智能电网的配电自动化改造研究

国家电网公司已经明确提出了智能电网的战略发展目标，其中配电系统是智能电网的重要构成部分。伴随着我国智能电网建设的广泛普及，将会大规模开展配电自动化改造，全面优化配电自动化的能耗与分配机制，并且提升供电的可靠性与安全性。配电自动化是全面建设智能配电网的重要方式，其不仅仅能够有效提升供电可靠性，同时也是现代电力系统智能化发展的必然趋势。

1  配电自动化及其构成

电力系统中电网可以分为输电网与配电网，其中配电网是从输电网或发电厂接收电能，通过配电设备就地或逐级分配给用户的电力网。电力系统中二次降压变电站低压侧直接或降压后向客户供电的网络即为配电网。配电网是电力系统中直接面对用户的环节，由配电网架、配电线路、电缆配电线路、变电站、降压变压器等设备组成。

配电自动化即为利用电子技术、通信技术、计算机网络技术实现配电网正常运行、事故监测保护、控制的自动化系统，涵盖了配电网的数据采集与监控系统、配电变电站自动化与馈线自动化等方面。配电自动化系统又被成为DA系统与DMS系统，分别为配电自动化以及配电管理系统。配电自动化以一次网架与设备为基础，配电自动化系统为核心，利用多种形式的通信方式对配电系统进行实时的监督控制管理，并通过相关应用系统的信息综合来实现对配电系统的科学管理。配电姿态自动实施区域的网架结构布局要做到科学规划、合理安排；一次设备要满足通信要求；馈线自动化线路要符合故障时的负荷转移要求。配电站自动化系统主要由配电主站、配电终端、配电子站以及通信通道等部门构成。第一，配电主站。配电主站是配电自动化系统的最高层，是其中的核心。该层主要由服务器、工作站以及数据采集网构成。配电主站可以根据不同地区的配电网规模、用电需求、配电自动化的应用情况选择合适的软硬件。对配电网的工作状态进行监控，配合不同配电子网的关系对配电网络进行管理，使得配电系统能够始终保持最佳状态。同时，按照合理配置拓展功能，结合当地智能电网工作的进行合理优化智能化功能。第二，配电终端。配电终端即为安装在中压配电网现场的各类监测控制设备总称。配电终端应用设备有配电线路、配电室、环网柜等。根据应用对象与作用的不同，配电终端可以分为馈线终端、站所终端、配变终端等。另外，远动设备、综合自动化设备等均可以实现配电终端功能。第三，子站层。配电子站即为配电主站与配电终端之间的中间层，主要作用是对变电站与馈线终端进行通信，缓解主站通信工作压力。子站层可以接收环网柜、开关站、配电变压器等设备的工作状态信息，并且传递至配电主站。第四，通信信道。配电自动化系统中通信信道是不可或缺的重要神经系统，是配电网系统遥测的媒介。通信信道包括通信设备、通信线路、辅助设备等，有序分布在各个需要通信的设备中间。

2  智能电网的配电自动化改造

2.1  配网一次网架与线路改造

一次网架架空线路的改造需要根据供电实际需求选择但联络链接模式或多分段三联络界限模式。电缆改造接线方式通常采用电缆单环网模式，开关站与环网柜为通信联络媒介。通过提升线路联络频率，优化线路运行方式等策略尽可能实现不同线路负荷的平均分布，以保证一次网架线路在周边线路倒负荷时能够始终保持正常工作状态。保证一次网架线路中分段点的数量合理，使其分段点始终处于合理的位置，避免由于频繁检修导致的临时停电，并且缩短临时停电时间。配电一次网架与线路改造的最终目标就是形成环网接线为核心的一次网架结构，打造安全可靠、稳定运行的智能配电网。

2.2  配电自动化主站建设改造

配电自动化主站建设改造需要按照配电自动化改造的统一规划，有步骤、有计划的开展有序建设。配电自动化主站改造以满足的配电网数据收集与监测控制系统需求为主要工作目标，完善配网模型管理、配网工作监督、馈线自动化、调度自动化等功能。与95598系统、电力营销系统实现无缝信息传递，进而拓展配电网智能化工作、分布式电源等功能，最终改造为能够实现调整、控制、操作一体化的综合型多功能配电管理平台。硬件设备方面需要根据配电自动化主站功能需求选择国际通用的设备，并且满足与其他设备的通用交换以及拓展设备性能的需求。对主站改造过程中需要对主站系统的软件、硬件进行保留处理，将其作为改造完成后主站系统配变监测工作应用，提升软件、硬件设备的使用率，降低改造资金投入，提升改造经济效益。

2.3  通信系统建设改造

配电自动化改造中通信系统建设改造是其中的关键步骤之一，改造质量的高低将会直接影响到配电自动化系统质量。用户、供电设备、自动化系统之间均是通过通信系统来进行信息交换处理，承担着信息数据处理、发送返回等功能。通信系统建设改造要满足可靠性要求。设备设施要选择高可靠性装置，如主控板、电源为冗余配置，用于电力系统自动回复，主备用部门需要使用实时热备份技术，以保证系统修复中能够始终保持供电不中断。在通信网络产品选择时要选择已经广泛成熟使用的通信网络系统，同时设计合理的网络结构，制定科学高效的网络备份策略，以保证供电通信网络在故障时可以始终进行正常运行。通信方案建设方面可以选择光光纤、无线公网等多种通信方式结合的配电通信网络，通过建设配电一体化通信平台来实现不同通信方式的统一接入、统一监测管理。配电通信平台可以兼容多种通信方式的统一工作与统一管理，统一接入多种通信方式，同时该平台也可以供其他配电系统使用，避免改革配网业务系统独立工作，有助于配电通信系统工作效率的提升。

3  智能电网的配电自动化改造效益

配电自动化在智能电网中的应用能够小提升智能电网运行的经济技术指标，获得理想的经济效益、管理效益以及社会效益。第一，经济效益。通过智能电网的配电自动化改造在全面提升配网供电能力的基础上有效强化了供电的可靠性与稳定性，并且提高了供电电能的质量。稳定售电不仅仅可以为供电企业带来长期稳定的受益，同时也能够提升供电企业的生产运营效率。伴随着智能电网配电自动化的实施，配电网系统故障时间显著缩短，平均倒闸操作时间已经缩短至3min以内。智能电网配电自动化后能够提升一次设备的利用效率，降低设备的闲置率，一次设备的使用环境与运用状态可以得到改善，从而减少一次设备的投资规模。同时，智能电网的配电自动化能够提升供电能力，发挥当前供电设备的潜能，提升供电企业的经济效益。第二，管理效益。智能电网配电自动化提升了配电工作效率，高效共享配电数据，降低了供电企业进行数据统计、图纸管理的工作量。配电开关可以实现自动或遥控操作，减少配电现场操作工作人员。在配电自动化的过程中由于使用了两侧负荷转供以及开关柜带电作业，能够使得配电自动化改造中始终保持供电，强化了配电的可靠性与稳定性。标准的跨系统信息传输可以实现95598、故障抢修、用户服务等功能的一体化，让供电企业的调度处理人员能够更加高效的处理电网故障，缩短电网事故汇报与指令传达的环节，显著减少了供电事故处理时间，强化了配电网的管理实效性。第三，社会效益。智能电网的配电自动化改造带来了显著的社会效应，提升了供电可靠性、安全性，优化了供电服务水平，实现了供电节能减耗。在配合智能电网配电自动化改造的过程中，对配电网一次设备、网架的改造能够显著提升供电的安全性，满足社会生产生活日益提升的用电需求。通过完成馈线自动化能够缩短故障处理时间，提升供电的可靠性。生产生活停电时间的缩短、供电的可靠性、电压质量的优化能够有效提升社会群众对供电企业的服务满意率，有助于国家电网“四个服务”宗旨的实现。

4  结语

智能电网配电自动化改造正处于发展成熟阶段，智能电网配电自动化改造不仅仅是社会生产生活对电力系统的要求，也是电力事业进步发展的象征。智能电网配电自动化改革不仅仅能给为供电企业带来经济效益，还能够有效提升供电质量与可靠性，提升供电企业社会形象与供电技术，为我国智能电网自动化发展奠定了坚实的基础。