近年來,隨著人們對電能質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高,配網(wǎng)自動化技術得到了廣泛的應用。配網(wǎng)自動化是智能電網(wǎng)的重要組成部分,是配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。文章在闡述了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的意義及組成的基礎上,提出了系統(tǒng)設計原則,并對饋線自動化控制方式以及含分布式電源系統(tǒng)故障處理技術問題進行了探討。
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機和網(wǎng)絡技術實現(xiàn)對配電設備進行遠方監(jiān)視、控制及管理的系統(tǒng)。其功能包括配網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視(DSCADA)、饋線自動化(FA)、信息集成與交互總線、WEB信息發(fā)布、配電網(wǎng)分析與應用、停電管理、配網(wǎng)調(diào)度作業(yè)管理等,是一個高度集成且涵蓋整個配網(wǎng)調(diào)度的全部業(yè)務流程的系統(tǒng)。
一、實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的意義
1.有利于提高供電質(zhì)量
隨著用戶數(shù)量的增加和供電負荷的不斷攀升,配電網(wǎng)網(wǎng)絡結構愈發(fā)復雜,配電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性也日益成為社會普遍關注的焦點。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)利用通信網(wǎng)絡對頻率、電壓、設備狀態(tài)位置等信號進行采集,實現(xiàn)對配電網(wǎng)的實時監(jiān)視與控制,從而能夠及時對異常狀態(tài)進行處理,保證配電網(wǎng)運行的安全和穩(wěn)定,提升整個配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
2.有利于提高供電可靠性
配網(wǎng)設備眾多且運行環(huán)境復雜,極易發(fā)生各種類型的故障。如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理故障,不僅可能造成供電負荷的損失,還有可能危及人身及設備安全。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用,將對配網(wǎng)設備進行實時監(jiān)控,當發(fā)生故障時,能夠迅速查出故障區(qū)域,自動隔離故障區(qū)域,及時恢復非故障區(qū)域用戶的供電,因此縮短了用戶的停電時間,減少了停電面積,提高了供電可靠性。
有利于提高供電經(jīng)濟性
降低網(wǎng)絡損耗一直是提高供電經(jīng)濟性的有效手段。一般情況下,通過縮短供電半徑、合理安排配變運行方式等措施可以達到降低配電網(wǎng)電能損耗的目的。而配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用,將為降低網(wǎng)損、提高供電經(jīng)濟性提供更為便捷且經(jīng)濟的技術手段,如與營銷、用戶集抄等系統(tǒng)的信息交互可以快速分析出線損偏高的線路和產(chǎn)生的原因,從而采取有針對性的措施。此外,通過停電計劃管理功能模塊,還可以有效避免重復停電帶來的經(jīng)濟損失。
4.有利于提高電力企業(yè)管理水平
配網(wǎng)自動化系統(tǒng),一方面,通過SCADA技術實現(xiàn)對一次設備的集中監(jiān)視與控制,改變了以運行人員巡視、就地操作為主的管理模式,提高配電網(wǎng)設備管理的效率;另一方面,通過信息總線技術實現(xiàn)與上一級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(或電網(wǎng)GIS平臺)、營銷管理信息系統(tǒng)、95598系統(tǒng)的信息交互,全方位提升對配電網(wǎng)業(yè)務流程的管控。
5.配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的組成
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)一般有兩種結構,即“主站+配網(wǎng)終端”的兩層架構和“主站+子站+配網(wǎng)終端”的三層架構。三層架構中子站層的設立,雖然可以分擔一部分主站的功能,減輕主站的負擔,但當子站發(fā)生故障時,將對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的產(chǎn)生較大的影響,所以目前國內(nèi)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)多采用兩層結構,如圖1所示。
由圖1可知,兩層結構的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要由配電主站、通信通道和配電終端組成,并通過信息交互總線與其它系統(tǒng)進行交互。其中,配電主站是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心組成部分,主要功能是實現(xiàn)整個配電網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、饋線自動化、網(wǎng)絡拓撲分析等;通信通道是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)信息傳遞的紐帶,負責主站和終端之間的數(shù)據(jù)傳遞,包括光纖專網(wǎng)、無線公網(wǎng)等通信方式;配電終端是安裝于中壓配電網(wǎng)現(xiàn)場的各種遠方檢測、控制單元的總稱,主要包括FTU(饋線終端)、TTU(配變終端)、DTU(站所終端)和故障指示器。
二、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設計原則
1.配電主站設計原則
應滿足系統(tǒng)通用性和擴展性要求,減少功能交叉和冗余;
主要設備應采用雙機、雙網(wǎng)冗余配置,滿足可靠性和系統(tǒng)性能指標要求;
圖1 配電自動化系統(tǒng)典型結構
配電主站應有安全、可靠的供電電源保障;
應滿足電力二次系統(tǒng)安全防護有關規(guī)定,符合“安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”的安全策略;
信息交互宜遵循IEC61968的標準構架和接口方式。
2.配電終端設計原則
應采用模塊化設計,具備擴展性;
應具有運行信息采集、事件記錄、對時、遠程維護、通信等功能;
支持以太網(wǎng)或標準串行接口,與主站之間通信宜采用符合標準的通信規(guī)約。
3.通信方式設計原則
應具有良好的可擴展性,滿足配電自動化系統(tǒng)的不斷升級的需求;
具有遙控功能的配電自動化區(qū)域宜采用專網(wǎng)通信方式;
采用無線公網(wǎng)通信方式時應滿足相關安全防護和可靠性規(guī)定要求。
四、配網(wǎng)自動化技術問題的探討
1.饋線自動化控制方式
饋線自動化是配網(wǎng)自動化技術的核心,是指利用自動化裝置或系統(tǒng),監(jiān)視配電線路或饋線的運行狀況,及時發(fā)現(xiàn)線路故障,迅速診斷出故障區(qū)域并將其隔離,并快速恢復對非故障區(qū)域的供電。饋線自動化控制方式主要有主站集中式、就地分布式、主站集中式和就地分布式協(xié)調(diào)配合三種方式,其中主站集中式又分為全自動方式和半自動方式,如圖2所示。
主站集中式:主站根據(jù)網(wǎng)絡拓撲模型以及終端采集的故障信號,分析判斷得出故障區(qū)域,然后下發(fā)遙控命令,將故障周圍開關控分隔離故障,再將聯(lián)絡開關控合轉(zhuǎn)移非故障區(qū)域負荷。主站集中式的特點是整個處理過程全由主站控制,準確率高,但該過程對通信要求較高。當遙控操作由調(diào)度員完成時,該種方式即為半自動方式;當所有操作均由系統(tǒng)自主完成時,該方式為全自動方式。通常情況下,對于主站與終端之間具有主從通信條件且所有開關均具備遠方遙控條件的手拉手線路,可以選擇全自動方式,否則,選擇半自動方式。
就地分布式:故障隔離和恢復供電均由開關自身完成,無須主站參與,其特點是故障處理時對通信系統(tǒng)要求不高,且處理速度較快。對于不具備通信條件的手拉手線路可以選擇就地分布式控制方式。
主站集中式和就地分布式協(xié)調(diào)配合方式:該方式集中了兩種方式的優(yōu)點,既可以讓就地分布式負責隔離故障,主站集中式負責轉(zhuǎn)移負荷,也可以將所有控制操作都由就地分布式完成,主站集中式僅起到監(jiān)視和后備的作用。
2.含分布式電源系統(tǒng)故障處理
隨著分布式電源的接入,配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結構將更加復雜,當發(fā)生故障時,會出現(xiàn)故障難以定位的情況。為了準確定位故障區(qū)域,建議增加保護方向信號的采集。當恢復供電時,由于分布式電源的存在,策略也需要加以調(diào)整,如:為了保證供電穩(wěn)定性,優(yōu)先選擇主電網(wǎng)電源作為轉(zhuǎn)供電源;待故障恢復完畢后,再考慮分布式電源是否需要恢復并網(wǎng)運行;分布式電源并網(wǎng)時宜采用黑啟動方式。此外,對于故障隔離操作形成的孤島,可采用事先選定的部分分布式電源恢復對非故障失電區(qū)域的供電。