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摘 要： 分析配电网的特点和配网设备运行维护的特殊要求，从实现目标、实施范围、用户对象、基本功能等多个方面对配网自动化进行重新定位，提出配电房综合自动化的概念，介绍配网自动化系统的一种实现模式，对通信方案、GPRS应用、配电房综合监控等关键技术问题提出解决办法。
【关键词】： 配电网；配网自动化；配电房综合自动化
中图分类号：TM134 文献标识码：A 文章编号：1 11－1591（2011）1210121－01
0 引言
配网自动化是提高配电网管理水平和提高供电可靠性的重要手段之一。实施配网自动化项目，应该综合考虑配电网本身的特点和配网设备运行维护的特殊要求，以及现有通信手段。在此基础上，合理定位配网自动化，明确实施配网自动化项目的目标和实施范围。
1 配电系统和配网设备运行维护
1.1 配电网及其特点
配电网是将电能从输电网中的枢纽变电站直接分配到用户区或用户的电网，是10千伏中压配电网与380/220伏低压配电网的合称，它遍布于所有城市和乡村各个用电地区，主要由中低压架空线路、中低压电缆线路、公用配电变压器、中压用户（专用配电变压器）、开闭所、配电室、箱式变以及各种控制开关设备等组成。
中低压配电网存在以下特点：
1）网络结构复杂。由于一条配电线路要负责给一个区域供电，也就是要以“线”的形式向一个“面”上供电，因此它必然要分支再分支，形成树枝状的结构，有的城市中低压配电线的分支能达到5～ 层。
2）覆盖面大。不管在城市还是农村，一个供电企业的供电区域有多大，它的中低压配电网的覆盖面积也必然要达到多大。
3）直接面向用户。中低压配电网是整个电力系统向用户供应电能和分配电能的最后一个环节，也是非常重要的一个环节。
4）管理难度大、用人多。配电设备种类繁多、分布面广，再加配电网和配电设备电压低、绝缘能力较差，它抵抗风、雨、雪、冰等自然灾害的能力比高压输电设备差，因此要保证中低压配电网的安全经济运行，要求供电企业应做的工作很多，如果全部靠人工劳作，就让供电企业感到管理难度大而且消耗人力多。
5）对经济效益影响大。做好中低压配电网的管理工作，能够做到少发生事故，合理安排计划停电，减少停电。做好中低压配电网及其设备的运行、维护工作，能提高设备利用率，减少损坏，降低网损和供电成本。
）直接影响社会效益。提高向用户连续供电的保证能力、提高电能质量，能直接影响用户的经济利益、生活质量以及文化艺术的享受程度乃至社会的稳定。
1.2 10kV配电设备维护和运行管理
10kV配电设备包括10kV架空和电缆线路、环网柜、开闭所、柱上开关等，设备维护和运行管理一般由供电公司的二级机构配电工区专门负责。
按规程要求，对10kV配电设备每一个月巡视一次，实际上很难做到。其结果是，配电设备的运行情况得不到及时掌握，问题设备无法及时发现并检修。当事故发生以后，一般需要由用户通过95598电话反映到供电分公司，95598客服中心下传工作单到配电工区，配电工区再派人员到现场排查故障。为了做到修理快、恢复送电快，关键决定于查找故障点的速度快不快。现在的常规做法依旧靠人工查找，即每次发生事故后要派出十几人甚至几十人，沿整条线路（包括分支线和所带中压用户）全面巡查，往往一查就是几个小时才能找到。尤其是事故最常发生在狂风暴雨之夜，查找起来困难就更大。
1.3 配电变压器和配电房的维护和运行管理
无论在城市还是农村，由10kV中压配电网给广大的380/220伏低压用户供电，主要的还是经过公用配电变压器（简称公变）。在农村和乡镇，以安装在用电杆塔上的台变为主，在城市，箱变越来越得到普遍的应用。
供电公司只负责对公变和公变配电房（包括箱变）的维护和运行管理。专变和专变配电房（包括箱变）的产权归用户自己所有，维护和运行管理也由用户自己负责。一般，专变配电房有专人值班，比较大的专变配电房，还装有自动化监控系统。
配电房的维护和运行管理由二级供电所（如区供电所、乡镇供电所）负责，二级供电所又设有专门的检修班和操作班。按规程要求，对公变、箱变和配电房每一个星期巡视一次。一般的县级城市，公变、箱变和配电房的数量在1000以上，日常维护、检修的工作量非常巨大，很多地方委托专业公司代为维护。代维公司负责对公变、箱变和配电房设备的日常维护、检修并定期给供电所提供日常报告。代维公司的出现，反映了社会专业化分工的趋势，同时也反映了对公变、箱变和配电房等配电设备安全稳定运行要求的提高。
2 配网自动化系统实现模式
2.1 配网自动化系统通信方案
通信组织方案在技术上必须能满足配网自动化的基本要求[1]，此外还应考虑经济性和安全性原则。
1）一些配电站，可能具有多余的远动通道，如有线专用通道、载波通道、光纤通道等，应尽量利用已有通信通道。
2）在经济性允许的情况，可以考虑新建有线专用通道、载波通道、光纤通道等。
3）在上述两条都不满足的情况下，可以采用GPRS/CDMA无线公网通信方式。该通信方式对杆上开关、环网柜、开闭所、配电变压器的监控终端都能适用。
4）对于开闭所DTU，也可以采用Internet宽带接入通信方式。但是Internet宽带接入通信方式存在着安全性的问题，只能谨慎采用。
2.2 GPRS通信方式的应用
2004年以来，GPRS通信方式在电力负荷管理系统中得到了成功的应用[2]，目前全国所有省的电力负荷管理系统都已经成功应用了GPRS通信。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个或所有数据采集点的数据，GPRS应用于配网自动化系统在技术是可行的。
但是，GPRS毕竟是公共网络，GPRS通信的可靠性、实时性和安全性不能完全得到保证。基于对GPRS通信不利因数的考虑，对需要实现YK功能的RTU/FTU，应谨慎使用。
另外，我们把基于GPRS通信方式的配网自动化系统定位为一个准实时系统。
1）在大多数情况下（或者对大多数监控对象），配网自动化系统是一个实时系统，达到调度自动化（SCADA）系统的实时性指标。从一个时间段来说，一个监控终端在大部分时间是实时在线的，从一个时间点来说，大部分的监控终端是实时在线的。
2）在线状态下，终端的状态量变化信息、告警信息可以在3秒左右的时间里立即反映到主站系统来；主站的YK命令也可以在3秒左右的时间里下
发到终端。但是在GPRS通信连接刚好掉线的情况，终端的状态量变化信息、告警信息的上传、主站的YK命令的下发可能要延时12分钟才能完成。
3）考虑通信费用的节约，系统也可以有意采用按一定时间间隔通信的方式，或者在一段时间主动处于离线状态。
4）由于GPRS网络故障的原因或者是某个地区通信拥堵的原因，个别终端在一段时间被动处于离线状态。
基于GPRS的配网自动化系统定位于准实时系统，但是作为配网SCADA系统，历史数据的完整性是必须保证的。因此，必须考虑配电监控终端的历史数据存储功能。
对于调度SCADA系统，主站计算机系统和变电站RTU（或者综合自动化系统）之间有专门的通信通道，认为通信通道是永远可用的，调度SCADA系统的曲线数据（一般为5分钟一个采样点）和报表数据（一般为1小时/1天一个采样点）是由主站计算机系统直接采样存储来完成的。
但是对于基于GPRS的配网自动化系统，GPRS的永远在线不一定100%能得到保证，主站计算机系统直接采样存储历史数据的方式就有可能造成曲线数据和报表数据等历史数据的不完整。
2.3 配电房综合监控解决方案
一个配电房包括10kV中压开关房、380V开关房，对两者的监控统一考虑。ECM智能通信管理单元安装于10kV中压开关房，实现和主站系统通信，通信方式支持专用通道、载波通道、光纤、GPRS方式。
ECM智能通信管理单元汇总现场监控设备各种保护、测控装置及智能设备的数据，采集电气量、非电气量，如断路器及刀闸位置信号、故障指示器信号、电流、电压、功率信号、环境温度、湿度信号等，并将数据按照一定的要求上送主站系统；同时接受主站系统下发的遥控命令完成对现场各种设备的控制。
ECM和现场监控设备的通信支持485现场总线、短距离无线通讯等多种方式。在10kV中压开关房，ECM和LPC低压线路综合测控装置集中安装，而且LPC数量较少，采用485现场总线方式通信。
由于ECM位于10kV中压开关房，而380V低压开关房的YDJ400低压监控终端分散安装，且数量较多，ECM和YDJ400采用短距离无线通讯方式。
10kV中压开关房监控范围包括10KV进线的断路器位置、故障指示器状态，三相电压、电流、功率等交流电量，配电房的环境温度、湿度检测、烟感检测，移动物体检测及门禁系统。实现方案：ECM智能通信管理单元 +LPC低压线路综合测控装置。
380V低压开关房的监控范围包括全部380V出线的断路器位置、故障指示器状态、三相电压、电流、功率等交流电量，以及开关房环境温度、湿度检测、烟感检测，移动物体检测及门禁系统，变压器温度等。电气监控采用YDJ400低压监控终端实现。YDJ400终端采用独立电源供电方式，工作电源从变压器低压侧出线端（出线熔断器上端）取得，采集出线熔断器下端的电压量，根据有无电压实现虚拟YX功能。
YDJ400采用完全分散的方式，一条380V线路对应安装一台YDJ400低压监控终端。ECM和YDJ400低压监控终端采用短距离无线通讯方式，因此没有任何电缆需要拉接。
3 结束语
本文提出的配网自动化系统实现模式以及具体的实现方案，已在多个供电公司得到应用。系统以YDJ-5000 SCADA系统为总体解决方案，通信方式根据实际情况采用光纤和GPRS，配电房综合监控解决方案采用ECM智能通信管理单元和LPC低压线路综合测控装置、YDJ400低压监控终端。
参考文献：
[1]陈堂、赵祖康等，配电系统及其自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2]张虹、陈堂，GPRS技术在电力负荷管理系统中的应用，江苏电机工程，200 （25）：11.
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发表于 2020-5-27 18:53:12
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