基于农网配电自动化建设方案研究

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【摘 要】在农村配电自动化建设的过程中，要根据农村实际整体规划情况，分析现有的供电水平和电网结构，本文对三种配电自动化解决方案的研究和分析。

【关键词】配电自动化；建设；故障；可靠性

引言

随着农业的不断发展以农村建设的不断加快，城乡之间的配电自动化水平差距不断地显现出来。提高农村配电自动化水平已经成为了我国一个重要的社会问题和民生问题。

伴随着计算机技术和通信技术的飞速发展，给新一轮配电自动化技术的发展提供了条件。同时结合智能电网建设的战略，农网配电自动化建设得到了重视，国内供电企业相继进行试点工程建设，并取得一些建设经验和成果。其中比较引人关注的问题主要是配电自动化技术的功能模块化、实用性和稳定性等问题，尤其是一些配电自动化试点项目，会遇到现有配电网网架结构不合理、一次设备改造难度大、系统整体投资规模偏大等问题。现结合近几年所参与的配电自动化试点项目的工程实践以及部分地区配网自动化整体规划，从实用化的角度提出整套配电自动化技术解决方案建议，以供电力系统有关部门在进行配电自动化系统的规划和实施时参考。

1.技术原则和目标

农网配电自动化系统的建设应遵循“稳定性、实用性、先进性和经济性相结合”的基本原则，将“根据现有设备情况选择技术方案，根据负荷重要性确定功能需求，因地制宜，差异化设计”作为指导思想，以建设“坚强、智能、可靠、灵活”的中压配电网络为最终目标。

稳定性：需要兼顾考虑系统和设备两个方面的稳定和可靠。因此要保证系统的结构简单，同时对于故障处理原则应考虑在各种运行状态下故障处理的可靠性。

实用性：要求解决方案要因地制宜、因网制宜，根据各单位的特点选择最适合、最能见效的自动化解决方案优先实施。自动化系统必须综合规划，统筹考虑各方案的特点，可以分步、分期实施，逐步升级。

先进性：指系统设计理念的先进性，系统规划有前瞻性，使用稳定有效的先进技术设备，但不应该理解为就是使用最新的技术和设备。

2.解决方案

对于一套完善成熟农网配电自动化系统的规划与建设，所承载的基本任务包括：

・ 故障定位：配电线路的故障自动快速定位；

・ 运行监控：配电线路和设备的正常监控，在线诊断；

・ 快速复电：配电线路的故障自动快速隔离和自动转移供电；

・ 配电管理：基于GIS系统和生产管理系统的配电管理自动化功能扩展。

根据系统建设总体原则以及所承载的基本任务，结合已有试点配电自动化项目的现状，介绍三种实用的农网配电自动化解决方案。其不是唯一模版，但可以根据本单位实际现状和资金规模，选择合适的方案实施。

2.1 方案一：农网配电线路故障自动定位系统

目的：实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间。

技术：故障指示器技术 + 通信技术 + 故障处理技术。

特点：不需要改造一次设备，易于实施，投资少，见效快，能够快速实现故障检出的故障定位系统。

适用范围：适用于 10 kV 配电线路，尤其是没有配置分段开关或配置手动分段开关的农网架空配电线路。主要作用是配电线路的故障区段细化至具体客户或具体区段，对客户分界开关未覆盖到的区域进行故障区段细化和补充。满足实施配电自动化方案的最基本最关键的功能之一（故障自动定位）的要求，并在资金投入有限的情况下自动化系统覆盖范围最广。

方案描述：以故障指示器自动检测短路故障和接地故障的功能为基础，通过增加通信功能，将其动作信息通过短距离无线通信汇集到就地安装的通信终端上，通信终端再将采集到的指示器信息通过公共通信网络 GSM 的手机短信或 GPRS 通信传送到中心站和后台监控系统。当故障发生时，就地安装的指示器给出动作翻牌、灯光报警等就地信号，同时通过通信功能将动作信息传输到后台的人机监视系统，后台综合分析所接收到的所有动作信息，最终快速定位出故障发生的位置，并在主接线图和地理信息系统中给出相应告警和提示，同时将定位结果以手机短信的形式通知相应的运行维护人员和管理人员。促进故障处理的快速反应，节约大量故障查找的时间，减少客户的停电时间，提高供电可靠性和经济性。

2.2 方案二：分布式智能、网络式保护馈线自动化方案

目的：实现故障自动隔离和自动转供电。

设备：电动开关 + 智能控制器。

特点：投资少，见效快，可靠性高，对开关类型无要求，不依赖主站。

适用范围：适用于城区新建线路，以及原有开关具备（或可改造）电动操作机构的线路，可通过通信扩展实现三遥功能，同时可以满足单电源、双电源或多电源供电系统的故障快速隔离和非故障区段快速复电的要求。方案描述：分布式智能控制方案是通过给电动负荷开

关、断路器配置智能自动化监控装置，综合监测线路电流，开关两侧电压，结合开关状态进行检测，利用控制器本身的逻辑功能，自动查找定位故障点，自动跳开故障区段的两侧开关以实现隔离故障，自动合上联络开关，实现非故障区域的恢复供电。整个故障检出和快速复电的过程综合利用了 V-I-T 技术逻辑判断，如果线路开关采用断路器，还可以充分发挥重合器快速切除故障和就地重合的优势。在具备通信通道后，可以自动升级为标准的 FTU/DTU，实现三遥功能。

网络式保护控制方案是在分布智能控制方案的基础上，增加局部光纤通信或 GPRS 通信，环网内的各 FTU互相交互信息，在故障后毫秒级的时间内直接跳开离故障点最近的两侧开关，变电站出线开关不需要跳闸，使得停电区域最小，同时联络开关自动合闸转供，保证停电时间最短。实现多级串联开关的无级差保护配合，最大限度地实现保护设备快速性和选择性的统一，同时也兼容了分布式就地控制技术的优点。

2.3 方案三：综合型实用方案

将上述两种方案综合在一个配电自动化系统中。在 F 类供电区域的郊区线路、农网线路等投资资金规模受限的场合，实施安装就地显示的故障指示器和带故障状态远程信息传输的一遥故障定位系统。在 C、D、E 类供电区域，实现故障自动定位和基本的状态检测和负荷监测。

在 A、B 类供电区域的主环线路，已安装有电动开关的场合，可以安装三遥终端，实现故障情况下的故障隔离和负荷转供。推荐使用具有分布智能的终端和必要的网络式保护功能，以提高可靠性。

在 A 类供电区域的中小城市和区域，实施以线路故障自动定位系统、SCADA 和以 GIS 为基础的配电管理系统为基本功能的实用主站系统。

3.结束语

农村配电自动化的建设是一项艰巨的工作，只有了解当前农村配电自动化的发展现状和农村配电网的特点，才能选择满足自身条件的配电自动化控制方式。随着科学技术的发展，农村配电自动化的控制方式会越来越先进，只要不断摸索和敢于创新就能更加推动我国农村配电自动化建设的发展。

参考文献：

[1] 袁钦成. 配电系统故障处理自动化技术[J]. 中国电力出版社， 2007.

[2] 袁钦成，王天华. 配电线路故障自动定位系统的研究与实施[J]. 中国电机工程学报， 2001年增刊.

[3] 袁钦成. 配电系统故障处理自动化技术综述[J]. 电力设备，2007， 5（12）： 1-5.

[4] 郭谋发. 配电网自动化技术[M]. 机械工业出版社， 2012