李 裕，徐云江，冷雪梅，張 梅

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650201；2石林供電有限責(zé)任公司，云南 石林 652200；3.云南祿勸小蓬祖發(fā)電有限公司 650000）

0 前言

在我國(guó)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中，電網(wǎng)作為“載體”，在電網(wǎng)規(guī)劃上，應(yīng)引導(dǎo)農(nóng)民向中心村、小城鎮(zhèn)聚集；在電網(wǎng)建設(shè)上，應(yīng)提高電質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。為提高供電質(zhì)量，農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)自動(dòng)化化（DA）建設(shè)勢(shì)在必行。目前國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化主要針對(duì)大城市配電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)，而對(duì)于相對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)還處于試點(diǎn)階段。因此，農(nóng)村配電網(wǎng)采用何種配電自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)模式，以最優(yōu)的模式、最省的投資，達(dá)到優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行管理的目的，是目前值得研究的一個(gè)課題。

1 農(nóng)村配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)背景

中國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平與城市相比還有相當(dāng)大的差距，農(nóng)網(wǎng)有以下特點(diǎn)：1）地域分布廣、范圍大、負(fù)荷分散的特點(diǎn)。2）農(nóng)村電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，農(nóng)網(wǎng)末端地形、地貌相對(duì)復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣。3）通信和信息自動(dòng)化水平低。通信手段多以電力載波或微波為主，只局部用光纖，抗干擾能力弱，可靠性差；同時(shí)，安全、營(yíng)銷、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)一體化，使得信息流的價(jià)值和工作效率偏低。4）電力專業(yè)人員素質(zhì)整體偏低。

2 農(nóng)村配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能定位

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能定位應(yīng)以配電運(yùn)行和配電管理的業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)考慮我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化所處的發(fā)展階段及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)【1】。

本文認(rèn)真總結(jié)中國(guó)十幾年來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)工作的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)要結(jié)合地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)劃，投資重點(diǎn)適當(dāng)向中心村、小城鎮(zhèn)加以傾斜，系統(tǒng)功能定位應(yīng)從高級(jí)DA入手，結(jié)合智能電網(wǎng)（SDG）發(fā)展的要求，做好高級(jí)DA功能與自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)劃工作，不追求設(shè)備和系統(tǒng)功能的齊全和指標(biāo)的先進(jìn)， 堅(jiān)持長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、分步實(shí)施的原則。功能定位主要從以下幾個(gè)方面考慮：1）要能滿足10-15年的配電網(wǎng)發(fā)展要求；2）要做到技術(shù)成熟可靠，投資回報(bào)年限短，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化；3）系統(tǒng)擴(kuò)展性要好，有技術(shù)升級(jí)空間，這樣能不斷完善配電網(wǎng)控制系統(tǒng)；4）選擇合理的饋線自動(dòng)化技術(shù)；5）結(jié)合實(shí)際盡量做到各種管理系統(tǒng)及其它應(yīng)用系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)資源共享。

3 系統(tǒng)構(gòu)架模式

農(nóng)村配電自動(dòng)化模式包含以下幾個(gè)方面內(nèi)容：配電主站系統(tǒng)、配電子站/終端、配電通信、饋線自動(dòng)化。

3.1 總體構(gòu)架模式

典型的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體架構(gòu)模式一般采用主站—子站(可選)—終端的三層結(jié)構(gòu)；在饋線較少的情況下，可以不設(shè)配電子站，也可以適當(dāng)設(shè)置配電子站，為二層次、三層次混合結(jié)構(gòu)?？紤]城鎮(zhèn)化建設(shè)要逐漸形成中心村，同時(shí)，很多自然村則在慢慢消失，導(dǎo)致以后負(fù)荷相對(duì)集中，加之分層方式可提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和可靠性，因此，建議采用三層結(jié)構(gòu)。

3.2 配電主站系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能以及配電網(wǎng)拓?fù)浞治鰬?yīng)用等擴(kuò)展功能，并具有與其他應(yīng)用信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的功能，為配電網(wǎng)調(diào)度指揮和生產(chǎn)管理提供技術(shù)支撐。

配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的建設(shè)模式從管理上可分為調(diào)配一體主站系統(tǒng)模式和獨(dú)立配電主站系統(tǒng)模式；調(diào)配一體主站系統(tǒng)模式多用于中小型配電網(wǎng)，一體化主站系統(tǒng)具有共享的支撐軟件平臺(tái)，系統(tǒng)的軟、硬件資源充分共享，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用大大減少。因此，農(nóng)村配電網(wǎng)主站系統(tǒng)可根據(jù)城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)劃及現(xiàn)有自動(dòng)化程度選用調(diào)/配/集控/GIS一體化、調(diào)/配/集控一體化、調(diào)/配一體化三種方式。

3.3 配電子站與配電終端

3.3.1 配電子站

配電子站是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的中間層，一般配置在變電站或重要的開(kāi)閉所內(nèi)。它在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中起區(qū)域性數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)的作用。配電子站上與配電主站，下與配電終端，相互通信交換信息，完成對(duì)配電終端的數(shù)據(jù)采集與控制功能，向主站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；同時(shí)，接收主站的各種命令，完成各種操作任務(wù)。配電子站，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境以及用戶對(duì)子站功能的不同需求，可以有兩種模式：監(jiān)控功能型子站和通信匯集型子站【2】。

通信控制型配電子站，子站功能比較簡(jiǎn)單、可靠、免維護(hù)，適用于無(wú)人值班的變電站或開(kāi)閉所內(nèi)。FA故障自動(dòng)處理集中在配電主站進(jìn)行處理?？紤]到農(nóng)村電網(wǎng)人員素質(zhì)低，采集數(shù)據(jù)多，建議采用通信控制型配電子站。

3.3.2 配電終端

配電終端設(shè)備是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的幕礎(chǔ)，用于配電開(kāi)關(guān)、配電變壓器、等配電設(shè)備的監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)控對(duì)象不同，配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端設(shè)各可分為： 饋線遠(yuǎn)方終端包括FTU（安裝在配電網(wǎng)饋線回路的柱上、開(kāi)關(guān)規(guī)等處）和DTU（安裝在開(kāi)閉所、配電所等處）、配變遠(yuǎn)方終端TTU（安裝于配電變壓器處）。配電終端應(yīng)根據(jù)一次系統(tǒng)具體設(shè)備、用戶功能要求以及終端設(shè)備性價(jià)比進(jìn)行選擇，但要尤其注意選擇配電終端時(shí)，應(yīng)該選用擴(kuò)展性好的，支持多種故障算法的配電終端，這樣才能做到隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，饋線自動(dòng)化模式隨著變化，而不必對(duì)原配電終端進(jìn)行更換或改造從而造成重復(fù)投資。

3.3.3 配電通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)的建設(shè)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。配電自動(dòng)化系統(tǒng)需要借助于有效的通信手段，將控制中心的控制命令準(zhǔn)確地傳送到為數(shù)眾多的遠(yuǎn)方終端，并且將反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。

目前可能用到的各種通信方式如下：1）通信電纜：利用公用電話為做參數(shù)媒介，傳輸速率300-48 Bit/s，參數(shù)距離較長(zhǎng)，可靠性高但實(shí)時(shí)性低，具有較好的擴(kuò)展性，投資成本也低，但安裝維護(hù)不方便，涉及路面開(kāi)挖、移桿等，故適于站內(nèi)通信；2）光纖通信：傳輸速率大，距離較長(zhǎng)（＜5km可中繼），可靠性和實(shí)時(shí)性高，擴(kuò)展性也好，但投資成本高，安裝維護(hù)同通信電纜，故適于配電主干線或新建線路；3）無(wú)線通信：傳輸速率只達(dá)幾個(gè)Kpbs，傳輸距離＜50 km，且受建筑影響，實(shí)時(shí)性一般，投資小，擴(kuò)展性好，安裝維護(hù)也方便，但可靠性受天氣影響，故該方式適于郊區(qū)和農(nóng)村；4）電力載波：傳輸速率只達(dá)幾個(gè)Kpbs，傳輸距離＜50 km，投資較小，但可靠性、實(shí)時(shí)性及擴(kuò)展性差，該方式適于城市電纜供電系統(tǒng)；GPRS特別適合實(shí)現(xiàn)距離較遠(yuǎn)且分散的“兩遙”終端通信（如故障指示器）的數(shù)據(jù)通信。

綜上所述， 主站與子站之間由于信息量大，要求高速可靠的通信通道，且大多數(shù)供電局在局與變電所之間已經(jīng)建立了光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，故主站與子站之間的通訊可以借用這個(gè)通道，可以節(jié)省再次鋪設(shè)通訊線路的投資。子站與終端之間通訊數(shù)據(jù)量小、可靠性高、通訊距離遠(yuǎn)，光纖、有線及無(wú)線可根據(jù)饋線自動(dòng)化模式及經(jīng)濟(jì)能力進(jìn)行選擇。

3.4 饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

農(nóng)村配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)方案的核心是選擇合理的饋線自動(dòng)化技術(shù)。根據(jù)故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)策略的重點(diǎn)不同，饋線自動(dòng)化主要有以下三種控制模式。

就地控制有重合器模式、重合器和分段器模式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式。這三種模式存在一個(gè)共同的問(wèn)題：沒(méi)有主站，系統(tǒng)孤立，無(wú)法對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不能從全局出發(fā)提供最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案。但無(wú)需架設(shè)通信通道，投資少維護(hù)方便。在用電質(zhì)量要求不是很高的地區(qū)，可考慮采用此方案。

遠(yuǎn)方集中控制模式由變電站出線斷路器、各柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)、饋線監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)、配電主站組成。每個(gè)開(kāi)關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜的饋線監(jiān)控終端要與配電主站通信，故障隔離操作由配電主站以遙控方式集中控制。該模式可避免饋線出線開(kāi)關(guān)多次重合，能快速準(zhǔn)確定位和隔離故障，并能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)供電。但系統(tǒng)投資較大， FA功能完全依賴于配網(wǎng)通信系統(tǒng)，對(duì)通信系統(tǒng)可靠性要求較高。

遠(yuǎn)方與就地控制相結(jié)合的FA方案。農(nóng)村配網(wǎng)接線復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)配網(wǎng)接線方式因地制宜選用FA控制模式，即對(duì)于電力環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用遠(yuǎn)方控制模式；對(duì)于放射形網(wǎng)絡(luò)，選用就地控制模式【3】。即以遠(yuǎn)方控制模式為主，就地控制模式為備用。這種組合型控制模式的關(guān)鍵是FTU的功能必須滿足組合型FA控制模式的需求。

4 結(jié)論

城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，農(nóng)村用電需求在不斷變化，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也在不斷變化，配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)不可能一勞永逸，需要統(tǒng)一規(guī)劃分步實(shí)施。規(guī)劃時(shí)，按最終實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的目標(biāo)去考慮，配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)推薦選用調(diào)、配一體化的方式，配網(wǎng)自動(dòng)化子站優(yōu)先考慮價(jià)格較低、免維護(hù)的通信控制器型的子站。建議采用電流／電壓混合型、遠(yuǎn)方與就地控制相結(jié)合的FA控制模式，這種模式便于分期投資，以提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比。

[1]郭謀發(fā).配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]陸劍鋒.中小型配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)架模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京理工大學(xué)

[3]楊如康.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用分析[C].全國(guó)電力系統(tǒng)配電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第二屆年會(huì)論文集