配网自动化及其应用

刘莹1李东兵2

（1国网山东省电力公司济宁供电公司；2国网山东济宁市任城区供电公司）

摘要：综述了配网自动化的基本功能和意义。配网自动化系统在很大程度上改善配电网的运行状态，更好地实现资源的综合利用。通过对配网自动化的实际应用，分析了配网自动化的研究与发展情况，对配网自动化各组成部分要实现的功能、需要配备的元件做了介绍，从理论分析到实验证明，配网自动化的应用是可行的、经济的。

关键词：配网自动化；馈线自动化；配电载波；FTU

1、概述

长期以来，在电力系统的发电、输电和配电三个环节中，我们只注重发电和输电，过分忽视了配电在电力系统生产中的重要性。随着发电和输电技术的提高，落后的配电技术对电力系统的影响日趋明显。进入21世纪，我国电力工业得到了快速发展，配网自动化在电力行业越来越得到重视。电力工业的发展重点由增加装机容量转变为加强电网建设，电力工业发展的这种特殊性，使得我国适合采用更先进的技术，从高起点进行电网改造。在信息时代来临的今天，我国正在进行大规模的配电网改造建设，一批城乡电网改造工程正在兴建，可以预见，配网自动化将会得到广泛推广并发挥巨大作用。

2、配网自动化系统

根据配网自动化含义，借鉴国外的经验，综合分析我国配网自动化系统需要实现的功能。配网自动化的应用应主要注意以下几个方面：馈线自动化、变电站内自动化、小电流接地系统的单相接地保护、电力线载波技术、配电网地理信息系统（GIS）、数据库管理等。

2.1馈线自动化

图中联络开关QL3处于常开状态，负荷由变电站A和变电站B分别供电。当在开关QL1和QL2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器QF1动作，将故障线路切除，传统的故障隔离和恢复供电的方法是通过重合器和分段器的配合，经重合器多次重合实现的，该方法不依赖于通信。但是，由于重合器的多次重合对配电系统造成的扰动在某些情况下是不能接受的，为了实现具有更好性能的馈线自动化，人们在开关上装设了智能终端，即配电终端单元（FTU），并通过通信系统实现集中式馈线自动化。这种馈线自动化的基本原理如下：当在开关QL1和开关QL2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器QF1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在S2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1和S2之间，快速跳开QL1和QL2实现故障隔离并合上线路出口的断路器，最后合上联络开关QL3完成向非故障区域的恢复供电。这种依赖通信系统和FTU实现的馈线自动化是配电网自动化的基础，对于配电系统的运行与监控是十分重要和必要的。

2.2变电站内自动化

目前，我国已经基本实现变电站自动化和变电站无人值班。这样就要求变电站的站内自动化功能更广、更强。数据的采集、处理和传送，同时还要具备对站内设备的监控，对流入配网的电能进行测量和监视的功能。对10kV馈线断路器进行遥信、对母线电压、线路电流、功率进行遥测，对流入配网的电能进行监视和测量等。这样，变电站站内自动化和馈线自动化紧密配合，当线路发生故障时，站内10kV馈线出线断路器和线路的分段器配合动作，能够迅速隔离故障，恢复供电。

2.3小电流接地系统的单相接地保护

我国绝大多数配电网采用小电流接地方式。小电流接地系统在发生单相接地故障后，规程允许带故障运行两个小时，由于非故障相的电压升为线电压，长时间运行有可能导致绝缘破坏，因而需要快速实现故障定位。传统的接地选线的方法是利用零序电流的基波或5次谐波的大小及方向。实践中该原理的效果并不理想，大多数供电部门仍在采用“拉线法”进行故障选线，这对于提高供电可靠性是十分不利的。分布安装在配电网各点的FTU及集中通信将为这一传统问题的解决注入活力，位于接地点两侧的相邻的两个FTU对某些小电流接地的故障特征的测量将有明显区别，初步研究表明，建立在FTU与通信基础之上的馈线自动化技术有可能很好地解决小电流接地问题。

2.4电力线载波技术的应用

配电网节点众多，点对点的载波通信方式不能满足配网自动化的要求。第二代的载波技术基于扩频原理，能够在很低的信噪比情况下工作，具有很强的通信能力。最新一代的载波技术基于数字信号处理芯片（DSP），由于DSP具有强大的实时解码功能，这种载波技术具有非常理想的通信能力。如今，基于DSP解码的载波技术已经可以利用10kV配电线路作为计算机总线构成总线式网络，称为网络化配电载波（NDLC）。采用NDLC技术，在10kV配网中的任一位置注入信号，可以在同一10kV网络中任意位置的节点正确接收，其发信功率≤1W，典型的接收能力为-80dB。因此网络化配电载波具有突出优点。

2.5配电网地理信息系统（GIS）

配电网地理信息系统以直观的地理图形为用户提供整个配电网各地区、各变电站、馈线的配置资料和信息资料，极大地方便了管理人员的查询和管理工作，实现对配网的查询监视。档案管理、信息管理图形化是自动化建设的重要部分。目前，已经有很多单位都在使用功能强大的地理信息系统，实现了图符与数据库的动态关联，与其它显示方式（如单线图、示意图等）的交叉、叠加，图形编辑，图形的动态着色等功能。

2.6数据库管理

配电网和输电网相比，具有分布范围广、元件繁多、网络复杂等特点，这就决定了配电网处理的数据在数量上远远比输电网多，在所含无用信息、错误信息等方面比输电网更复杂。数据库管理虽然并未作为配网自动化系统的一个独立功能，但它是整个配网自动化系统的基础，数据库管理水平的高低直接决定配网自动化系统性能的好坏，数据库管理系统开发是配网自动化工程的关键，值得投入充足的人力和资金。

3、结论

对于配网自动化系统的管理系统和应用软件，这些功能块应具有模块化的特点，如SCADA系统、故障诊断系统、配电网网络分析软件等都可以设计成为相互独立的功能模块，各个模块间，以及与平台都有良好的接口。配网自动化的实现与实际配电网的规模、配电网所在地域以及当地的经济情况、工程的投资情况密切相关，开发的这种“即插即用”功能块可以根据其情况提供所需功能，逐步实现配网自动化。综上所述，配网自动化是由变电站自动化、馈线自动化、地理信息系统等构成的综合自动化。只有对配网自动化有了全面的认识，总结经验，发挥各家所长，才能由点到面，在全国各地全面实现和推广。

参考文献：

[1]董霞威.配电自动化中馈线自动化的实现及分析[J].内蒙古电力技术.2003（5）

[2]程干江.智能馈线自动化方案[J].电力系统自动化.2001.25（9）

作者简介：

刘莹，女，1983年生人，硕士研究生，从事电力系统设计工作；

李东兵，男，1983年生人，大学本科，从事输配电线路管理工作。