(国网大同供电公司 山西大同 037008)
摘要：近些年，电力行业发展不错。而随着我国配电网投资不断增长，以及智能电网建设的提速，配电自动化将迎来新一轮的发展机遇。配电自动化是一个庞大的系统，建设配电自动化系统属于一项规模庞大的工程。目前关于配电自动化的建设规模尚未达成统一意见，一些具体的技术问题还缺少经济可行性和可靠性分析。因此，有必要结合近年来配电自动化发展中的经验和教训，分析配电终端配置方式对配电自动化系统的经济性和供电可靠性的影响。
关键词：配电终端；配置方式；配电自动化；可靠性；经济性
引言
本文接下来介绍了配电自动化的概念、功能及配电终端在配电自动化中起到的作用，阐述了架空线和电缆配电终端安装位置的区别。分析了配电终端配置方式对供电可靠性和经济性的影响，得出在设计配电终端模块配置方式时，除了考虑供电可靠性和经济性外，还需要结合馈线的整体结构，并根据馈线故障率、人工故障隔离时间、故障恢复时间和供电可用率要求进行规划，为配电自动化规划设计提供了参考。
1配电自动化及其功能
1.1配电自动化的概念
配电自动化指利用计算机、通信及信息技术，将配电网实时运行的数据、电网结构设备、用户和地理图形等信息结合起来构成自动化系统，实现配电网运行及管理的自动化及信息化。
1.2配电自动化的功能
配电自动化的作用是通过故障快速定位、隔离及供电恢复，从而提高供电可靠性。配电自动化的主要作用体现在以下三个方面：(1)减小故障发生的概率通过对配电网进行实时监测，改变了以往的盲管现象，故障隐患可以被及时消除，从而减小配网故障发生的概率。例如，当监测到配电设备过负荷时，利用配电自动化系统，可以立即采取转供措施，从而避免配电设备损坏；通过记录的数据，分析瞬时性故障，发现配网绝缘薄弱点，及时安排消缺工作，避免出现永久性故障。(2)缩小故障处理时间当配电网发生故障时，若采取人工的方式进行故障定位和故障隔离，往往要花费几小时的时间。若采用配电自动化系统，可以在短短的几分钟定位故障点及恢复非故障区的供电。可见，采用配电自动化大大缩小了故障处理时间。(3)减少倒闸操作时间当设备检修安排计划停电时，需要进行负荷转供操作。若依靠人工到现场对环网柜和柱上开关进行倒闸操作，必然造成一部分用户长时间停电。若利用配电自动化系统对环网柜和柱上开关进行遥控，则可有效减少倒闸操作时间。配电自动化系统遥控功能均是通过配电终端实现的，在本文中，将配电终端定义为对单台开关进行监控的虚拟装置。按照功能可将其分为二遥终端设备和三遥终端设备。
2配电终端
二遥配电终端模块只具备遥测和遥信功能，具有电流遥测和信息上报功能，不具有遥控功能，其对应的开关不具有遥控功能。二遥配电终端模块通常利用故障指示器和通信模块来实现遥测和遥信功能，一台二遥终端模块包含三个故障指示器，分别监测三相线路运行情况。架空线和电缆的故障指示器安装位置稍有不同，架空线故障指示器可安装在柱上开关和架空馈线上，电缆故障指示器通常只能安装在环网柜中。三遥配电终端模块不仅具备遥测和遥信功能，还具有遥控功能。三遥配电终端除了具有故障指示器和通信模块之外，还具有电动操作机构(实现遥控功能)。通常采用馈线终端单元(FTU)实现架空馈线三遥终端模块的功能，采用站所端单元(DTU)实现电缆馈线三遥终端模块的功能。一台FTU只能监控一台柱上开关，因此对架空馈线而言，一台FTU对应一个三遥终端模块。而一台DTU可以对环网柜中的多台开关进行监控，因此对电缆馈线而言，有时可能一台DTU对应多个三遥终端模块。对于大主干型电缆馈线，每个环网柜只有一个三遥终端，对应一个电动操作机构，如图1a)所示。对于大分支型电缆馈线，处于分支处的环网柜可用一台DTU控制多个三遥终端，对应多个电动操作机构，如图1b)所示。图1中长方形表示变电站出线断路器，椭圆形表示环网柜中的普通开关，正方形表示三遥配电终端所控制的开关，虚线框表示含有DTU的环网
3配电终端配置方式对供电可靠性的影响
配电自动化最主要的目的之一是确保供电可靠性，应当在保证供电可靠性的前提下对配电终端进行配置。若安装n个配电终端模块在馈线上，则将该馈线分为n+1个区域。假设每个区域的用户数相同，则每个区域的用户数为M/(n+1)，M为总用户数。在配电自动化系统下，线路故障区域的查找时间近似为0。对于二遥终端模块来说，人工故障区域隔离时间和故障恢复时间不能忽略；对于三遥终端模块来说，只需考虑故障恢复时间。设人工故障隔离时间为t1，故障恢复时间为t2。
3.1馈线全部安装二遥终端模块
二遥终端模块不具备遥控功能，无需对开关进行改造，可用GPRS技术实现通信，费用较低，但无法自动隔离故障，供电可靠性相对较低。在馈线上安装n个二遥配电终端，则该馈线的供电可用率为：
3.2馈线全部安装三遥终端模块
三遥终端模块可以自动隔离故障，保证了供电可靠性，但费用比二遥终端设备高。在馈线上安装n个三遥配电终端，则该馈线的供电可用率：
3.3馈线全部同时安装二遥和三遥终端模块
在一定条件下，二遥和三遥终端模块相结合的模式既能保证供电可用率又能降低建设费用。假设将二遥终端模块平均分配在三遥终端模块所分割形成的区域中，每个区域安装m台二遥终端模块，终端模块总数为n，其中三遥终端模块数量为n1，二遥终端模块数量为n2，则：n2=(n1+1)m(8)对比式(3)和式(6)，可以发现二遥和三遥配电终端对供电可用率影响相同的部分为t2F/[8760(n+1)]，另外一部分影响是由于三遥终端模块所分割形成的区域中没有自动故障隔离功能造成的，其影响为t1F/[8760(n1+1)]，因此二遥三遥结合时的供电可用率为：
以上从供电可用率的角度分析了二遥配电终端、三遥终端模块及二遥三遥终端结合方式下的数量配置问题。
结语
总之，以上就是我个人见解。以上讨论的结果表明，配电终端配置方式由供电可靠性和经济性共同决定。例如，对于电缆馈线而言，全部安装二遥配电终端、全部安装三遥终端及同时安装二遥及三遥配电终端均可满足供电可用率为99.995%的要求，但全部安装二遥终端模块的费用最小，故应该选择全部安装二遥终端模块的配置方式。
对于架空线馈线而言，全部安装二遥配电终端无法满足供电可用率为99.99%的要求，故不能采用全部安装二遥配电终端的配置方式，采用同时安装二遥及三遥配电终端的配置方式的费用较低，其中三遥终端模块越少费用越低。此外，在设计配电终端模块配置方式时，除了考虑供电可靠性和经济性外，还需要结合馈线的整体结构(如电缆环网柜数是否达到安装二遥终端数量的要求，架空线柱上开关数量是否达到安装三遥终端数量的要求等)，并根据馈线故障率、人工故障隔离时间、故障恢复时间和供电可用率要求规划配电终端模块配置方式。希望对相关部门有所帮助。
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论文作者:武悦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
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