電力系統配網設備防雷措施的探討

潘鋒 倪大偉 胡雷劍 吳迪 陶琨

摘 要：電力系統配網自動化是一個具有較高綜合性、操作繁雜的系統性工程，包括電力企業中和配電系統相關的所有控制及功能數據。本文根據作者的工作經驗及總結對電力系統中配網自動化進行了探討。

關鍵詞：配電網；電力系統；模式

中圖分類號：TM7文獻標識碼： A

1 配網自動化概述

1.1 電力系統配電網自動化系統的應用模式

基于自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統（FA），其主要設備為重合器和分段器，不需要建設通信網絡和主站計算機系統，其主要功能是在故障時通過自動化開關設備相互配合實現故障隔離和健全區域恢復供電。這一階段的配電自動化技術，以重合器與電壓時間型分段器配合模式為代表。這種實施模式僅僅實現了配電自動化系統的饋線自動化功能，以達到提高供電可靠性的目的?；谕ㄐ啪W絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的實時應用系統，一般由主站系統、終端設備和通信系統組成，主要包括配電運行監控（DSCADA）、饋線自動化（FA）、配電高級應用（DPAS）、配電仿真培訓（DDTS）等功能。在配電網正常運行時，能起到監視配電網運行狀況和遙控改變運行方式的作用，故障時能夠及時察覺，并由調度員通過遙控隔離故障區域和恢復健全區域供電。這種實施模式是配電自動化系統的主流模式之一，目前國內建設的配電自動化系統多采用此模式。沒有實時應用只有配電管理功能的配電自動化系統，其主要實現配電自動化的管理功能，主要包括自動成圖/設備管理/地理信息系統（AM/FM/GIS）、配電工作管理（DWM）、停電管理系統（OMS）、故障投訴管理（TCM）等。這種實施模式的主要出發點是提高配電網的管理工作效率，對供電可靠性沒有明顯的作用，目前國內僅從管理應用角度出發建設配電自動化系統的這種模式應用較少。集實時應用和管理應用于一體的配電自動化系統，能覆蓋整個配電網調度、運行、生產的全過程，還支持客戶服務。

1.2 智能化的控制裝置(IED)

智能電網的 IED 控制裝置用于保護和控制, 它通常與提供人機接口(HMI)的用于就地控制、監視和系統組態的一臺站計算機集成在一個網絡中。連接到各種不同用戶的IED 和就地網絡,奠定了更高級遠程功能的基礎, 如先進的電力系統管理和處于運行狀態下的設備狀態監測。該控制裝置為通信模擬系統、電力一次設備監控、電子式互感器、數字化變電站系統的建立與應用提供了科學的技術支持,有效的實現了對一次設備的遠程控制,為配網計算機分布式實時網絡結構的引入和實現創造了條件。

1.3 自動重組方式

配網的自動重組方式體現在其開關采用電動操作式負荷系統,同時利用計算機故障識別、實時監控的保護方式取代了傳統的繼電保護方式,從而有效的實現了對配網系統中的故障隔離,能快速的使系統恢復供電,保持電網的暢通與持續,使配網的自動優化與處理功能成為可能。同時, 我國還實現了計算機的就地監控功能與遠程通信功能的分離,從而為配網的實時調度管理、持續運行、科學控制、暢通通信及嚴密的地理信息系統控制營造了良好的、開放的、分布式的實時網絡結構及管理環境。

2 電力系統配網自動化實用化模式

電力系統配網自動化按照故障處理的具體形式分為集中智能模式和分布智能模式。

2.1 集中智能模式

集中智能模式是指通過現場的開關(斷路器)把檢測的故障信息上傳給主站，由主站根據一定的算法定位故障，按照配電網的實時拓撲結構，通過有關 FTU、開關(斷路器)斷閘隔離故障。此后考慮過負荷，網損等情況，根據計算主站給出最合適的恢復方案，并通過控制開關(斷路器)進行負荷轉供，此模式可以適合于任何構造的配電網，并且可以處理一些如多重故障的特殊情況等。以配電網的實時拓撲結構為基礎的主站故障處理算法，同樣適用于多電源復雜的網絡，并且時間上基本一致。

它具有以下的特點：

2.1.1 系統的故障時的運行方式和正常運行方式可以實現自動最優化，調度靈活，同時可以根據操作員的指令或者調度員選擇預定的運行方式。

2.1.2 可以將開關(斷路器)的電壓、電流以及其開關量等具體數據傳至調度主站或控制中心，并且可以對其進行遙控操作，具有較好的上行和下行通信功能。

2.1.3 可以與電壓無功補償裝置及配變計量監測終端相兼容，進行配網的 VQC 電壓無功自動控制功能。

2.1.4 系統本身具有自動切除故障點和自動判斷故障點的功能，而且能夠與繼電保護的重合閘、整定、備自投等配合，把故障程度減小到最小。

這種模式能適用于電纜線路(包括環網柜方式、開閉所方式)、架空線路。因此集中智能模式是配網自動化較高級、先進的模式。

2.2 分布智能模式

分布智能模式是指現場的開關(斷路器)擁有在不需要通信與主站系統參與情況下，網絡重構和自動故障判定隔離的能力。其主要設備是FTU 結合負荷開關或斷路器形成的擁有重合功能的分段開關。一般可以分成電流計數型 (根據開斷故障電流重合器動作次數確定故障區域)和電壓時間型(根據變電站保護重合閘到再次出現故障電流的時間確定故障區域)兩種。這種方法具有的優點是：成本低、不需要主站參與。因受原理的制

約，不可避免地擁有以下幾個缺點：

2.2.1 對系統及用戶沖擊大，故障處理及供電恢復速度慢。

2.2.2 缺乏在同一線路上、下級重合器動作的選擇性。

2.2.3 調整變電站重合閘次數和速斷保護定值。

還有，當網絡重構后其參數配合較困難，如需要調整重合器的整定參數，多電源多分支的復雜網絡等?？傊?，此種方法只適合于可靠性較低或通信條件不完善、不具備通信手段的場合和較簡單的網架結構(雙電源供電的“手拉手”線路)。

3 配網管理系統

配網管理系統（DMS）是配網自動化系統的運行管理中心，該部分是數據管理和圖形管理、歷史數據和實時數據、電網運行數據和用戶數據、電網規劃設計、施工和運行數據和高度集成化的系統，包括以下七個部分內容：自動繪圖/設備管理/地理信息系統（AM/FM/GIS）AM/FM/GIS 是建設 DMS 的平臺和基礎，配網分布廣泛、數據量大，GIS 將 DMS的實時控制和離線應用有機結合，目的是形成一個具有空間概念（地理環境）和基礎信息（配網資料及用戶資料）的分層管理基礎數據庫，在此平臺上支持多種應用軟件。

故障定位與隔離是 DMS 最基本的功能，對用戶投訴故障及自動報警故障進行分析，在地理圖形上顯示停電區域，列出受停電影響的設備清單，分析停電原因，確定故障位置，將故障部分與正常部分隔離，對停電用戶盡快搶修或用其它手段盡快恢復供電，使停電時間縮到最短。

需求側管理通過一系統經濟正策和先進技術由供需雙方共同參與電力市場管理，包括負荷管理、電能計費等部分。負荷管理：負荷管理主要針對大用戶進行負荷管理。任意設定采集時間間隔，對大用戶當天的負荷、電壓、抄見電量等進行實時監測，對用戶開關等狀態進行實時監控，通過負荷管理的手段，直接了解到用戶情況，實時、真實地反映用戶用電狀況，進行負荷預報，提高電網運行的經濟性和可靠性。

電能計費：電能計費系統分別計算入網費和出網費。對從用戶采集來的電量進行分析，了解各時段電量變化，不同時段不同電價，對某些用戶還可以采用統配配電價、超額代價及議價代價來分項收費，更好地計劃用電；處理遠方廠站的關口電量采集的數據進行統計、結算，方便生成各種統計、分析報表。

4 結語

如何為經濟持續高速增長、率先基本實現現代化提供更高的供電質量和服務水平，是擺在我們面前的嚴峻課題，在市場經濟優勝劣汰的機制下，建立并完善配網自動化/配網管理系統，也是關系到供電企業自身生存與發展的重要環節。所以配網系統的自動化建設需要根據實際情況選擇最優化的施工設計、最合理的實施方案、最先進的施工設備。

參考文獻

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