配电自动化系统的规划及实施

(锡林郭勒电业局，内蒙古 锡林郭勒 026000)
摘 要：文章介绍了二连浩特市的配电自动化规划、配电 自动化系统的结构及其运行情况。
关键词：配网自动化；配电自动化；配电载波；规划
中图分类号：TM76  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)09—0106—03

二连浩特作为北方的开放口岸，近年来，城市发展迅猛，电力需求急剧发展，要求不仅配网 一次能够提供电力，同时，还要求配网二次和服务配套。

国内外文献和经验［1］都表明，配网自动化与馈线自动化、自动抄表、需求侧管理 、配电管理自动化、通信等密切相关，为了实现配网自动化并节约投资，需要统一规划，逐 步实施，逐步见效，逐步完善，本文介绍了二连浩特的规划和做法；探讨了通信、网络结构 和软件结构等技术问题和解决方案，还探讨了开关配合、电源、储能等实用化问题及办法。 

二连浩特配电自动化系统从2000年开始建设，稳定运行8年，取得了配网安全运行和快速事 故处理等多方面的成效，为此，还特别给出了该系统分解后各部分的接线图。
2 二连浩特配电自动化的规划
2.1 二连浩特的城网

经过城网改造后，二连浩特城网形成了手拉手的环网供电，每条线路由2台分段开关分成3段 ，每2条线路经1台联络开关握手，6条线路共12台分段开关和3台联络开关。考虑到这些开关 的可靠性，全部采用10年1万次免维护的负荷真空开关，一期9台选用了西安前进开关，二 期6台和4台分支开关选用了三川产品，开关能够电动和手动，没有脱扣线圈。开关合闸线圈 和跳闸线圈分别执行合闸命令和跳闸命令，给出常开、常闭触点各一对。

两只PT接在开关两侧，一只接A、B相，另一只接C、B相。
开关自带内置3相CT。

开关两侧不配隔离刀闸，以避免刀闸锈死影响可靠性。
2.2 配电自动化的功能
2.2.1 配网开关的保护。为了隔离故障和恢复供电，分支、分段和联络开关要配保护。过流保护、距离保护、高频保 护等以往线路的常规保护都不适应它们。文献［2］介绍了电压型重合器，日本20世 纪70年代广泛采用；集中式欧洲20世纪90年代开始应用［3］；面保护20世纪90年代 末通过鉴定、获得入网证，在邯郸、乐山等城网应用［4］，重合器的优点是简单、 不需通信，缺点是处理故障要耗时30min以上；集中式和面保护都要通信，前者处理故障要1 min且依赖于主站，而后者不依赖主站且只需2s。综合考虑技术的先进型和实用性，我们选 择了三川的配电开关终端FTU，面保护作为主保护、重合器作为后备保护。
配网开关采用面保护后，变电站出线保护不存在配合问题，仍然是原来过流延时保护和一次 重合闸。
2.2.2 配网运行监视。用户用电增长的随机性和不平衡，尽管变电站出线不过流，然而，线路的局部线段可能汇过 电流，为了保证配网的安全运行，我们要求能够监视各分段开关和分支开关处是否过电流。 
2.2.3 配变监视与高压自动抄表。作为配网的主要一次元件，配电变压器运行好坏也是关键的一环，所以，需要监视配变是否 运行正常。

然而，配变众多，必须综合考虑造价和收益。只是配变监视，因为配变的过负荷极少发生， 收益较小；如果与高压自动抄表一并考虑，一方面，自动抄表后能够及时结算电费，还为分 时计量打下基础，并且，有望反窃电、降线损，收益可观 ，另一方面，能够共用电能表和通信信道，大大节省投资，所以，我们决定配变监视和高压 自动抄表同时考虑。最后，我们选择了三川的变压器终端TTU，不仅一并实现配变监视和自 动抄表，并且，能够利用开关终端FTU中继转发实现TTU通信，TTU经过无线模块与就近(500 m范围内)的FTU通信，经过FTU转发与主站通信，从而，复用信道，大幅度减少了投资。
2.2.4 自动抄表。自动抄表分高压用户抄表和低压用户抄表。高压用户抄表和变台计量如上所述，与配变监视 一并规划，而我们的低压用户用电量很小，不考虑上自动抄表。
2.2.5 需求侧管理。二连浩特的经济发展要求电力更快发展，对负荷有监视的需求，而没有控制的需求。监视用 户的电压质量和负荷是否过载，保证用户正常用电，归入上述高压抄表。
内蒙自治区的城市电气化以二连浩特作试点，取暖、加热等由煤改电，我们积极支持用户多 用电，需求侧管理体现在广开用电市场，服务好电力用户。
2.2.6 配电管理自动化。开放口岸和电气化城市要求电力提供高质量的服务，快速响应用户的报装和扩容，快速处理 故障，保证供电质量和供电可靠性，同时，保障电力公司效益，因此，配电管理自动化也是 需要的。
2.3 配电自动化功能的循序渐进

综上所述，在城网一次改造完成后，有必要上配电自动化系统。为了避免一停一大片和监视配网运行，①要为配网开关配套保护和远动控制 (以下简称配网自动化)，完成故障的快速隔离和恢复上下游供电、开关的远方控制合闸跳闸 和电流监视，从而保障配网的安全运行和处理故障能力。②配合城市电气化，一并考虑配变 监视和高压自动抄表，同时实现高压用户的用电监视，并保障电力公司的收益。③在条件相 对成熟时，争取上级支持，上配电管理自动化，提高管理和服务水平。
3 主要技术问题和措施

借鉴国内外配电自动化的经验与教训，通信和适应室外环境是关键，考虑实用化和逐步扩展 ，要求网络结构、主站结构和电源等予以配合。
3.1 通信方式与配电载波

光纤通信投资高、网络结构不合理，且架设困难、有碍市容，与有线通信一样，不适合旅游 城市使用；专用无线电台不适合口岸城市使用；欧洲、香港和澳门广泛采用配电载波通信， 且国内邯郸等城网已采用国产设备成功，通过鉴定并有入网证，我们决定采用三川公司的产 品。

配电载波利用配电网线路作信道，不需要改造，与电力载波不同，不需要阻波器，只需耦合 器，就能够连接终端与10kV线路，完成终端到变电站网关的通信，网关利用变电站到公司中 心的现有光缆完成与主站的通信，安装实施方便，并且，网络结构合理，允许逐步扩展，具 有开放性。
3.2 开关配合与后备电源

电动的免维护真空开关已如上述，要求开关终端用PT作电源，变压器终端用220V作电源，终 端耗电≤10W。
作为后备电源，我们不希望用蓄电池，以避免维护。二连的夏天特别热、冬天特别冷，尽量 避免爬杆，三川的产品已经如此考虑，高压电容器充电储能能够满足后备电源的要求。
3.3 主站软件结构

以图形化的数据库(也称地理信息系统GIS)为基础，三川开发的配网调度自动化软件、配 电管理自动化软件和用电自动化软件，直接在GIS界面上操作、显示开关状态和遥测数据， 放大缩小自如，易学易用，而且，模块化、积木化，允许拼接，能够逐步扩展，具有开放性 。
3.4 环境要求

二连浩特的室外环境比较恶劣，冬天-30℃，夏天阳光下65℃，温差大，白天与夜晚的温 差能够达到25℃，于是，要求终端在-40~85℃能够正常工作。

二连风沙大，要求终端能够防尘防沙、防雨防雪，三川终端通过了IP45标准的检验，满足要 求。
4 配电自动化系统结构
4.1 一次设备与终端的接口
4.1.1 分段/联络开关与终端接口。图1中开关的跳合闸线圈、常开常闭触点及内置三相CT接入终端，两侧V接的两只PT二次接 入终端，2只相地耦合电容的副侧接入终端。该终端经过两侧的耦合电容和10kV电力线与变 电站网关及其他终端通信，对开关远动控制和面保护。
4.1.2 分支开关与终端接口。图1与图2的区别是不要负荷侧的PT和耦合器，只保留源侧的 即可完成分支开关的远动控制和面保护。

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4.1.3 配变/负荷与终端接口①。图3给出了配变或高压负荷与配变终端的接线，跌落保险的下口接一只耦合器，变压器的低 压侧电压、电流引入终端，电压既作为信号，又作为终端电源。该终端业能够经过耦合器和 电力线与变电站网关通信，完成变压器(或负荷)监视、计量和远程抄表。

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4.1.4 配变/负荷与终端接口②。图4与图3的区别在于没有耦合器，终端内部不配置配电载波通信装置，而改用无线模块， 与就近的FTU或具备配电载波通信(DLC)的TTU经过短距离无线通信，以减少投资。
4.1.5 变电站网关的接口。变电站内的每段母线在PT间隔或站用变间隔安装三只耦合器，与配电载波通信装置连接，再 经过变电站的光端机和光纤与主站通信。

4.2 主站结构

在主站，从变电站来的光纤接光端机后接通信前置机，前置机经过局域网与服务器和工作站 相连，遥信、遥测数据先进入服务器处理后，到工作站显示，调度工作站下发遥控命令一方 面经通信前置机、光纤、变电站网关经配电载波到终端执行，一方面到服务器记录。

配变和负荷遥测数据与开关遥测数据一样，到调度工作站显示、告警。

抄表数据到通信前置机后，经局域网网关到MIS系统，进入用电自动化系统。

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5 二连浩特配电自动化系统的运行情况

二连浩特配电自动化系统从2000年开始一期建设和2006年二期扩展，全城6条线路的12台分 段开关、3台联络开关、4台分支开关和5台配电变压器实现了遥信、遥控和遥测及开关保护 ，完成了配网运行监视和控制、部分高压负荷的监视和自动抄表，系统运行稳定、操作便捷 、事故处理快速。为此，计划今年再行三期扩展，以加强负荷监视、自动抄表和线损管理。 
［参考文献］
［1］ 刘健.变结构耗散网络——配电网自动化新算法［M］.北京:中国水利电力出版 社,1999.
［2］ 刘健.倪建立,邓永辉.配电自动化系统［M］.北京:中国水利电力出版社,1999.