配网自动化设备在非洲电网的实践应用

陈海权

（中国水利水电第一工程局有限公司 吉林省长春市 130000）

1 非洲城市配网存在的问题

以埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴为例，阐述非洲新兴城市的配电网主要存在的问题：

（1）设备陈旧，容量不足。老城区的配电设备都已运行多年，设备使用年限较久，随着负荷的日益增大，很多设备存在过负荷运行的情况，变压器的损耗增大，进一步加剧了负荷过载；同时系统中的配电线路存在老化现象，绝缘降低，这对配网的运行是极不安全的，使得供电中断经常发生。

（2）配电网络不规范。配网线路不规范，架空线路不断扩张，容易造成短路，供电可靠性低；网络中缺少环网柜等隔离设备，设备或者线路发生故障时停电范围大。同时，由于高压变电站规划不合理，导致很多中压配电线路距离过长，末端压降降低，严重时有些电器设备无法正常使用，同时线损大，造成资源浪费[1]。

（3）配电系统缺少无功补偿装置。配网中负荷波动大，电压不稳定，由于缺少无功补偿装置，缺少无功支撑，无法提供系统需要的无功补偿，所以无法维持电压稳定，供电可靠性差。

（4）三相负荷不平衡。配变三相负荷不平衡的情况普遍存在，影响变压器出力，损耗增加，严重的时候存在变压器烧毁的情况。

（5）缺少自动化设备。由于缺少自动化设备，运行人员无法获得配电主要设备的运行参数，无法获知设备的运行情况，无法掌握整个配电系统的实时数据。

2 非洲城市配网改造升级的步骤

根据非洲城市配网存在的问题，分以下几个步骤升级配网系统，提高供电可靠性：

（1）将老旧配电变压器，容量偏低的配电变压器更换升级成容量大的变压器。

（2）将载荷低的线路，老化的线路更换成载荷高的线路导线。

（3）在重要节点安装环网柜并配置DTU 等自动化终端设备，满足环网柜数据采集上送。

（4）在供电距离较长的线路的重要节点安装无功补偿装置并安装FTU 终端设备，在重要联络线上安装重合器。

（5）安装通讯网络，在重要的环网柜站点间安装光纤网络，偏远的地方采用租用GPRS 公网传输数据。

（6）安装配网自动化系统，实时监视全网运行状态，并预测潮流，优化运行方式，合理规划电网扩容，提高供电能力。

（7）实现配网自动化的高级应用，逐步实现馈线自动化，提高供电可靠性；实现GIS 地理信息系统的维护，方便运行人员进行系统维护和扩容；实现配网规划软件，方便配网系统的后续规划。

3 配网自动化设备的主要作用

以埃塞俄比亚城网改造项目为例，说明配网自动化设备在配网改造升级项目中的主要作用：

3.1 改造配网中的环网柜，安装DTU，提高自动化水平

环网柜安装DTU 终端，将环网柜各个间隔的运行参数实时通过RTU 规约采用微波或者GPRS 的通讯方式传送到配网自动化主站，用于配网自动化高级应用软件分析的数据来源，执行来自配网自动化主站的分闸或者合闸命令；DTU 还配置了保护功能，当被保护间隔发生故障时能够快速切除故障；安装了DTU 的环网柜，大大提高了系统的智能化，为系统稳定运行提供实时的数据，使运行工程师在主控室SCADA 系统中监视和控制环网柜，大大提高了系统运行的便捷性、高效性；当故障发生时，环网柜可以快速切除故障，保证非故障区域的正常供电，提高了系统的可靠性；DTU能够使环网柜的开关实现远程控制操作，这是馈线自动化的基础和实现的必要条件，提高了系统的智能化水平。

3.2 安装FTU设备，提高自动化水平

改造柱上开关、分段开关，安装FTU 设备，实时采集开关的运行数据并上传到配网自动化系统，执行配网自动化系统下发的分合开关的命令，FTU 设备的安装，能够通过配网主控制室对开关进行分合，满足运行工况的切换。

3.3 安装自动无功补偿设备，提高供电可靠性

安装无功补偿装置并安装FTU 设备，采集数据并上传到配网自动化系统；控制室运行工程师可以远程监视电压水平，无功情况并能够远程操控FTU 实现无功补偿装置的自动投切，提高了供电可靠性。

3.4 安装智能电表，提高智能化水平

安装智能电表，通过GPRS 无线通讯的方式上传到配网自动化系统中，用于计量统计，同时计量数据也是线损软件计算所必需的，系统规划软件也需要计量数据，智能电表的安装提高了系统的智能化水平。

3.5 安装就地重合器，提高供电可靠性

安装就地重合器，在重要的联络线上安装就地重合器，不需要配电主站的控制，也可不需要通信，在配电网发生故障时，通过开关动作时序配合隔离故障区域，恢复非故障区域供电，在有通信时上报处理过程及结果，大大提高了供电可靠性。

3.6 安装故障指示器，提高供电效率

安装故障指示器，故障指示器主要用在环网配电系统中，特别是大量使用环网负荷开关的系统中，如果下一级配电网络系统中发生了短路故障或接地故障，上一级的供电系统必须在规定的时间内进行分断，以防止发生重大事故。通过使用故障指示器可以标出发生故障的部分。维修人员根据此指示器的报警信号迅速找到发生故障的区段，分断开故障区段，从而及时恢复无故障区段的供电，可节约大量的工作时间，减少停电时间和停电范围。

3.7 安装配网自动化系统，提高系统的自动化水平

（1）数据监视与采集功能（SCADA）；DTU、FTU、智能电表等终端设备将数据通过通讯设备上传到控制中心，实现配网自动化的SCADA 功能；运行人员可以通过SCADA 的数据监视功能，根据潮流分布情况实时调整运行方式，保证电网的稳定运行。SCADA 还具有历史数据存储、故障重现、事件记录、数据统计、操作权限管理等功能，大大提高了系统的自动化运行水平。

（2）实现地理信息系统功能（GIS）；GIS 系统是通过图形技术和数据库技术，将地理空间数据以及这些数据的特征，以一定的格式输入、存储、查询、分析和输出空间图形及其属性数据的地理信息系统。系统提供对配电网络内的各种设备、电网拓扑、配网线路的档案资料和工程图纸的编辑维护工具，可以方便的进行数据的录入、修改和增删。GIS 系统的应用，大大方便了运行人员进行系统的维护和拓展，提高了系统的智能化水平。

（3）实现线损统计和管理功能；系统通过采集的线路和用户的计量数据得出实际的线损数据；并根据拓扑结计算出理论的线损值。对于线损较高的线路，进行针对性的查找故障，对线路进行改造以及做好防止窃电的措施。线损统计软件的应用能够协助故障排查，提高配网系统的运行效率。

（4）实现馈线自动化功能，精确定位故障，减小故障停电范围，提高系统的可用性。馈线自动化DA 功能实现馈线故障的检测、定位、隔离与恢复，其基本功能是根据配电SCADA 系统采集的开关跳闸信息、保护动作信息和故障指示信息，对配电馈线上发生的故障进行实时分析和判断，并提出正确有效的停电恢复策略，帮助调度员准确确定故障位置，完成故障诊断，隔离故障区域，并尽量恢复非故障区域的供电，将故障损失降到最低。馈线自动化功能能够大大提高系统的供电可用率和经济性，降低因故障停电而产生的损失。

（5）实现电压无功控制功能，配网自动化系统通过FTU 投切电容器增减无功容量，提高供电功率因数，减少系统的损耗，减少中低压母线中的电压振荡，稳定电压，提高电压质量，提高系统的供电可靠性。

（6）设备资产管理系统，配网自动化系统集成资产管理功能，将系统中的设备进行分类登记并编入数据库，使运行人员能够根据一定的规则进行分类检索，方便运行人员对设备资产情况的掌握，能够及时识别出需要检查和退役的设备，提高生产效率。

3.8 配套电话报修系统，提高供电服务水平

该系统能够大大提高配电公司的服务水平，系统主要为客户提供故障报修的平台，通过拨打电话，即可申请报修，这种方式可以提高工作的效率，帮助客户更快的解决问题。在建立电话保修客户服务系统后，配网公司形成了新的客服体系，保证电力系统各项业务更加稳定的运行，提高服务质量，提高客户的满意度。电话报修系统可以提供更多业务，除了故障报修，还提供信息查询、投诉建议等，提高了系统的便捷性。

3.9 配网规划软件

配网自动化系统集成了配网规划软件，该软件可以提高电网建设的经济性、合理性，通过对长期历史数据的统计分析以及对实时运行数据的监测管理，同时利用采集的智能电表的电能计量数据进行动态分析，提出基于历史数据的规划模型，随着历史数据的积累和推演，配网规划模型也不断更新和升级。智能配网规划软件的使用能够大大提高配网扩容、升级和改造的规划能力，提前做好应对，保障供电可靠性；能够对扩容设备的选型配置合理的裕度，既避免选型容量不够，也避免选型裕度过大而浪费。同时通过规划软件缓解负荷不平衡的情况。配网自动化设备和系统能够大大提高城市配网的供电能力、供电可靠性，提高配网的运行管理水平，所以在城市配电网改造过程中一定要同步改造配网自动化终端设备以及安装配网自动化系统，这种方式将在城市配网改造升级项目中得到广泛的应用。配网自动化系统结构图如图1所示。

图1：配网自动化系统结构图

4 结束语

在实际的工程经验中，我埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴城市电网改造升级项目广泛使用了带DTU 的环网开关柜，安装了FTU 和智能电表等设备，配备了配网自动化系统，项目完成后使改造区域的供电可靠性得到了大大的提升。