配网自动化实施案例

昌平供电公司承担着9座110 kV变电站、7座35 kV变电站、23座10 kV开闭站小区配电室的运行检修工作，2005年地区最大负荷560 MW。昌平城区范围内涉及到昌平区政府机关、中国政法大学、石油大学、中关村科技园区昌平园等重要单位以及居民供电，停电将会造成重大的社会影响和居民生活的不便。目前昌平城区的配电网络以开闭站、电缆网供电为主，随着农网三期工程的实施，配电网络的一次网架逐步趋向合理，在此基础上，通过实施配网自动化可以提高供电公司对配电网络的管理水平，缩短故障处理的时间，提高供电可靠性。

1 昌平城区配电网络现状

昌平城区范围内部分开闭站的建设时间较早，受诸多因素的影响，存在着一些先天缺陷，开闭站电源结构不合理，存在开闭站的出线带有下一级开闭站的接线方式，保护很难配合，降低了可靠性。此外部分开闭站负荷太重，发生故障时不能满足N-1的要求，有的开闭站还是单电源，可靠性很低，故障查找困难，恢复时间长。

提高对故障的反映速度，迅速处理故障，及时恢复供电，是客户对供电公司的普遍要求。通过对一次设备改造并实施配网自动化系统，实现对配电网的监视和控制，从而缩短发现故障的时间，并及时得到处理，有效减少人员劳动成本，并且进一步满足客户对供电可靠性的要求，可以为企业创造巨大的社会效益和经济效益。

昌平城区10 kV供电电源分别来自昌平镇西部的110 kV水屯变电站和东部的110 kV龙山变电站。城区范围内共有19座开闭站、6座独立小区配电室、3座刀闸室和4条10 kV架空配电线路。19座开闭站当中有15座开闭站带配电室，开闭站的10 kV进出线、配电室的高压进出线和低压出线均为电缆线路。19座开闭站当中15座10 kV安装少油断路器配备电磁型保护，具有过流速断保护功能，其余4座开闭站10 kV安装真空开关，配备ABB的微机保护，具备过流速断保护功能。所有开闭站、小区配电室、分界室的信号均不具备任何监控功能。

现有的4条架空线路中的每条线路均与其他两条线路有联络，联络开关为柱上油开关。4条架空配电线路中的3条经过近几年昌平区政府投资实施架空入地改造，变成了电缆架空线混合线路，其中主干线均为电缆，线路原有分段柱上油开关也被电缆分支箱代替。

配电室的无功补偿设备老旧，补偿容量和电容器投切控制方式不合理。

昌平镇城区内开闭站、小区配电室建设时间比较久远，除政法开闭站是当时的北京供电局投资建设外，其余全部是客户集资建设。均为20世纪80、90年代建设，设备情况大致相同，受当时的设备制造水平和继电保护模式以及资金的限制，存在许多问题。许多站根据当时的设计规范进行的设计，没有自投装置，或者根本不能进行合环操作，倒闸需停电进行。

开闭站存在套开闭站的接线方式，保护方式很难做到上下级配合，发生过事故时越级到变电站的情况。除四个开闭站是近几年建设的以外，其余都是油开关，保护是电磁保护，GG1A开关柜。油开关还有SN10-10Ⅰ型，开关遮断能力小。直流系统大多也很陈旧。配电室低压主开关型号老旧，经过多年的运行，已经不能电动合闸，不能满足低压自投功能；低压电容器控制为接触器方式，控制器型号比较老，控制原理是按照功率因数作为判据投切，年久失修，现电容器已经无法投入使用；原低压柜设计是出线电缆需要串过TA接在出线母排上，但有些出线开关带几条电缆或有的电缆直径很粗，根本无法穿电缆，致使现在有些低压出线根本未穿TA，无法监视负荷情况等等。

除此之外，早期的电缆分界室还有负荷刀闸型（FN型负荷开关），架空入地时的户外开闭器和电缆分界室没有考虑到电动操作和预留远传通道。

2 配网自动化方案制定的原则

配网自动化系统的规划与设计，应综合考虑经济条件、负荷需求、技术水平，以及投资效益等因素，遵循下述原则进行。

配网自动化系统设计应在配电网规划的基础上，根据当地的实际供电条件、供电水平、电网结构和客户性质，因地制宜地选择方案及其设备类型。

重要客户多，负荷密度高，线路走廊资源十分紧张，客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，线路间的相互连接具备条件。

负荷密度小，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。

以辐射网络供电为主的区域，且未具备互联条件，为提高供电可靠性，可按就地智能化目标来规划并组织实施。

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

配网自动化通讯建设应该与调度自动化通讯、集中抄表系统通讯等结合起来，并考虑今后发展的裕量。

主站系统设计原则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。

3 配电自动化实现的目标

昌平城区实施配电自动化的目标，是建设一个高水平的现代化配电管理系统，通过实现配网正常运行及事故时的监测、保护、控制和配电管理，实施故障定位、隔离和自动恢复供电，实现提高电网供电可靠性，提高电能质量，提高城区配网整体的供电能力，减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行，实现配电网优化管理和提高供电服务水平。

实现对昌平城区配电网络的运行状况进行有效的监视和控制。

昌平城区内的开闭站、配电室实现遥测、遥信、遥控功能。根据SCADA和配电终端/保护的实时信息，城区配电网中发生的故障时，能够进行及时准确的分析和判断，及时隔离故障，并提出正确有效的停电恢复对策，以帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，尽量恢复非故障区域的供电，将故障损失降到最低。

对城区内箱式变和组合变进行监测，实现电压、电流、电量的实时采集，并对低压开关的位置进行监测。

信息共享：配网自动化系统可以与调度系统（SCADA）、地理信息系统（GIS）、管理信息系统（MIS）实现信息共享。

4 配网自动化系统实施范围

昌平供电公司配网自动化系统实施范围包括昌平城区的全部开闭站和小区配电室组成的电缆网，以及三条架空电缆混合线路，其中有19座开闭站、6座独立小区配电室、3座刀闸室和24台箱式变压器。包括对性能不能满足运行要求的老旧设备进行改造，对部分不能满足配网自动化要求的设备进行局部改造，建立适合配网自动化系统运行要求的通讯系统，建设一套主站系统和两套通信子站系统。

城区内的4条架空线路中有三条是架空电缆混合线路，此次自动化工程仅实施对其中的三条混合线路中的入地段的电缆网改造。纯架空线路本次工程不予考虑，待实施入地工程时结合考虑。

5 配网自动化系统实施方案

对昌平城区内19座开闭站加装DTU，DTU采集站内微机保护提供的电压、电流、开关分合状态、保护信号等，以及无功补偿装置信号和低压综控仪数据，通过通讯网络上传至主站，监控人员通过这些信号随时了解昌平城区配电网络的运行状态。对所有开闭站内的断路器实现遥控功能。

对昌平城区内21座配电室、24台箱式变和组合变（包括从开闭站、配电室、刀闸室、分界室所出组合变和3条架空线路架空入地改造时安装的组合变）加装配电变压器综合测控仪，采集电压、电流、电量、低压开关位置以及低压无功补偿等信息，并且能够控制电容器的自动投切。

对3座刀闸室，所有高压出线电缆加装电缆故障指示仪，利用DTU采集该信号以及电压、电流、开关分合状态等，并上传至主站，实现监控人员对刀闸室运行情况的实时监测。

为满足开闭站、配电室遥测、遥信、遥控功能的实现，要对部分不满足条件的开关、保护、直流电源、380 kV低压开关进行改造；对电缆分支箱可以从附近的组合变、箱室变引入电源，同时配备UPS。

配电室、箱式变、组合变的380 V低压进线开关位置信号采集必须使用开关辅助接点，同时终端采集装置对应此信号应加一定的延时、防抖设置。

昌平城区内新建配电设施，按照配电自动化系统的要求设计实施。农网三期新增26台箱室变以及教育路、永安路和石灰厂路架空入地工程，配网自动化终端装置在购置设备时配备，通讯方式在本系统实施时建设。

6 配网自动化系统整体结构

根据配电自动化规划，确定配电自动化的规模，最终建设成为功能相对完善的配电管理系统，这种统一设计，逐步实施的模式，要求配电自动化系统结构具有良好的可扩充性，以便于把每期的配电子系统以“积木”的方式“填加”到整个配电自动化系统中，因此在遵循统一规划分步实施的建设原则基础上，昌平城区配电自动化系统本期规模分为主站和终端两个层次，但具备扩展为三个层次的能力。

6.1 主站系统

主站从各个通讯子站和终端获取配电网的实时信息，从整体上对配电网进行监视和控制，分析配电网的运行状态，协调各配电子站之间的配网运行方式、负荷分配及故障处理，对整个配电系统进行有效的控制、管理，使整个配网处于最优的运行状态。

主站系统是整个配网自动化系统的核心，可以实现对配电网的实时监控，实现对变电站的监视控制，包括各变电站的遥测、遥信信息的采集处理，接收处理保护信息、电量信息及其它智能装置信息，对变电站开关、隔离开关、变压器分接头等实行分、合或升、降远端控制。

6.2 通讯子站层

通讯子站主要任务是作为以变电站为中心的区域数据交换中心，实现各种实时信息的上传下达。子站层单元实现相应配网区域的数据采集，并及时上传至中心（或区域）主站。

通讯子站系统主要提供通信功能，包括提供多端口、多类型接口，通信规约转换，提供维护接口。负责采集和处理来自FTU、DTU、TTU的正常运行信息和故障数据，与变电站内RTU或微机保护通信，采集所需站内信息，汇总各变电站及开闭站的信息，向主站转发；并接收主站对各配电终端的控制命令。

6.3 配电终端系统

主要安装在各开闭站、配电室、箱式变（组合变）、电缆分支箱，该层利用现代电子技术设计生产的配电设备，采集各种配电网的实时数据信息，并执行上级下发的控制命令，主要任务是负责对开闭站、配电室、箱式变（组合变）、电缆分界室等进行数据采集和控制，实现环网单元的数据采集、监控，将处理结果上报主站。