隨筆之十七--配網自動化

今後很長時間，配網自動化都會是個很熱門的方向。

一、配網自動化概述

1）為什麼要實施配電系統自動化：提高供電可靠性、保證供電質量 、提高服務質量

• 兩大供電指標：供電可靠性：城市中心區要求供電可靠性≥ 99.99%； 供電電能質量：電壓：電壓合格率 ≥ 98% 頻率：50 ± 0.2 HZ; 諧波。

2）與調度自動化系統的區別

• 電網調度自動化針對高壓網路（發、輸、變）的自動化調度及監控；配電網自動化針對配電網（包括用戶在內）更複雜，用戶負荷，設備種類多、數量大（大一個數量級），且具有地理分布特徵;
• 中低壓網路與高壓網路的區別：X與R相近

3）實施配電系統自動化的前提條件

• 通信技術、計算機軟硬體技術

• 合理配電網路結構:網路的優劣與自動化 實現密切相關

4）配網自動化與智能電網

IEC提出的：smart grids are intended to increase the quality of the electricity supply by providing functions such as:

–network automation網路自動化;

–power quality management 電能質量管理;

–distributed generation management分散式發電管理;

–demand response需求側響應;

–smart metering智能表計;

–preventive maintenance 預防維護;

–outage management 停電管理；

–energy storage management. 儲能管理

5）國內外情況

-----國內配電網本身現狀

• 城市配電網饋線實現絕緣化(60%以上)：

• 木製電杆改為鋼筋水泥桿；

• 城市配電網市中心架空轉地下電纜(美觀、節省空間、安全)；

• 城區配電網改造基本完成；

• 農村電網結構尚無根本性改變；

• 仍然普遍存在問題：配電網規劃問題(電源規劃、饋線、結構)

-----國內配電自動化發展現狀（起步於20世紀90年代）

• 配電管理、營銷自動化

• 負荷控制和管理系統

• 實施了各種類型的饋線自動化：饋線加各種分段，利用開關自身的控制特性就地實現自動隔離及供電恢復；縮短線路故障後停電時間，加快恢復供電。

• 配電SCADA系統：建立配電系統的實時監控系統,在配電網調度中心建立主站系統，在各變電站所設置RTU，FTU饋線遠方終端，從而達到實時集中監控的功能。

-----國外配電網自動化發展現狀（起步於20世紀60-70年代）

• 歐美模式:主站 + FTU(電流型故障檢測原理);主站實現故障自動定位、隔離、供電恢復或負荷轉移。

• 日本模式 ：三步發展模式。1）饋線自動化：電壓型故障檢測原理，就地解決故障定位、隔離、供電恢復或負荷轉移 2）變電站局部優化控制； 3）主站系統

二、配電自動化與一次設備

1）分段器

一種智能化的負荷開關，與斷路器或重合器配合使用。

• 可記錄短電流流過的次數，當達到預先整定的次數後，在無故障情況下自 動分閘並閉鎖，從而起到自動隔離故障區段的作用；
• 可以分斷負荷電流，具有一定的滅弧能力；

• 不能分斷短路電流，但可耐受短路電流的動、熱效應；

2）重合分段器（或稱自動配電開關）

帶有自動重合功能和智能判據的負荷開關能分合負荷電流，關合短路電流，但不能開斷短路電流。

3）重合器

具有控制和保護功能的開關設備，能進行故障電流檢測和按預先整定的分合次數自動完成重合操作，並在動作後自動進行複位。智能化程度優於斷路器，高於斷路器。

4）負荷開關

配電網路中應用最廣泛的一種設備，可分合正常的負荷電流，包括一定範圍的過負荷電流，不能開斷短路故障電流，必須跟其它具有開斷故障電流能力的設備一起使用。

5）熔斷器

一種最便捷的電路保護設備依靠熔體的特性，出現短路電流時內部熔絲熔斷，電路斷開，保護了電氣設備。

三、配電自動化基礎

1）變電站自動化

將變電站中的微機保護，微機監控等裝置通過計算機網路和現代通訊技術結合集成為一體化的自動化系統。

國內變電站自動化的發展過程：

• 第一階段：RTU（遠程測控終端） + 當地監控計算機(集中式)

• 第二階段：RTU + 保護 + 當地監控計算機(集中式)

• 第三階段：分散式現場單元構成分散式綜合自動化系統

2）饋線自動化

饋線在運行中發生故障時，能自動進行故障定位，實施故障隔離和對非故障線路及早恢復供電，以提高供電可靠性。 實現方式：

• 當地控制方式：利用重合器、自動配電開關、分段器等配合就地實現

優點：故障隔離和自動恢復供電由重合器來完成，不需要主站控制， 無須通信，投資省見效快。

缺點：多次重合在故障上,會對配電設備多次短路電流衝擊;只適用 於配電網路比較簡單的系統且要求配電網運行方式相對固定。

• 遠方控制方式：通過負荷開關，FTU加主站系統來實現

優點：故障定位迅速，開關動作次數少，對配電系統的衝擊也小。

缺點：需要高質量的通訊信道，計算機主站，投資較大，工程涉及面廣， 對通訊的要去也高。

3）配電需求側管理

• 負荷管理：供、需雙方相互配合，推行分時、 分季、可停電電價

• 需方發電

• 自動抄表

• 多種電價

四、配網自動化實現方式

實現配電網的運行監視和控制的自動化系統，具備配電SCADA（Supervisory control and data acquisition）、故障處理、分析應用及與相關應用系統互連等功能，主要由配電自動化系統主站、配電自動化系統子站（可選）、配電自動化終端和通信網路等部分組成。

• 配電自動化系統主站：主要實現配電網數據採集與監控等基本功能和分析應用等擴展功能，為配網調度和配電生產服務。
• 配電自動化終端：是安裝在配電網的各種遠方監測、 控制單元的總稱，完成數據採集、控制、通信等功能。
• 配電自動化系統子站：是配電主站與配電終端之間的中間層，實現所轄範圍內的信息彙集、處理、通信監視等功能。

1）配電主站

配電主站應構建在標準、通用的軟硬體基礎平台上，具備可靠性、可用性、擴展性和安全性，並根據各地區的配電網規模、實際需求和配電自動化的應用基礎等情況選擇和配置軟硬體。

2）配電終端

配電終端應用對象主要有：開關站、配電室、環網櫃、箱式變電站、柱上開關、配電變壓器、配電線路等。

配電終端可分為饋線終端(FTU)、站所終端(DTU)、配變終端(TTU)和具備通信功能的故障指示器等。

3）通信方式

通信方式主要包括光纖專網、配電線載波、無線專網和無線公網。

4）配電自動化應用形式

考慮到各地區的差異性，配電自動化具有多樣化的實現模式，並具有各自的適用範圍：簡易型、實用型、標準型、集成型、智能型。

五種實現方式，根據配電網結構、一次設備、通信條件的改善，以及相關應用系統的成熟等情況，每一種都可以由低到高地升級和轉化。

• 簡易型：

簡易型配電自動化系統是基於就地檢測和控制技術的一種系統。它採用故障指示器獲取配電線路上的故障信息，利用GSM等無線通信方式將故障指示信號上傳到相關的主站，由主站來判斷故障區段；在一次設備具備條件的情況下，採用重合器或配電自動開關，通過開關之間的時序配合就地實現故障的隔離和恢復供電。

適用於單輻射配電線路和無專門通信條件區域的配電線路。

• 實用型：

實用型模式是利用多種通信手段（如光纖、載波、無線公網/專網等），以實現遙信和遙測功能為主，並可對具備條件的配電一次設備進行單點遙控的實時監控系統。配電自動化系統具備基本的配電SCADA 功能，實現配電線路、設備數據的採集和監測。根據配電終端數量或通信方式等條件，可增設配電子站。

適用於單輻射配電線路和無專門通信條件區域的配電線路。

• 標準型：

標準型模式是在實用型的基礎上實現完整的配電SCADA功能和集中型饋線自動化功能，能夠通過配電主站和配電終端的配合，實現配電網故障區段的快速切除與自動恢復供電，並可通過與上級調度自動化系統、生產管理系統、電網GIS平台等其他應用系統的互連，建立完整的配網模型，實現基於配電網拓撲的各類應用功能，為配電網生產和調度提供較全面的服務。實施集中型饋線自動化的區域應具備可靠、高效的通信手段（如光傳輸網路等）。

適用於配電一次網架和設備比較完善，配電網自動化和信息化基礎較好且具備實施集中型饋線自動化區域條件的供電企業。

• 集成型：

集成型模式是在標準型的基礎上，通過信息交互匯流排實現配電自動化系統與相關應用系統的互連，整合配電信息，外延業務流程，擴展和豐富配電自動化系統的應用功能，支持配電生產、調度、運行及用電等業務的閉環管理，為配電網安全和經濟指標的綜合分析以及輔助決策提供服務。

適用於配電一次網架和設備條件比較成熟，配電自動化系統初具規模，各種相關應用系統運行經驗較為豐富的供電企業。

• 智能型：

智能型模式是在標準型或集成型的基礎上，通過擴展配電網分散式電源/儲能裝置/微電網的接入及應用功能，在快速模擬和預警分析的基礎上進行配電網自愈控制，並通過配電網路優化和提高供電能力實現配電網的經濟優化運行，以及與智能用電等其他應用系統的互動，實現智能化應用。

適用於已開展或擬開展分散式電源/儲能/微電網建設，或配電網的安全控制和經濟運行輔助決策有實際需求，且配電自動化系統和相關基礎條件較為成熟的供電企業。

自己的一個小小總結，僅供參考。
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