县级供电网配网自动化系统的应用研究吴 强1，蒋文林2，肖先勇3(1.都江堰供电局，四川都江堰611830；
2.攀枝花学院，四川攀枝花617000；
3.四川大学，四川成都610065)
摘 要：介绍县级配电网自动化的目的、适用范围、配电网的基本条件和实施配电网自动化的技术问题，研究了配电网自动化系统的通信方式与规约。并针对某县级电网的实际提出了实施配电网自动化的设想，分析了应采取的技术方案与功能，阐明了各功能的作用，最后结合实际对实施配网自动化后的社会和经济效益进行了分析。
关键词：县级电网；配电网自动化；实施方案；系统配置
随着电力体制的改革和电力市场的建立，电力作为一种特殊商品进入了市场，接受用户的监督，甚至会出现因停电而追究供电企业的责任。同时，由于改革开放20多年以来，县级城市的社会、经济发展很快，早期建成的配电网和电力设施已经不能适应经济发展和人民生活用电的需要，大量对电力扰动敏感的电器设备和装备对供电可靠性、电能质量提出了更高的要求。供电网的供电可靠性和电能质量已成为电力市场下电力企业面临的重要课题。随着配网自动化技术的发展，能有效地解决供电企业面临的这些问题，因此，县级配网自动化的实施已经成为供电企业十分紧迫的任务。配电网自动化的实施方案是配网自动化系统的关键，在实施配电网自动化前，必须结合电网实际提出最优方案。从都江堰城市配电网的实际出发，提出了某县级配电网自动化的实施意见，在此基础上设计了最优方案。
配网范围包括变电所（10～35kV）出线及以下网络，设备有架空线（电缆）、绝缘导线、配电开关设备（柱上断路器、重合器、分段器、环网开关柜、熔断器、隔离开关）、计量仪器、避雷器、变压器、箱式变电所、远动装置（RTU）、通信设备、计算机及系统软件等组成。在设计配网自动化系统时，必须严格遵循国家有关技术标准。
根据四川省电力公司企业标准（配电网自动化系统技术规范），结合电网的实际，县配网自动化系统主要包括配电线路（保护）自动化、用电管理自动化、配电地理信息系统（GIS）、配电网能耗管理、自动无功补偿、通讯系统、计算机系统等几部分，如图1。1配网自动化系统设计
1.1主站系统设计
主站系统设计层次化、模块化。所谓层次化是指软件分为基础平台和应用模块两层，对功能扩充和修改仅需在功能模块进行，不改变基础平台层，这样保证系统的可靠性和扩充性。模块化是指在基础平台上尽可能按功能模块化，便于增加、修改功能以适应不同的投资规模。网络结构在硬件上设计为双网平衡，互为备用模式，增加带宽与通信的可靠性。软件上设计为C/S模式和B/S模式。运行管理和维护工作站采用C/S模式，可授权控制和修改各类数据库，浏览查询性工作站采用B/S模式，采用IE浏览器，访问各类数据和画面，没有修改权限。这样减轻了配电自动化主站系统的网络负担，提高了主站系统的数据安全性，最大限度地扩大了主站系统网络覆盖范围。
主站系统采用交换式以太网，根据具体情况，可设有一定接口的交换机、服务器、工作站等，并留有与其他系统的接口，以实现信息共享。系统软件平台采用WINDOWS2000服务器版和SQLSEVER2000企业版和MAPINFO5.0版，开发选用VC 6.0，系统硬件选用主控机IPC-8621IFS2。
1.2子站终端、区域工作站与主站间通信的设计
子站终端硬件采用工业级芯片，特别是柱上FTU，除了温度要求外，还要求低功耗，FTU要考虑到户外密封，不可能有散热孔。同时，FTU放在柱上开关旁，容易受到外界干扰，要求对电源与信号的输入、输出回路采取抗干扰措施，如浪涌抑制静电屏蔽、脉冲群抑制等方法，软件上也有相应的抗干扰算法。
通信接口有RS232和RS48510/100M的RJ45级以太网接口，通信适应性强。通信规约采用IEC标准，在通信规约设计时优先使用101和104规约。根据都江堰城区配网的实际，配网自动化系统的通信方式采用“分层集结，集中控制”的方式；具体分两个层次，即现场采集层和区域工作站层。对于通信线路，屏蔽双绞线架设可采用沿电力线与配电线同杆架设方式；个别居民区配变的通信线路可沿居民楼架设，通信方式采用RS-485方式；传输介质采用屏蔽双绞线、一对连线、另一对备用。对超过2km的线路在线路两头加上RS-485远程通信器，也可在中间加设中继器。各区域工作站所属终端设备，如TTU、FTU、RTU等分别通过“共线”方式集结至区域工作站，TTU、FTU采取分线传输方式。配变处的FTU有电能远方计量功能，可取代传统的计量箱，在大用户和开闭所可以装设RTU，对其进行远程监控及控制。2配置方案的实例分析
配网自动化方案有多种配合，根据实际电网的特点及其对供电可靠性的要求，可采用以下方案：
①辐射状线路采用重合器与分段器配合方案。重合器根据具体情况设置为1～3次重合功能；分段器用以隔离故障，考虑到经济适用性，采用跌落式分段器。
②城郊采用架空线路双电源环网供电，因变电站短路容量较大，目前采用的重合器作为配电线路出线保护容量偏小，可在线路上段首端装设重合器，作为变电站断路器保护的前级保护，当环网线路需要多组分段器时，采用自动重合断路器与重合器相配合。
③对供电线路重要性突出，重要用户较多的线路，采用双电源5重合器方案。当线路上重要用户较少时，可采用3重合方案。
④由于都江堰是国家级旅游城市，主要干道采用电缆作为配电主干线的配电自动化方案，负荷开关柜一般为二进（四出）。以负荷开关与熔断器相配合，当一路电源发生故障后，会有另一路电源快速切换到母线，恢复正常供电。
下面以两条线路的具体接线情况，说明配电网自动化的设置方式及所起的作用及在线路上装重合器的配电线路自动化工作原理。
如图2在胥灵路主线路装设一重合器CHQ1，将主线路分成两段设L1、L2；在白城路39#杆附近将原开关改造为重合器CHQ2，将主线路分成两段设L3、L4；原联络开关改造为重合器CHQ0，三组重合器根据具体情况选定容量。正常情况胥灵路供L1、L2电源；白城路供L3、L4电源，CHQ1、CHQ2在闭合状态、CHQ0在断开状态。
当胥家站胥灵路L1段故障，胥灵路919开关跳闸，瞬时故障经试送成功恢复供电。如为永久性故障，试送不成功，CHQ1经延时（时间可自行设定）跳闸并闭锁；此时联络开关CHQ0因测试L2段无电压，经延时（时间可自行设定）合闸，主线路L2段由白沙站白城路供电。故障段L1切除。
当胥家站胥灵路L2段故障，CHQ1动作，而此时胥灵路919开关保持在合闸位置，CHQ1按设定重合一次成功。如为永久性故障，CHQ1再次跳闸并闭锁，此时联络开关CHQ0因测试L2段无电压，经延时合闸，但因L2段为永久性故障，合闸后再次跳闸并闭锁。此时主线路L1段由胥家站胥灵路供电；主线路L3、L4段由白沙站白城路供电。故障段L2切除。白沙站白城路L3、L4工作原理同上。 现有变电站10kV出线一般配少油断路器或真空断路器，如按重合器与分段器的配置方式，在配出线出口断路器的外部再加一组重合器，一个出口相近串两组断路器，形成了重复投资，而且配线出口断路器的线路保护定值和相近出口外部加的重合器的动作定值难以配合，因此，此方案是不适宜的。为达到有选择切除故障分支段，可将配线出口断路器的重合闸装置由一次重合改造为两次重合，在下面的各分支线上同样装配设置一次记忆的分段器来实现。考虑到都江堰供10kV出线少油断路器的灭弧性能和完成灭弧过程能满足两次重合的要求，可将灭弧室的小排气改为大排气，或对二次重合时间做改动，这样不仅真空断路器能实现，少油断路器也能够实现。
将原支线开关改为分段器，用来隔离支线永久故障，避免主线路L1、L3段各分支线故障造成主开关保护动作，缩小停电范围，避免主开关二次试送的处理时间，大大减少停电时间。上述各分支上的分段器为了配合重合闸设置两次重合，分段器设定为一次记忆，当线路某分支上发生瞬时故障时，重合闸启动，断路器一次跳闸重合成功，该分支上的分段器只是产生一次记忆不动作。若该分支上发生永久性故障，断路器跳闸、该事故分支上的分段器产生一次记忆，重合闸启动，断路器重合，因为是永久故障重合不成功，断路器二次跳闸，与此同时该事故分支上的分段器也自动分开，将故障段切除，接着重合闸二次启动，断路器二次合闸成功，实现本线路及无故障段的正常运行。
对L2及L4段各分支开关也可更换为分段器并与CHQ1及CHQ2配合，缩小停电范围，减少主线路断路器的动作次数，由于分段处重合器距离出口断路器或联络重合器（CHQ0）距离较远，保护动作定值和时间配置均能满足要求。3软件和其他系统[1][2]下一页
来源：中国电力资料网
京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案
