配電自動化的作用、設(shè)計與其設(shè)備的選用
內(nèi)容包括：輸配電、新能源發(fā)電、通信、管理信息系統(tǒng)方面的技術(shù)論文、變電運(yùn)行、高壓電器的運(yùn)行檢修、測試儀器的使用等，側(cè)重于農(nóng)村電網(wǎng)。突出電力為農(nóng)業(yè)、農(nóng)民、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)服務(wù)的特色。
【摘要】筆者通過對配電自動化系統(tǒng)的功能分析，結(jié)合供電單位實況簡要介紹了配電自動化的作用、設(shè)計與其設(shè)備的選用，指出配電自動化系統(tǒng)應(yīng)形成一套適合我國配網(wǎng)國情的綜合配電自動化管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效、低耗的運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】配電,自動化,設(shè)計
一、配電自動化的概念及作用
1、概念:配電管理系統(tǒng)是指利用現(xiàn)代計算機(jī)、通信及信息處理等技術(shù)和相關(guān)設(shè)備對配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制。此系統(tǒng)是配電自動化系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理中心。根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模、地理分布及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為特大型、大中型和中小型系統(tǒng)。主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、遠(yuǎn)方終端、通信系統(tǒng)組成。
2、配電自動化及管理系統(tǒng)的主要功能(1)安全可靠的供電網(wǎng)絡(luò)：包括電源點(diǎn)應(yīng)保證電力輸送線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，開關(guān)變壓器等設(shè)施的可靠性。(2)對故障的自動判斷和隔離：在人工或自動條件下恢復(fù)非故障線路的供電，對故障點(diǎn)進(jìn)行自我隔離和診斷。(3)判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控：對配電網(wǎng)所需的信息進(jìn)行處理，對各種信息的上發(fā)下傳，及時反應(yīng)運(yùn)行狀況和事故的處理分析能力。(4)用電管理：包括用戶對電能的管理要求、管理意見等，都要及時反應(yīng)到配電中心，由配電管理中心對此作出反應(yīng)和處理。
二、配電自動化的設(shè)計
1、主站系統(tǒng)設(shè)計（1）設(shè)計思想：主站系統(tǒng)設(shè)計思想應(yīng)該堅持層次化和模塊化。層次化是把軟件分為兩個層次：基礎(chǔ)平臺層和應(yīng)用模塊層，使得功能擴(kuò)充和修改僅增加和修改功能模塊而不改變作為核心的基礎(chǔ)平臺層，從而提高系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)充性。模塊化是指系統(tǒng)在基礎(chǔ)平臺之上盡可能按功能進(jìn)行模塊化，使得功能可方便的增加、修改和精減以適應(yīng)不同的投資規(guī)模。（2）.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計分為硬件上和軟件上。硬件上應(yīng)設(shè)計為雙網(wǎng)平衡，分流互為并用的模式，以增加帶寬與通信的可靠性。軟件上設(shè)計為C/S模式和B/S模式。凡屬于運(yùn)行管理和維護(hù)的工作站全采用C/S模式，可以授權(quán)進(jìn)行控制操作和修改各類數(shù)據(jù)庫；凡屬于僅瀏覽查詢性質(zhì)的工作站全采用B/S模式，工作站僅使用IE瀏覽器，就可以訪問配電自動化的各類數(shù)據(jù)和畫面，但不能修改。這樣既減輕了配電自動化主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，又提高了主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性，最大限度地擴(kuò)大了主站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。（3）此外，主站系統(tǒng)應(yīng)留有與其他自動化系統(tǒng)的接口，以實現(xiàn)信息共享，消除各種自動化信息孤島。
2、子站終端的設(shè)計；子站終端在硬件上要求采用工業(yè)級芯片，特別是柱上FTU，從而滿足工業(yè)溫度要求和低功耗要求。因為FTU要考慮到戶外密封，不可能有散熱孔。再者抗干擾設(shè)計也非常重要，特別是FTU，它就在柱上開關(guān)旁邊，又掛在電桿上，最容易受到外界干擾，要求對電源的輸入、信號的輸入、輸出回路采取抗擾措施，如浪涌抑制靜電屏蔽，脈沖群抑制等方法。軟件上也有相應(yīng)的抗干擾算法。
3、通信方案設(shè)計；系統(tǒng)采用GPRS無線通信方式，解決了以往無線通信設(shè)備昂貴，可靠性差的弊病，提供雙向的可靠的實時信道。配合遠(yuǎn)方終端設(shè)備，實現(xiàn)對配電網(wǎng)中任何設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)控。同時，GPRS通信借助移動現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，不需要額外鋪設(shè)通信線路，減少了施工費(fèi)用；而且覆蓋闊廣、運(yùn)營成本很低，能夠適應(yīng)復(fù)雜的實際狀況。
�。�1）通信內(nèi)容：包括遠(yuǎn)程控制開關(guān)的動作（遙控），如合閘、分閘等；遠(yuǎn)程查詢開關(guān)的工作狀態(tài)（遙信），如正向有電/無電、左供電/右供電等；查詢當(dāng)前時刻的運(yùn)行參數(shù)（遙測），如開關(guān)的整定值、報警、統(tǒng)計值等。
�。�2）通信方式：實時模式可以根據(jù)用戶的設(shè)定做到實時上傳，最小間隔為1s，實時性強(qiáng)，但通信流量大，運(yùn)行成本高。智能上傳模式時用戶可以設(shè)定固定上傳間隔，輪詢控制器的周期，當(dāng)控制器產(chǎn)生SoE或者遙信變位時，通訊卡將事項自動上傳；所有的通信參數(shù)可以遠(yuǎn)程修改。
三、配電自動化主要設(shè)備選擇分析
配電網(wǎng)設(shè)備包括架空線(電纜)、絕緣線、開關(guān)設(shè)備(斷路器、重合器、分段器、熔斷器、隔離開關(guān))、電能計量儀器儀表、變壓器、RTU、計算機(jī)及通信設(shè)備等。因為配電網(wǎng)設(shè)備大多是分散在戶外惡劣環(huán)境中，對遠(yuǎn)動設(shè)備(RTU、FTU、TTU)、開關(guān)設(shè)備、控制器、通訊終端等相關(guān)設(shè)備提出了更高的要求，必須滿足高低溫變化(－20o～+75o)、濕度、淋雨、抗凝露、抗老化、抗風(fēng)沙等技術(shù)要求。所以一定要嚴(yán)抓質(zhì)量關(guān)，選用的設(shè)備功能、技術(shù)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等重要項目通過正規(guī)的試驗后仍符合相關(guān)規(guī)范和要求，方能選用。
1、開關(guān)設(shè)備
在配電線路上使用的開關(guān)設(shè)備，應(yīng)具有電動、手動操作的雙重功能，且合閘與分閘速度不應(yīng)受到外界人為因素的影響。配電線路上用配電斷路器宜采用真空型，應(yīng)符合配電網(wǎng)自動化的規(guī)范，能自行隔離線路故障，不會影響到變電所內(nèi)部。若選擇的配電網(wǎng)自動化方案一次設(shè)備與通信軟件不能同時完成時，應(yīng)選用重合器方案，重合器可以選用自具功能、機(jī)電一體化的SF6重合器，其優(yōu)點(diǎn)是自具保護(hù)控制功能、整體靈活方便。也可選用真空開關(guān)配電保護(hù)控制器組合成重合器。配電網(wǎng)采用的真空分段器應(yīng)具有遠(yuǎn)動的就地遙控、電動、手動操作功能，并按要求在兩側(cè)加裝明顯斷開點(diǎn)和保護(hù)裝置。采用跌落式分段器時，安裝的高度和位置應(yīng)便于操作。室內(nèi)負(fù)荷開關(guān)應(yīng)具有遠(yuǎn)方和就地操作功能，配電線路分段處裝設(shè)的避雷器應(yīng)選用帶間隙型的氧化鋅避雷器。
2、保護(hù)裝置
配電網(wǎng)用的重合器、斷路器必須配有可靠的保護(hù)裝置。保護(hù)裝置必須經(jīng)過嚴(yán)格的試驗，使用的環(huán)境溫度應(yīng)滿足－20o～+75o及濕度95％的要求，并應(yīng)具有防電磁干擾的性能、具有遠(yuǎn)動通信功能和接口，能對配電線路故障進(jìn)行監(jiān)測、判斷和執(zhí)行。保護(hù)裝置應(yīng)是一個獨(dú)立的單元，可與斷路器一體化安裝或分體安裝。
3、遠(yuǎn)動設(shè)備
遠(yuǎn)動系統(tǒng)中最重要的設(shè)備是配網(wǎng)自動化終端裝置FTU，該設(shè)備的選型應(yīng)具有高速故障檢測要求，實現(xiàn)實時分析、采樣、判斷故障、信息上報等，總之是充當(dāng)檢測故障、隔離故障、恢復(fù)故障執(zhí)行機(jī)構(gòu)的角色；具有操作監(jiān)視和數(shù)據(jù)保護(hù)功能，其工作電源由同段配變提供；具有備用的操作電源(內(nèi)附蓄電池)，當(dāng)操作主電源失去后，至少能維持FTU正常工作24小時以上。
4、通信系統(tǒng)建設(shè)
配電自動化系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模配置相應(yīng)的計算機(jī)硬件，主站系統(tǒng)應(yīng)采用雙機(jī)備用方式。其軟件要成熟穩(wěn)定，并具備以下功能：具有國際標(biāo)準(zhǔn)化平臺機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，能夠與SCADA、MIS及其它管理系統(tǒng)方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；地理信息管理應(yīng)包括電力設(shè)備分布、供電區(qū)域劃分等與地理有關(guān)的供電信息管理；設(shè)備信息管理應(yīng)包括各種電力設(shè)備的數(shù)量、型號、使用年限；實時監(jiān)控應(yīng)包括通過RTU及通信環(huán)節(jié)對線路配電斷路器、配電變壓器進(jìn)行實時監(jiān)測與控制；具有四遙功能，并有相應(yīng)的系統(tǒng)完成對故障的診斷及隔離；進(jìn)行負(fù)荷情況分析，合理控制負(fù)荷；配電網(wǎng)絡(luò)管理主要對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，包括斷路器開、合狀態(tài)以及配電設(shè)備的運(yùn)行、檢修、備用狀態(tài)；配電運(yùn)行管理主要對配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行管理，包括設(shè)備負(fù)載率、故障率、電壓合格率、線損率和供電可靠率等；配電維護(hù)管理主要對配電設(shè)備的故障、缺陷障礙及其維修等進(jìn)行管理；配電工程管理主要對用戶接電工程、配電網(wǎng)建設(shè)工程進(jìn)行管理，包括供電方案、擴(kuò)建方案、進(jìn)行概預(yù)算等。
四、結(jié)語
配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電和配電三大系統(tǒng)之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步以及觀念的變化，電力公司正經(jīng)歷著一場深刻的變革—電力市場自由化。配電自動化作為一種新型的應(yīng)用技術(shù)，具有廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]馮慶東，毛為民.配電網(wǎng)自動化技術(shù)與工程實例分析[M].中國電力出版社,2007.
[2]徐丙垠．配電自動化遠(yuǎn)方終端技術(shù)[J]．電力系統(tǒng)自動化．
