0 概述
配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。
实际上，近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作，也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1]，故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟，不能满足对供电可靠性要求更高的用户，只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下，笔者单位与有关电力企业合作，在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明，系统功能和指标达到了设计要求，大大提高了配电网运行的可靠性，具有开创性意义。
1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标
该区共10km2，区内110kV变电站一座，目前投入31.5MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线，分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回，改造前为架空线路与电缆出线混合方式，中性点不接地；改造后全部以电缆排管方式引出，小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动，仅有遥测、遥信送往上级调度中心，通信通道为载波和扩频，备有商用电话。
拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是：
（1） 以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。
（2） 提高供电可靠性，达到“N-1”供电安全准则，供电可靠率99.99%。
（3） 建立配电监控系统，提高供电质量，电压合格率98%。
（4） 线路发生永久性故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。
（5） 实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。
（6） 同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能：
1) SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印；
2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电；
3) GIS地理信息系统功能；
4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能；
5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制，本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值，不在本系统中进行调压操作，但提供接入用户侧调压装置的接口，也可传达并执行上级配电中心的调压指令，并保留功能上的扩充余地。
2 对原配电网改造的主要内容
2．1 变电站综合自动化改造
由于该110kV变电站原有保护远动均采用常规装置，不具备联网、与用户变电室通信等功能，故首先对变电站进行改造，全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能，并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。
2．2 部分用户变电室改造
由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式，所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线，与上下家企业连成环网，出线均安装可以遥控的开关。
在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU，并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案，可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸，动作时间短，不依赖主站，对系统无冲击，避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。
2．3 接地方式的改变及接地电阻值的选择
改造后全部改为电缆出线，电容电流要比架空线路高得多，需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手，尝试了多个中性点接地电阻值，对系统的稳态和瞬时二方面进行计算，并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析，综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等，将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。
2．4 保护定值的调整
系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后，对原110kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整，上级500kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。
2．5 其他
少数企业原采用架空线路，这次统一改为排管电缆。此外，在小区内敷设了多模光纤的环网信道，既为配网自动化提供高速可靠的数字信道，又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。
由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源，以保证在配电网出现线路故障，导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时，仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源，故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。
3 闭环式配网自动化方案系统结构与功能综述
3．1 配电网监控系统的SCADA功能与系统结构
闭环式配网自动化系统SuperDMS-2100的SCADA功能与电网调度SCADA功能类似，具备完善的数据采集功能、监视功能、事件记录与报警处理功能、控制调节功能、系统管理功能以及通信功能等。
配电网自动化应用功能有配电网运行监视、配电网运行控制、配电网故障判别及诊断、在保护拒动情况下实现配电网故障自动隔离负荷转移及恢复供电、AM/FM/GIS、远方抄表、无功优化与控制等功能。
配电控制中心的计算机系统配置符合当前先进的水平，采用了主流机型，双以太网、双服务器、双前置机多人机工作站结构，大屏幕显示器和高速打印机。配电网自动化系统SuperDMS-2000软件的设计采用了面向对象的设计思想和软件工程的管理方法，各软件模块按功能对象划分，自成一体，接口简捷明了。系统具有标准数据库接口，符合商用数据库规范；具有网络支持；遵循开放式系统标准；具有广泛的兼容性和自由的扩展性，便于二次开发以及用户功能扩展和规模扩展而保护原有投资；很容易过渡到三层数据处理结构。系统基于客户/服务器体系结构，服务器负责数据维护和处理，并响应客户机的请求传送格式化的数据。客户机则负责提供用户接口，如图形、表格甚至声音、动画等。系统支持跨平台运行环境，可以和其他系统互联。
3．2 AM/FM/GIS功能
SuperDMS-2000的AM/FM/GIS是配电管理系统的重要功能之一。它是将地理学空间数据处理、计算机技术与电力系统相结合，为获取、存储、检索、分析和显示电力设备的空间定位资料和属性资料而建立的计算机化的数据库管理系统。其中AM为自动绘图，FM为设备管理，GIS是地理信息系统。AM/FM/GIS是配电管理系统DMS的基本平台，它以地理概念组织并涵盖了SCADA、LM、PAS等子系统。利用AM/FM/GIS集成DMS系统，建立统一的DMS数据库，为各子系统提供共享资料，从而减少资料的冗余度，保证资料的一致性，提供良好的全图形化的人机界面。它以电子化的地理图形为背景，生成显示输出电网结构图、发电厂变电站接线图、规划图等专业图形，支持导航、漫游、缩放、分块、分层等显示和查询方式；以地理信息的形式保存和管理电网资料；根据需求进行负荷预计、变电站选址、线路走向及优化、潮流计算、无功补偿、短路计算、可靠性计算等电网改造和规划方面的计算。
SuperDMS-2000 AM/FM/GIS的基本功能是对电网接线、配电线路和设备等的各种图纸资料进行综合管理，对变电站接线图进行管理，将线路和设备图纸资料等同馈线图结合起来进行综合管理，配电网运行维护管理，配电网停电复役管理和故障处理，配电网的规划和工程设计，以及多种统计功能网络互联功能。其在线应用主要在SCADA和停电管理方面，离线应用主要在设备管理、营业管理和规划设计方面。
SuperDMS-2100 AM/FM/GIS与专业地理信息系统相比较，更注重AM/FM和其他专业功能，尤其符合配电的实际应用。开放的系统结构能兼容多种操作系统和商用数据库平台，并且与通用GIS有着风格一致的界面。其突出的技术特点是具有高效的海量数据管理和实时多维图形显示能力，良好的网络协同作业环境，紧密地与实时监控系统融合，高速的分级浏览查询。可以方便地定义基本图形窗口、菜单结构、数据格式以及相应的函数库，完成各地理信息应用所需的公共数据管理和操作，通过点、线、多边形、文本、路网等数据结构描述图形数据，并以块和类的方式管理和组织图形数据。设备管理主要有参数管理、图形管理、统计查询、模拟操作、挂牌操作等。
3．3 其他DMS应用功能
Super DMS-2000的其他DMS应用功能主要有故障线路报警、自动隔离、供电恢复、网络重构、负荷管理、自动抄表、故障呼叫，能满足各类配电网的应用需求，其详细内容笔者将另撰专文论述。
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