guān)區(qū)域供電和用電需求來(lái)看，當(dāng)前的電力供應(yīng)過(guò)程中，相關(guān)單位需要對(duì)區(qū)域的整體用電狀況進(jìn)行全面的把握，同時(shí)也需要對(duì)相關(guān)區(qū)域的供配電設(shè)備狀況進(jìn)行充分了解，從而更為精準(zhǔn)地進(jìn)行相關(guān)區(qū)域的電力調(diào)配，并針對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢修工作，避免因?yàn)檫@些問(wèn)題導(dǎo)致居民的用電受到負(fù)面影響。

為了滿足這些需求，在進(jìn)行配電自動(dòng)化改造的過(guò)程中，相關(guān)單位需要確保對(duì)應(yīng)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的提取、分析、研判和報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域用電狀況和供配電設(shè)備的監(jiān)視和控制功能[2]。而在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通過(guò)程中，可以采取現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，這種方式可以確保不同的信息模塊之間能夠彼此互聯(lián)。當(dāng)然，現(xiàn)階段的配電自動(dòng)化改造過(guò)程中還需要確保通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)韧臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和自檢，這種方式可以盡可能地保證區(qū)域的整體用電安全。

此外，就是針對(duì)高壓配電網(wǎng)和中壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改造。

首先，在進(jìn)行高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改造過(guò)程中，相關(guān)單位和人員需要確保對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)具有較高的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，且為了確保對(duì)用電負(fù)荷的充分滿足，高壓電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)盡可能深入負(fù)荷中心。

其次在中壓配電網(wǎng)的改造過(guò)程中，為了充分地適用于負(fù)荷密度較高的區(qū)域，在進(jìn)行改造的過(guò)程中，有必要采取相鄰的高、中壓變電站之間或同一高、中壓變電站的不同母線的中壓線路，應(yīng)發(fā)展環(huán)網(wǎng)接線，開(kāi)環(huán)運(yùn)行。同時(shí)環(huán)網(wǎng)接線的方式在應(yīng)用過(guò)程中，為了充分地對(duì)相關(guān)建設(shè)過(guò)程的周期進(jìn)行控制，減少主回路電纜迂回和節(jié)約電纜資源，其環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)不應(yīng)當(dāng)設(shè)置過(guò)多。

3 智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化改造關(guān)鍵技術(shù)

3.1 配網(wǎng)以此網(wǎng)架與線路改造技術(shù)

配電自動(dòng)化建設(shè)與改造工作是以一次設(shè)備的改造為核心展開(kāi)的，在推進(jìn)對(duì)應(yīng)一次設(shè)備改造的過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)確保對(duì)應(yīng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)清晰，每條線路的負(fù)荷均不宜過(guò)大，保證每段線路之間的負(fù)荷相對(duì)均勻，從而能夠充分地確保供配電的正常和穩(wěn)定。同時(shí)實(shí)施饋線自動(dòng)化的線路，在對(duì)應(yīng)的改造過(guò)程中應(yīng)當(dāng)確保發(fā)生故障的時(shí)候，可以有效地進(jìn)行負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑和足夠的備用容量。此外，要確保相關(guān)的一次設(shè)備滿足遙測(cè)和遙信的要求，需要實(shí)現(xiàn)遙控功能的還應(yīng)當(dāng)具備電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)具備受控條件的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)分合控制等。

在實(shí)施過(guò)程中，可以針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)架進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，首先可將A 類(lèi)供電區(qū)域采取標(biāo)準(zhǔn)電纜雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種改造方式在正常情況下環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，在出現(xiàn)故障的時(shí)候則可以閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)迅速供電，從而可以比較有效地保障高密度負(fù)荷區(qū)域的供電可靠性，如圖1所示。而針對(duì)負(fù)荷密度較低的區(qū)域，通常采取架空線路名單聯(lián)絡(luò)線路比較常見(jiàn)。在進(jìn)行改造的期間可以對(duì)重要的分支線，在線路的首段進(jìn)行分段開(kāi)關(guān)的安裝，同時(shí)針對(duì)每個(gè)分段線路可設(shè)置一個(gè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)。

圖1 電纜雙環(huán)網(wǎng)形接線方式

3.2 配電自動(dòng)化主站建設(shè)與改造

配電自動(dòng)化主站年建設(shè)改造過(guò)程需要按照配電自動(dòng)化改造的具體規(guī)劃，以對(duì)應(yīng)的步驟和計(jì)劃實(shí)施，在配電自動(dòng)化主站改造實(shí)施的階段，相關(guān)單位需要充分地滿足數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)控制的需求。同時(shí)，從既往的改造過(guò)程來(lái)看，相關(guān)的工作在實(shí)施過(guò)程中，由于信息點(diǎn)過(guò)多且實(shí)時(shí)處理需求較高，因此部分配網(wǎng)主站系統(tǒng)需要具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，以降低因?yàn)閿?shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)而造成的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性。

此外，對(duì)應(yīng)的主站系統(tǒng)在建設(shè)過(guò)程中也必須充分地根據(jù)電纜線路、架空線路等網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，采取對(duì)應(yīng)的故障處理模式?；诖祟?lèi)要求，主站建設(shè)在硬件配置方面，需要設(shè)置前置服務(wù)器、SCADA 服務(wù)器、配網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、接口適配服務(wù)器磁盤(pán)陣列、工作站、Web 發(fā)布服務(wù)器等，相關(guān)硬件設(shè)備在功能方面有所差異，見(jiàn)表1。

表1 硬件配置布置表

在進(jìn)行硬件設(shè)備的配置過(guò)程中，相關(guān)單位可以保證自動(dòng)化主站具有1臺(tái)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，在進(jìn)行SCADA 服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的配置的過(guò)程中，則需要配置2臺(tái)左右，以雙機(jī)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。工作站的配置方面，則可以根據(jù)情況選擇工作站配置標(biāo)準(zhǔn)，以便于節(jié)約建設(shè)的資源投入，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

在軟件的配置方面，相關(guān)單位需要確保軟件具備SCADA 功能，可以保證后續(xù)工作之中的數(shù)據(jù)操作，并能夠?qū)λ@取的各項(xiàng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和研判，以及報(bào)警等。

饋線自動(dòng)化改造過(guò)程中，要求對(duì)應(yīng)的主站根據(jù)各個(gè)配電終端所檢測(cè)到的故障報(bào)警，結(jié)合變電站和開(kāi)關(guān)站等的繼電保護(hù)信號(hào)、開(kāi)關(guān)跳閘等故障信息，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的故障處理程序，從而對(duì)故障的類(lèi)型和發(fā)聲位置進(jìn)行明確。報(bào)警方式可以采取聲音、語(yǔ)言等報(bào)警形式。

首先在故障的定位方面，對(duì)應(yīng)的主站根據(jù)配電終端的相關(guān)信息，對(duì)已經(jīng)發(fā)生故障的供電區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)定位，并顯示對(duì)應(yīng)區(qū)域的接線圖，調(diào)度員可對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行明確的了解。這種饋線自動(dòng)化故障定位方式通常是基于FTU 實(shí)現(xiàn)，當(dāng)故障發(fā)生之后，對(duì)應(yīng)的FTU 將會(huì)對(duì)出現(xiàn)故障之前的各項(xiàng)信息進(jìn)行上傳，依托計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，即可以掌握故障情況和對(duì)應(yīng)的供電恢復(fù)方案。

電網(wǎng)運(yùn)行分析也是該過(guò)程中比較重要的一環(huán)，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)電網(wǎng)分析軟件，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行抽取來(lái)實(shí)現(xiàn)分析的，其可以實(shí)現(xiàn)的功能較為多樣，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計(jì)和短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等，以狀態(tài)估計(jì)為例，該過(guò)程中相關(guān)系統(tǒng)可以根據(jù)SCADA 所提供的實(shí)時(shí)信息，電網(wǎng)的各個(gè)部件具體參數(shù)等，對(duì)現(xiàn)階段電網(wǎng)的母線電壓和潮流最優(yōu)估計(jì)值進(jìn)行獲取，并自動(dòng)地對(duì)各個(gè)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)量。

4 通信系統(tǒng)的建設(shè)與改造

通信系統(tǒng)的改造質(zhì)量會(huì)直接影響到配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，用戶、設(shè)備、系統(tǒng)之間均是通過(guò)通信系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)交換的，而依托通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換過(guò)程，系統(tǒng)可以對(duì)現(xiàn)階段的配電網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。

在通信系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)單位和人員需要充分地滿足系統(tǒng)的可靠性需求，通過(guò)選擇可靠性較高的設(shè)備和裝置來(lái)推進(jìn)建設(shè)和改造過(guò)程，同時(shí)主備份部門(mén)在相應(yīng)的建設(shè)過(guò)程中，需要采取實(shí)時(shí)熱備份的技術(shù)措施，來(lái)確保相關(guān)系統(tǒng)在進(jìn)行修復(fù)的過(guò)程中仍然能夠保證供電的持續(xù)性。

在通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的選擇方面，則應(yīng)當(dāng)盡可能選擇應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛和成熟的類(lèi)型，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)相結(jié)合，最終將能夠充分地保證對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的可靠性提升。而在進(jìn)行通信建設(shè)的時(shí)候，現(xiàn)階段可以選擇的類(lèi)型包括光纖技術(shù)、無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)等方式，可確保通信系統(tǒng)的整體工作效率保持在較高和較為可靠的狀態(tài)。

在具體實(shí)施過(guò)程中，相關(guān)改造工作也需要對(duì)未來(lái)的發(fā)展和需求狀況進(jìn)行考量，一般而言，光纖技術(shù)在整體的傳輸速率、帶寬、可靠性等性能方面都是最佳的，而目前常用的無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)則相對(duì)較差，但兩種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案均有其自身的優(yōu)勢(shì)和不足，相關(guān)單位在實(shí)施改造的時(shí)候，可以結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際需求、未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益等合理地進(jìn)行方案的選擇。光纖和無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)方案對(duì)比詳見(jiàn)表2。

表2 光纖和無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)方案對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們用電需求的快速改變，針對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化改造已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是電力事業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的關(guān)鍵，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)區(qū)域的有效改造，在實(shí)施過(guò)程中有必要對(duì)對(duì)應(yīng)區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)性把握，充分地明確其電力需求，從而選擇適當(dāng)?shù)母脑旒夹g(shù)來(lái)進(jìn)行，不僅能夠有效地提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠讓人民群眾的用電需求得到充分滿足。