浅析配电自动化技术在城网建设中的运用

　　摘要：由于公众对新建高压线路的不满情绪日益增加，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵等客观条件的限制，以及电力网的不断增大，使得人们对电力系统的控制提出了越来越高的要求。笔者结合工作实际，重点探讨了配电自动化技术在当前城网建设和改造的主要意义。
　　关键词：城网配电；自动化技术
　　电力系统是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变性且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。电力系统地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效控制是极为困难的。配电自动化是20世纪80年代末,美国等几个工业发达国家发展起来的,中国目前的配电网很薄弱,绝大多数为树状结构,且多为架空线,可靠性差,损耗高,电压质量差,自动化程度低,因此加强配电网的建设是当务之急,近几年大量进行的城网、农网改造提供了巨大的市场机遇。采用信息技术,对配电系统的安全可靠运行,提高管理水平,降低损耗具有重要意义。
　　一配电自动化与配电管理系统
　　电力自动化系统是利用提高前辈的计算机技术、现代电子技术、通讯技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、丈量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监督、丈量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监督和控制任务。变电站综合自动化替换了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是进步变电站安全不乱运行水平、降低运行维护本钱、进步经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。
　　配电自动化系统的功能基本有5个方面，即配电SCADA、故障管理、负荷管理、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)和配电网高级应用。同输电网的调度自动化系统一样，配电网的SCADA也是配电自动化的基础，只是数据采集的内容不一样，目的也不一样，配电SCADA针对变电站以下的配电网络和用户，目的是为DA/DMS提供基础数据。但是，仅仅是配电SCADA的三遥功能，并不能称为配电自动化系统，必须在配电SCADA基础上增加馈线自动化(FA)功能。馈线自动化的基本功能应包括馈线故障的自动识别、自动隔离、自动恢复。
　　二配电自动化的内容
　　1变电站自动化
　　发展变电站综合自动化也是当前城网和农网建设和改造的基础环节之一。变电站是电力系统中不可缺少的重要环节,它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电和大电网的出现,使电力系统的安全控制更加复杂,如果仍依靠原来的人工秒表、记录、人工操作为主,依靠原来变电站的旧设备,而不进行技术改造的话,必然没法满足安全、稳定运行的需要,更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。
　　2馈线自动化
　　馈线自动化是指配电线路的自动化。包括配电网的高压、中压和低压3个电压等级范围内的线路自动化。它是指从变电站的变压器二次测出线口到线路上的负荷之间的配电线路。等级馈线自动化有其自身的技术特点,从结构到一次、二次设备和功能,与高、中压有很大的区别。
　　三配电自动化的运用
　　配电自动化是建设和改造中现代化管理的重要手段,特别是在这个信息时代，信息管理是配电自动化系统的基本功能,信息被连续地采集更新。信息系统的基本构成是一个不断更新、紧紧跟踪配电系统状态数据库。必须是配电系统的一个完整而准确的记录;配电调度员或任何一项自动化功能都能够方便地存取数据;要随着配电系统的扩充加以修改。信息管理是连续进行的动态过程,信息存入、检索和处理随时都在进行着。对用于控制的信息,其精度和实时性要求很高。用于保护的信息要求精度高并且实时性好,能使保护在毫秒级时间内动作。在无功控制等功能中数据的精度比实时性更重要。数据采集时必须把由于顺序地扫描远方各点而造成的数据不同时性减至最小。采用分布式计算机系统对此是有利的,并能提供保护所必需的快速响应。信息记录的内容包括系统各点的运行参数、事件和数值的时间标志的开关量变动等。反映系统结构变化,远方抄表直接从用户表计上自动记录到电力和电量信息。精度不受损失,远方抄表系统是比较复杂的。响应时间对这一功能并不重要。介时,可以遥控切换用户表计中的机械记度器或固态记数器。配电通信系统是配电自动化系统运用的一个重要环节，由于配电网终端节点数量巨大，给通信方案的选择带来困难，配电系统可有有线、无线、光纤、载波等多种通信方式。对于通信方式的选择应根据用户的具体情况选择一种性能价格比最高的方式。下面简要分析各种通信方式的利弊：
　　1有线方式有电话线和专线两种。电话线方式设备投资较低，可靠性和实时性也较低，由于电话线架设非常方便，广泛适用于实时性要求不高的配电终端。专线方式可靠性和实时性都很好，适合实时性要求较高的配电终端设备，缺点是需要架设专用通信线。
　　2无线方式有普通电台和高速智能数传电台两种。普通电台已广泛应用于负荷控制系统中，优点是投资少，缺点是可靠性较低，频点申请无委会控制较严。高速智能数传电台通信速率高，频点可复用，支持X.25协议，有路由选择功能和主动上报功能，适合配电自动化系统应用，缺点是价格较高。
　　3光纤通信方式有光端机方式和光接口板方式两种。光纤通信的主要优点是通信容量大、抗干扰能力强、损耗小；缺点是价格较高。光端机方式适合容量大的站点，成本也较高。光接口板的方式将光电转换器直接置入配电终端内，并可以利用编码复用方式多个配电终端设备公用一对光纤，有效地降低了成本。另外，如果多膜光缆能够满足配电系统的距离要求，选用多膜光缆也比单膜光缆通信成本低得多。因此，光纤通信方式在配电自动化通信系统中有着广泛的应用前景。在配电自动化进程中,自动重合器、分段器及熔断器等开关设备的应用将越来越广泛,因此对开关设备的选择和定位的研究具有重要意义。
　　四配电自动化在电网建设中的作用
　　配电自动化系统运用安全管理的目的是使配电系统发生故障后所造成的影响最小。当发生永久性故障时,首先要辨识并隔离故障线路段,重新构建配电系统,使非故障段能在最短时间内恢复供电。典型的运行方式是由变电站通过多条放射状馈电线对用户供电。当负荷密度很大时,大多数馈电线将互连起来,以使用户有备用的供电途径。对于这种配电系统,故障识别和恢复供电均可自动操作。当一条线路某段发生故障时,馈电线断路器将自动跳闸并自动重合一定次数,如果故障消失则重合成功,如果是永久性故障,馈电线断路器将再次跳开并锁定在断开位置。配电自动化系统通过对故障电流分布信息的分析,推求出故障位置,在电源已经切断的条件下,自动地打开有关的分段刀闸将故障段隔离。自动化系统重新安排运行方式,控制操作适当的刀闸和断路器,将所有非故障线路段重新接入到供电电源上去。
　　按照电网的规划,优先安排增加电网传输容量、提高电网安全和供电质量的项目,优化电网结构,满足合理的变压器容载比的要求。城市配电网要实现环网结构,提高互供能力。积极采用配电自动化技术。实施环网供电,馈线自动化,缩短故障隔离时间,缩小停电范围。对已经形成的配电网络应积极合理的装设线路分段设备、重合设备。推广在线路上装设有效的故障指示仪,变电所内装设小电流接地选线装置,采用电缆故障寻址器等分散、智能型就地故障检测装置,准确并缩短查找故障点的时间。使用较好的105CV接地故障查找仪器,尽快确定故障点。大力开展10kV配电网带电作业。带电接引,处理和更换跌落开关、带电立杆紧线等作业项目推行带电作业方法,同时加强带电作业人员培训,配置工器具、带电作业车等,不断扩大带电作业项目范围。实行带电作业时,应严格执行有关规章制度,确保安全。
　　五总结
　　在电力系统中还应用了自适应控制、变结构控制、微分几何控制等其它方法。总之，配电自动化技术的广泛运用推动了电力系统的自动化进程。我们相信随着人们对各种智能控制理论研究的进一步深入，它们之间的联系也会更加紧密，相信利用各自优势而组成的综合智能控制系统会对电力系统起到更加重要的作用。

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