农村电网配电自动化系统建设模式的探讨贾俊国国家电网公司农电工作部(100031)
【摘要】　从理论上提出了配网自动化的概念、功能等，提出了我国农网配电自动化的设计、建设原则和系统结构。论述全面、具体，有指导意义。【关键词】　农网配电自动化　模式探讨1　引言广义上的配电自动化是基于现代计算机与通信技术的配电系统二次技术，包括继电保护、测量、控制、远动以及生产、运营管理信息等部分的内容。IEEE在1988年出版的配电自动化教材中提出：配电自动化系统是对配电网上的设备进行远方实时监视、协调及控制的一个集成系统。中国电机工程学会城市供电专业委员会起草的《配电系统自动化规划设计导则》给配电自动化的定义为：所谓配电系统自动化"是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网络数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。"可以看出，目前就什么是配电自动化以及配电自动化的功能，有许多不同的定义与说法。不同的定义和说法从不同角度来分析和观察问题，不能简单地说哪一个是最准确的，关键是我们如何理解和把握。一般来说，配电自动化系统是一个大概念，包括供电业务流程中供电、用电、调度、通信等几个大的技术系统。不管怎样，在讨论配电自动化的定义及其功能时，要把握以下三点：首先，配电自动化是关于现代信息技术在配电网运行控制与管理中应用的技术；再就是配电自动化系统是一个综合性的计算机系统，系统的数据、信息应该共享，各项功能之间应该互相配合；另外随着用户对供电质量要求的提高以及技术的发展，配电自动化的功能及具体内容也在不断地变化之中。我国农网配电自动化工作才刚刚起步，针对我国农村(县及县以下)电网的管理实际，根据目前配电自动化技术在农网中应用情况，农网配电自动化应集中做好对中低压配网进行监视、控制以及管理，也就是实现配网自动化以及与其它系统的功能、信息共享和技术融合。2　设计与建设原则我国农村地域广阔，存在着地理、文化、经济、民族等差别，这决定了在农村电网自动化建设中不可能统一成一种模式。2.1　术语农网配网自动化系统是指对农网中低压配网进行监视、控制以及管理的自动化系统。配网自动化主站系统(简称配网主站)是整个配电自动化系统的监控、管理中心。配网自动化子站系统(简称配网子站)是指负责局部配网监控，完成故障隔离、数据采集与转发等功能的计算机控制系统。配网自动化远方终端是中压电网的各种远方监测、控制单元的总称，它包括配电开关监控终端FTU、配电变压器监测终端TTU、开闭所及用户监控终端DTU等。2.2　总体原则(1)　配网自动化系统设计应在配电网络规划的基础上，根据当地的实际供电条件、供电水平、电网结构和用户性质，因地制宜地选择方案及其设备类型。(2)　重要用户多，负荷密度高，线路走廊资源十分紧张，用户对供电可靠性较为敏感的区域是首期实施自动化的区域。在实施前应该经过电网改造，使供电半径趋于合理，网架和设备得到加强，线路间的相互连接具备条件。(3)　负荷密度小，虽经改造，但网架结构薄弱，线路间不具备互连但具有发展潜力的区域，应按自动化目标规划，视条件分步实施。(4)　以辐射网络供电为主的区域，且未具备互联条件，为提高供电可靠性，可按就地智能化目标来规划并组织实施。(5)　配网自动化系统的建设必须首先满足配电自动化基本功能，在条件具备时可以考虑增加管理功能。(6)　配网自动化系统主站原则上应该考虑与调度自动化系统一体化设计。调度自动化系统尚未建设，不应先行建设配电自动化系统。新建调度自动化系统应综合考虑配网自动化需求。电网规模较大，基础条件成熟，可以统一规划、分步建设。(7)　配网自动化通信建设应该与调度自动化通信、集中抄表系统通信等结合起来，并考虑今后发展的容量。可根据系统的要求，并结合自身的实际情况，选择适用的通信方式和通信速率。通信系统的功能、质量、协议应满足有关规定。应对通道的运行情况进行监视，重要的通信通路宜采用独立的双通道，并可手动或自动切换。(8)　主站系统设计原则应遵循各项国家和行业标准，具有安全性、可靠性、实用性、扩展性、开放性、容错性，满足电力系统实时性的要求，具有较高的性能价格比。(9)　严格执行"五制"，规范招投标程序，重视对系统和设备安装及投运的监理，加强合同管理。对系统和设备要认真进行性能价格比分析，不能盲目追求功能齐全，设备先进，也不能盲目追求价格低廉。3　系统结构3.1　模式一对于新建或改造的调度自动化系统，应当综合考虑配网自动化和集中抄表系统的功能需求。选择能够实现调度自动化、配网自动化、集中抄表的一体化主站系统(图1)。
图1　配网自动化与调度自动化集中抄表一体化结构示意图3.2　模式二已经建立的调度自动化系统，在功能上已经满足地方经济3～5年发展的需要，而又不具备配网自动化系统功能的，可以单独建立一套配网自动化系统(图2)，两个独立系统之间通过网络实现数据共享。
图2　配网自动化系统、调度自动化系统分立结构示意图3.3　模式三进行配网自动化试点或者配网线路监测数量比较少，可以建设一个配电子站来完成馈线自动化功能，并转发数据给调度自动化系统(图3)。
图3　配电子站与调度自动化主站配合结构示意图4　馈线自动化系统方案农村电网架空线路和电缆线路通常有辐射状和环网状两种，实现故障自动隔离可以采取多种方法，取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和远方控制两种，就地控制以开关设备之间的整定值配合实现，能在不依赖主站和通信系统的条件下隔离故障；远方控制方式通过主站或子站对FTU上传信息的分析、判断、控制。本着逐步建设的原则，就地控制方式可选择具通信能力的分段开关，一旦通信问题解决即可完善设备状态监视及数据采集功能，直至最终实现远方控制的故障隔离。因此，在选择开关、电压及电流互感器以及控制器时，都要全面考虑，留有余地，以便将来能方便增加远动功能。4.1　就地控制方式：(1)　环网就地控制：双电源环网供电，两电源互为备用。从设备选择和故障判别方式来看，就地控制方式分为电压-时间型分段器方案和重合器方案。①电压-时间型分段器方案：采用电压-时间型分段器作为分段开关，通过分段器对故障状态下的电压变化、时序配合和变电所出线开关的动作来判断、隔离故障。②重合器方案：采用具有开断与关合短路电流能力的重合器，通过重合器的时序配合来实现就地的故障隔离与恢复。(2)　辐射型电网就地控制：采用变电所出线开关与重合器、分段器或者熔断器相互配合实现故障区段隔离和故障点上游区段恢复供电。4.2　远方控制方式主站系统/子站系统、通信系统、监控终端互相配合，利用终端设备监测故障信号和开关动作情况，按照电网拓扑结构分析判断出故障区段，并经过远方操作将故障区段隔离和恢复非故障区段的供电。5　结论(1)　农村配网自动化的设计与建设应当因地制宜，以电网规划为前提，以电网结构为依据，与其它自动化系统及通信系统相衔接，与当地经济发展水平和用电水平相适应。(2)　对于农村电网，辐射型配电线路占绝大多数，选用就地控制方式的馈线自动化则更为实际，这是与城网最大的区别。选择配电自动化方案时一定要考虑农电技术人员现状，满足可靠性、先进性、免维护性或少维护性的要求。(3)　模式一的调配合一的一体化主站系统应是农村电网配网自动化的发展方向，在有条件的地方优先选用。模式二也是国内农村配网自动化的可选方案。一方面使处在起步阶段农村配网自动化能实现资源共享，节省投资，达到实用化要求。另一方面可以适应农村电网不断发展、设备自动化水平和可靠性不断提高、计算机及其技术不断换代的要求。(4)　农网自动化及通信技术应以统一平台、信息共享、设备集成为主要研究方向。