配电自动化专项规划

概述

随着我国社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，用户对供电可靠性和供电质量的要求也不断提高。供电企业通过配电自动化系统建设，可以减少停电范围，缩短停电时间，改进供电质量，提高供电可靠性，提高供电能力，降低配电网损。配电自动化系统是配网调度人员实施配电网监控、事故处理、可靠性分析、运行统计和业务培训的有效工具和重要手段，配电自动化系统的实施可以进一步提高配电网运行管理水平，减轻运行人员的劳动强度，提高劳动生产率，最终达到提高供电企业经济效益和社会效益的目的。

随着通讯技术、信息技术和自动化技术的发展，配电自动化系统日益成熟，通过对十多年国内外配电自动化建设经验教训的总结，供电企业对配电自动化建设有了更深刻的认识，并归纳出了五种建设模式：简易型、实用型、标准型、集成型、智能型，国家电网和南方电网公司近年来分别推出了一系列的配电自动化相关标准和规范，IEC 61970/61968等国际标准在我国的应用也逐步深入。2009年开始国内在智能电网发展趋势的推动下又开展了新一轮的配电自动化系统试点，并已取得了初步成效。

目前国内的县级电网都属于配电网范畴，县级供电企业一般承担了110kV /35kV高压配电网的调度管理，同时承担城镇10kV中压配电网的运行管理。县级中压配电点：城镇人口密集负荷高的区域以环型供电方式为主，城郊和乡村采用辐射型供电方式为主，馈线自动化实现的方式可以综合电流型和电压型两种模式。

基本思路

配电自动化方案制定的基本思路：

（1）配电自动化系统设计应在电网规划的基础上，根据当地的实际供电条件、供电水平、电网结构和用户性质，因地制宜的选择方案及设备类型。

（2）重要用户多，负荷密度高，线路走廊资源紧张，用户对供电可靠性较为敏感的区域是首期实施自动化的区域。在实施前必须经过电网改造，使供电半径趋于合理，网架和设备得到加强。

（3）负荷密度小，虽经改造但网架结构薄弱，线路间不具备互连但具有发展潜力的区域，应按自动化目标规划，视条件分步实施。

（4）配电自动化系统的建设必须首先满足配电自动化基本功能，在条件具备时可以考虑扩展管理功能。

（5）配电自动化通讯建设应与调度自动化通讯、集中抄表系统通讯等结合起来，并考虑今后的发展留有裕量。

（6）主站系统设计应遵循各项国家和行业标准，具有安全性、可靠性、实用性、扩展性、开放性、容错性，满足电力系统实时性的要求，具有较高的性能价格比。

配电自动化现状

通讯网以县调为中心，光纤网络辐射10个供电所8个变电站。结合原有载波通讯实现我旗范围内的自有5座变电站及代管3座变电站的所有通讯，实现了以太网、调度电话、MIS系统等模块的通讯。

电力通信光网络基本建成，以155M为主。

主要传输网：电力公司的传输设备以华为为主，其中调度大楼现有3台华为PCM，2台华为光设备。110kV变有载波通讯。

通信存在的问题

（1）新建城关站建成后，以太网接口与光口板不足，需要增加汇聚以太网板及光口板。

（2） 110kV变与县调度无光设备，已载波设备为主。 配电自动化系统应用现状

电力公司配网调度自动化基础薄弱，目前尚无配电自动化主站系统和子站系统。配电网中环网柜、分支箱，落地式开关大多数没有预留自动化接口，环网柜中不具备有CT、PT、及电动操作机构。

目前已计划于2011年对1回线路进行配电自动化改造。方案设计中将对大用户区域内1回出线实现馈线自动化功能。

电力公司目前与配网相关的应用系统有营销管理系统，GIS系统。

配电自动化规划方案

在分析配电网现状及其他城市配电自动化建设经验的基础上，制定了统一规划、分步实施、稳扎稳打的建设思路。首先建立坚强的10kV配电网络和具备自动化功能的一次设备；其次建设配电监控管理小系统，借助配电监控小系统的管理，完善网络的基本图形、建立数据资料库，提高电力公司配电生产管理的效率和水平。

馈线自动化和小系统组合的方式具体包含以下两方面内容: （1）建设以电压型为基础的馈线自动化系统，利用RTU自身所具有的智能化检测功能，与开关设备配合，共同完成故障区段的隔离、非故障区段的恢复供电。并且利用站内故障区段指示设备，通过计算站内断路器合分闸时间，判断出故障区段并通知运行人员检修。这一阶段的特点是：无需通信系统，利用杆上设备自身智能化功能就能够完成架空系统配电自动化的基本功能。这一阶段的完成，可减少停电区间，缩短停电时间，提高供电可靠性，实现了馈线自动化的基本功能。

（2）在实现馈线自动化的基础上，同时建设简易实用的配电监控管理主站小

系统，实现对馈电线路自动化开关的遥信、遥测、遥控功能，达到提高管理水平、为用户提供完善的服务、降低运行费用和运行人员劳动强度的目标 配电自动化一次设备和终端配置方案

主干线路推荐具备就地故障隔离功能以VSP5开关及配套设备构成的电压—时间型配电自动化成套设备，支线线路推荐采用具备自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障的用户分界负荷开关及配套的控制器。

主干线路上的设备具备利用设备本身的智能功能来实现自动隔离故障区段、非故障区段自动恢复供电的馈线自动化功能，通过在主线路采用VSP5开关设备进行合理分段后，设备可以自动实现线路故障的隔离和非故障区段的供电恢复，快速实现减少停电区间、缩短停电时间的要求，提高区域供电可靠性；支线线路上的设备可以自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障，可以有效地减少支线线路及用户设备故障引起主干线路上的停电，从而大大提高供电系统供电的可靠性。

设备基本构成和技术参数

本方案采用的配电自动化设备由以下设备构成： 真空自动配电开关：FZW28-12/630（VSP5）； 电源变压器： SPS2-10/220 一体化遥控终端： D23PD/A

各设备应用于配电自动化的基本特点如下：

真空自动配电开关FZW28-12（VSP5）采用真空灭弧室灭弧、SF6气体外绝缘结构，引出线采用密封电缆头结构，外带连接绝缘导线，具有体积小、免维护、安装方便等优点。开关具有手动、电动两种操作方式。在手动方式下，开关可以由操作人员在现场手动操作实现合、分。在自动方式下，开关在电网来电或RTU发出合闸命令时，自动合闸；在电网掉电时无压释放，或RTU发出分闸命令时分开；在遇到故障时，RTU自动闭锁，使开关处于分闸状态。

开关内置三相测量CT，变比为600/5A或1A，精度0.5级，可以满足今后升级时计测的需要。

电源变压器SPS2-10/220的主要作用是为开关和控制器提供操作电源和检测信号以及满足将来计测的需要。这种供电方式可以避免户外控制器采用蓄电池作为供电电源所带来的维护和蓄电池性能不稳定的弊端。每组PT包含一个单相PT，安接在电源测。

一体化遥控终端单元RTU 具有智能化故障查寻、就地隔离功能和远方通信功能。RTU产品设计严谨，工业化程度高，结构具有全免维护特点，采用全密封镀金航空接插头，性能优越。

RTU既有远方通信功能又自带就地保护功能，可以实现就地手动操作和远方控制操作。

其就地保护功能包含了时限顺送/逆送功能：时限投入、时限锁定、 瞬时加压锁定、两侧电源锁定；设备用于分段点和环网点功能可选功能。

其远方通讯功能可以实现“四遥”： 遥控：开关的“分”、“合”控制；

遥调：X时限设定、模式设定（分段或环网）；

遥信：开关状态、RTU状态、开关两侧电源情况等； 遥测：开关两侧电压、相位差、三相电流。 设备应用原理

本方案推荐设备的工作原理是基于电压—延时方式。

对于分段点位置的开关，在正常工作时开关为常闭状态。当线路因停电或故障失压时，所有的开关都打开。在第一次重合后，根据控制器设计的延时设置，线路分段一级一级的投入，直至投到故障段后线路再次跳闸，故障区段两侧的开关因感受到故障电压而闭锁。当站内断路器再次合闸后，正常区间恢复供电、故障区间通过闭锁而隔离。

对于联络点位置的开关，在正常时感受到两侧有电压时为常开状态，当一侧电源失压时，该联络开关开始延时进行故障确认，延时时间整定值为故障侧线路完成对故障确定并闭锁的时间。在延时时间完成后，联络开关投入，后备电源向故障线路的故障后端正常区间恢复供电。

一条馈线上的杆上设备与变电站内的出线断路器配合，通过重合闸后各开关控制器检测的两侧电源状态，来决定管理区段是否故障、控制器是否应当闭锁，再通过计算断路器从合闸到分闸的时间间隔来计算出引起线路跳闸的线路区段，由站内的故障指示设备指示出发生故障区段，通知运行人员检修。通过这种方式，

线路实现了故障区段的隔离、非故障区段的供电恢复，并迅速通知站内人员故障发生区段，进行电力恢复。

图为环网供电的故障隔离过程。

图 环网供电的故障隔离过程

图所示手拉手线路为例，CB1、CB2分别为线路站1和站2的出线断路器，线路上分别安装了开关PVS“B”“C”“D”“E”“F”“G”，其中除作为联络开关的“E”为常开开关外，其余在正常工作时为常闭。这些开关的控制器具有延时设置键，根据线路的状况，分别将“B”“C”“D”“F”“G”的控制器延时设为7s、7s、7s、7s、7s，表示当各级开关在感受到一端来电时，通过上述的延时时间完成关合，而环网点开关“E”的控制器延时时间设置为45s。

下面给出了当线路c区段发生短路故障时，整条线路的工作过程。

（1）在正常状态下，CB1、CB2和除PVS“E”以外的所有开关均关合。 （2）假设当故障发生在c段，因短路引起断路器CB1跳闸，PVS“B”、PVS“C”、PVS“D”因失压而同时断开。这时，PVS“E”的控制器因感受到一侧掉电而开始计数。

（3）断路器CB1经过延时后重合闸，开关顺序延时关合至PVS“B”。 （4）当关至PVS“C”时，因再次关合短路点引起线路再次跳闸。这时，PVS“C”和PVS“D”因感受到其区间故障而锁扣。

（5）CB通过再次重合闸，顺序延时将正常区间恢复供电。

（6）环网点开关PVS“E”在计时过程中始终未感到一方的供电，因此，在经过一定的延时后，关合PVS“E”，由CB2给位于故障区间后端的正常区段d。

通过上述工作方式，系统完成环网结构的供电恢复。 设备与变电站断路器重合闸配合原则及实现方式

本套设备与站内出线断路器实现二次重合闸配合使用，第一次重合闸，判定故障区间开闭所故障线路前后开关，第二次重合闸恢复故障前端正常线路的供电。同时因为控制器有一个3.5秒的故障确认时间，故重合时间一般设定为5秒，大于3.5秒的故障确认时间。特别说明：应用该套设备时并没有比常规方式多进行了一次重合，其第二次重合是恢复送电的过程，相当于常规方式第一次重合失败后派人修复故障后恢复送电的操作。 馈线自动化设备布置与应用

本次馈线自动化改造实施范围是将四子王110kV变电站和城关35kV变电站手拉手联络的线路进行合理分段，将线路按照1.5km处安装一台分段开关布置，达到快速实现减少停电区间、缩短停电时间的目标，有效地减少主干线路上的停电范围。

馈线自动化设备布置方案

馈线自动化及通信建设是配网自动化建设的最重要组成部分之一，相当部分工作需要线路停电才能施工。因此馈线自动化及通信建设宜考虑统一规划、分步实施的总体原则进行规划设计和建设。

城4线城1线城关35kV变电站城2线城3线FD12FD13FD14FD15FD3FD6FD11FD16FD17FD10FD18FD2FD5FD9FD19FD20FD1FD4921乌兰花线FD7FD8FD21FD22923线分段开关四子王110kV变电站922南梁线联络开关 图 配电自动化改造接线示意图

馈线自动化设备与配电监控管理小系统通信方案 通信设计原则

(1)开放性：配电监控管理小系统及系统设备均应具有标准的通信接口及多种标准的通信规约，可以与各种终端设备、通信设备实现无缝连接。通信系统能随配电监控管理小系统功能变更、电力线路调整而方便的扩充和升级，并能适应以后配网自动化系统大规模扩展及与其它网络的互连；

(2)先进性：采用目前国内外配网自动化工程实践中最先进、成熟，适合国情、适合具体应用的通信技术；

(3)经济性：采用具备尽可能高性价比的通信方式与通信设备；

(4)兼容性：可随着城市电力容量的扩展、改造而方便的进行调整，兼容不同的技术和各种通信介质，能与不同的国内外厂家的产品配套使用；

(5)可靠性：通信是自动化系统的神经，无论选择哪一种通信方式，可靠性都应该是首先考虑的问题。 通信设计

(1)建设方案

对于主干线路实现“三遥”功能的终端设备通信方式采用光纤自愈双环网方式。

图8-3为主站—终端用光纤双环自愈通信方式的示意图。

图8-3 主站—终端用光纤双环自愈通信方式的示意图 (2)通信配置 表8-1 通信配置 序号 1 2 设备名称 通信光缆ADSS（12芯）/ GYFTY（12芯） 光Modem 配电监控管理主站小系统配置方案 总体目标

实现电压型线路故障快速定位。区馈线自动化监控管理系统作为四子王旗电力公司配电设备的监控、管理中心。实时监控SCADA功能，实现配网设备的监视和控制。该系统能够实现配网故障检测分析处理，实现调度辅助决策。该系统监视设备运行状况，动作时发出告警和短信，根据变电站开关变化SOE，计算电压型线路的故障区间，给调度和维护人员提供设备异动信息，方便快速处理问题。

电力公司配电监控管理系统软、硬件采用成熟、标准、先进的方案和产品，系统具有开放性、安全性、可集成性和易维护性，能够与将来配电自动化系统接口，避免重复的接入和调试。配电监控管理小系统采用单机结构，配置1台无线通信服务器和1台监控主机，以及短信模块、网络交换机、防火墙等设备。 主站小系统实现功能描述

(1)SCADA系统功能 数据采集

与终端（FTU）通讯，支持多种规约。实时采集开关设备的遥测、遥信等数

据。具体包括：

遥测量（有功，无功，电压，电流，温度，功率因数等）； 遥信量（开关，保护信号，远方、就地状态等）； 终端记录的SOE事件信息；

采集其他自动化设备及其它计算机系统通过计算网络传来的非实时数据。具体包括：

GPS系统时钟同步信号

采用动态通信规约库，支持国内外通用的各种通信规约，支持非通用通信规约的开发扩充。常用规约：

新部颁CDT规约（DL451-91） IEC101接收/转发规约 IEC-870-5-104

支持全双工方式通讯，传输速率300，600，1200，2400，4800，9600bps可选。

支持以太网络通信方式接入配电自动化设备

能够接收处理不同格式的遥测量，遥信量，电度量，并处理为系统要求的统一格式。

能够接收处理FTU记录的SOE事件信息并可按照时间顺序显示 能处理对配电设备的遥控、遥调等下行信息。 具有通讯过程监视诊断功能，能够： 具有通道中断报警功能 显示相应通信规约报文 显示通道运行状态

具有与GPS设备接口，实现与卫星时钟（GPS）的对时。 数据处理 遥信处理

可对每个遥信量进行逐个定义，用汉字表示开关、刀闸名称 开关状态人工置数 可对遥信进行取反 遥测处理

遥测工程量转换 越限报警处理 遥控和遥调

可对各FTU接入的开关正确控制； 遥控和遥调具备权限设置；

操作使用对话框进行，操作过程安全可靠。

遥控操作时，可以要求核对设备的相关辅助信息；

主站向FTU发出的所有遥控命令都在显示画面上操作。遥控操作的每个步骤完成后，自动记录操作过程。记录内容包括：遥控对象名称，操作员名，遥控性质，命令发出时间，遥控执行结果等信息；

对遥控操作过程中的系统信息或操作信息具有储存、打印、查询功能。 控制过程主要由调度员人工启动，可以在单线图上进行，也可以在相应的设备列表上进行。

告警处理

事故时声光或语音报警等；

当越限告警时，可通过报警窗口显示，并根据需要打印记录； 各种事项告警。 事件顺序记录(SOE)

事件顺序记录（SOE）以毫秒级时标记录线路开关或继电保护的动作，它们由变电站或配电终端设备形成，传送至主站。主站将接收到的事件顺序记录保存在历史事件库中。主站系统提供历史事件浏览工具，可按照厂站、时间等显示或打印事件顺序记录，供调度人员按照设备动作的顺序分析系统的事故。

SOE记录包括日期、时间、厂站名、事件内容和设备名，主站系统按照设备动作的时间顺序，将SOE记录保存到历史数据库中。

人机联系子系统 统一的窗口风格；

可灵活设计系统监控画面；

显示的画面类型：配电系统图、站端接线图、曲线图、棒图、系统配置图、用户自定义的各种画面等显示形式。

显示内容

遥测、遥信（开关、保护信号等）等；

操作员执行的所有操作都应严格受到权限的控制，没有相应操作权限的操作员无法执行相应的操作。

时钟同步

主站系统定时或人工与各测控终端对时。 短信告警功能

系统在收到用户分界开关变位、零序接地、相间保护动作信号后，能够以短信形式通知相关人员。

短信通知按照权限来设置，可按照设备、出线、变电站为单位，进行短信通知的设置，可设置多个电话号码。

短信通知的内容包括：时间、设备名称、信息类型、信息动作种类（合、分、动作、复归等）、线路设备维护人员电话等。

具有短信模板设置功能，可按照设备类型进行短信模板编辑设置。 (2)实时数据管理功能

可查看所管理的用户分界开关模拟量、遥信量、参数等； 模拟量显示名称、原码、工程值、系数等信息； 遥信量显示名称、原码、取反标志等信息； 参数显示名称、参数值等信息； 可以读取设备运行参数，并修改；

可以修改设备系数、取反等相关信息； 可进行遥控、对时处理。 (3)历史数据管理功能

把遥信变化信息、SOE信息、遥测越限信息，保存在历史库中； 系统可对这些信息进行查询、统计分析，导出EXCEL、打印；

按照名称、编号、终端地址、事项类型、事项时间等，对事项进行查询统计，并导出报表和打印；

统计用户分界开关动作次数，可按设备、动作类型等分类查询统计。 (4)设备录入维护功能

提供灵活的设备录入工具，维护设备资料，包括：设备名称、设备所属区域（供电公司、变电站、线路）、设备出厂编号等；

可维护设备通信的相关参数，包括：设备电话号码、链路地址、通信规约、连接主站IP、端口号等；

可维护接入终端类型，支持不同厂家的FTU设备； 可维护遥信、遥测、参数等名称信息；

提供不同的通道、终端、设备查询方法，列表显示维护的设备信息。 硬件及软件配置方案

图 系统结构示意图

(1)硬件及软件配置要求 监控主机

完成接入所有的配网终端的规约处理和数据采集，实现人机界面、数据处理、短信转发等SCADA功能。采用一台商用PC计算机来完成。

表 监控主机技术要求 CPU 操作系统 内存 时钟速度 硬盘 网络接口 1个Intel酷睿双核CPU WINDOWS操作系统 4G 大于2.66GHz 大于160GB 2个100/1000M网口 无线通信服务器：完成无线模块登录、监视处理，负责无线通道的建立、维护，转发监控主机和配电终端数据。采用一台商用PC计算机来完成。

表 无线通信服务器技术要求 CPU 操作系统 内存 时钟速度 硬盘 网络接口 1个Intel酷睿双核CPU WINDOWS操作系统 4G 大于2.66GHz 大于160GB 2个100/1000M网口 网络设备：由两台交换机和一台防火墙组成，完成网络交换接入。还配置一台短信模块，负责发送短信。

交换机采用CISCO2960交换机，防火墙采用国产设备，选用H3C公司的防火墙，短信模块采用标准GSM的MODEM。

(2)硬件配置方案

表 网络设备硬件配置方案 序号 1 名称 型号及主要技术参数 数量 1台 PC计算机或工作站，Intel双核CPU，4G内存，160G通信及采集服务器 硬盘，2个网络接口， 集成声卡、显卡，DVD－ROM，22寸液晶显示器。 PC计算机或工作站，Intel双核CPU，4G内存，160G2 3 4 监控管理工作站 短信模块 交换机 硬盘，2个网络接口， 集成声卡、显卡，DVD－ROM，22寸液晶显示器。 四信FH1003短信模块 CISCO 2960-24TT H3C SecPath F100-S（100-240VAC） 防火墙（吞吐量100Mbps，不少于4个100M电口（2内网、2），包过滤，NAT，用户认证，日志审查，入侵检测） 1台 2台 1台 5 防火墙 1台 (3)软件配置方案

表 软件配置方案 序号 1 2 3 4 5 6 7

名 称 数据库 操作系统 型号及主要技术参数 SQLSERVER2000数据库软件 Windows XP SCADA功能软件 无线通信功能软件 短信转发功能软件 监控管理应用软件 设备维护功能软件 数量 1套 2套 1套 1套 1套 1套 1套