关于调控一体化及智能电网研究

关于调控一体化及智能电网研究

戴立庆

福建船政交通职业学院 福建省福州市 350007

摘要：当前，智能电网技术已经在国内外引起了越来越多人的关注，各国都将智能电网作为电网下一步发展的重要目标。另一方面，随着经济社会的进步，电网规模日益扩大，新的负荷、变电站等不断接入配电网，采用传统的配电网运行管理模式势必造成人员短缺、工作效率低下的问题。在智能电网发展的大趋势下，转变配电网运行管理模式，寻求适应智能电网发展的管理新模式已成为配电网发展当务之急。本文结合福建电网的发展现状及配电网发展智能调控一体化运行管理模式，提出了配电网智能调控一体化建设方案。

研究结果表明，配电网智能调控一体化运行管理模式能够充分利用人力资源，提高工作效率，并能够缩短配电网故障后的供电恢复时间，减少停电面积。将调度和监控两大业务集中到调控中心，依托配电网调控一体化技术支撑体系，可以最大限度的实现信息的共享和故障的及时处理。因此，配电网智能调控一体化运行管理模式能够适应智能电网的发展。

关键词： 调控一体化；配网自动化；智能电网

1、研究背景

智能电网^[1-3]已经引起了国内外越来越多人的关注。智能电网成为世界各国电网发展的新方向和新趋势。在我国，国家电网公司根据我国电网的状况和需求，提出了“坚强智能电网”的概念。要求结合现代通信技术和智能控制技术，对包括发电、输电、配电在内的电力系统各个环节进行深刻的改造和提升，建设一个坚强可靠、环保经济、适合我国国情的现代电网^[4]。

国家电网公司总经理刘振亚提出的建设“三集五大”体系的新目标成为电力系统发展的新方向，其中“大运行”的目标要求对电网公司的调度业务和设备运行业务进行整合，在省调、市调、地调层面建立输变电设备监控与电网调度融合的一体化调度控制体系^[5]。这表明国家电网公司已经将建立调控一体化运行管理模式的目标提上日程。

配电网作为电力输送到用户的最后一环，是整个电力系统的必不可缺部分。同时，由于配电网存在线路多、面临环境复杂、一次网架不合理以及设备落后等问题，是整个电力系统中最薄弱的一环。对配电网进行配电自动化的改造对于提高电力系统的供电可靠性、降低事故停电概率和停电时间有着重要的作用。另一方面，随着电网规模的不断扩大，更多的负荷以及新建变电站的接入给电网的管理带来了新的问题。传统的配电网管理模式对于人员的需求量较大，随着电网规模的扩大势必造成人员紧张问题。变革配电网运行管理模式，调整组织结构，缩短管理链条，建立新的运行管理模式势在必行。

1.1国内外配电网研究现状

目前世界上发达国家的配电网自动化技术已经进入相对成熟的阶段。如日本早在1986年，全国86.5％的线路已经实现了故障后自动送电功能，其中6.7％的线路能够在远方监控柱上开关。此外，日本还将不停电作业技术大量应用于6kV、20kV的线路和设备，同时依托配电自动化技术，使其供电可靠性在全世界居于首位^[6]。

我国的配电网自动化建设要晚于西方国家，由于国内电力行业对配电网的建设重视性不足，直到上世纪末，配电网自动化的建设才开始在重点城市展开试点，但此后发展缓慢。1998年之后国家开始城乡电网改造活动，对于配电网的发展起了重要作用^[7]。

目前，我国的配电自动化发展仍处于较低水平，国内共有100多个市县进行了配电自动化建设的试点工作，其规模根据地区发展水平以及发展规划的不同而有较大差异，但是总体而言，在配电自动化普及和应用等方面我国与西方国家还有很大差距。目前，国内城市配网馈线自动化实现率不足10％，而日本已经达到了58％，韩国为45％。

2、配电网自动化技术

2.1 配电网自动化的概念

配电网自动化是利用现代计算机、通信技术和智能电力设备对配电网及配电设备进行自动地数据采集、分析、监测、控制和管理。配电自动化系统的基本功能：配电网监控和数据采集功能、配电网故障诊断、负荷转移及重新构建网络功能、 电压管理功能、配电网工作管理功能、停电管理功能、规划与设计功能。

2.2 馈线自动化

馈线自动化（FeederAutomation，FA）是对于配电线路进行实时监控并完成故障自动处理的自动化技术，是配电网自动化中线路部分的自动化技术，主要完成线路设备的实时监控、运行控制以及故障处理等功能。馈线自动化的基本功能有：数据采集与监控(SCADA)、障定位、隔离及自动恢复供电、无功补偿调压。

馈线自动化可以监控线路的电压并能够通过控制线路上的并联电容器、有载调压变压器等无功补偿设备进行自动无功补偿。馈线自动化在电力系统中起到的作用：缩短故障引起的停电时间，缩小停电范围和提高供电可靠性、提高电能质量、节省投资。

2.3 配电自动化的效益

配电自动化的建设使电网迈入自动化、智能化时代，高性能的自动化设备的引入解放了人力并提高了工作的可靠性。配电自动化技术不仅具有减少停电时间、提高电能质量和供电可靠性等技术层面的提升，同时也可以带来可观的经济效益、管理效益、社会效益。

经济效益：提高供电可靠性、降低运行、维护费用、延长设备使用年限，推迟设备投资

管理效益：配电网自动化的实施使工作效率得到了质的提升、提高工作的效率，降低人力资源成本、简化管理链条。

社会效益：提升优质服务水平、提高客户满意度、提高品牌形象，担负起良好的社会形象。同时供电可靠性的保障，对于节约能源和保护环境起到了巨大推动作用。

3、配电网智能调控一体化运行管理模式

目前，国内对于配电网自动化技术的研究已有很多，已经开发出包括配电网管理系统、配电网自动化系统、变电站综合自动化系统以及调度自动化系统在内的一系列应用系统，极大地提高了配电网自动化程度和智能化水平。但是这些系统侧重于技术层面，而对于电网人员组织、运行维护的管理层面尚未进行深入的探索研究，本章对智能调控一体化运行管理模式进行了深入的探讨。

3．1配电网运行管理模式现状分析

根据调度部门和变电运行部门之问的业务划分以及运行流程的关系，调控的一体化组织管理模式可以分为多种形式。目前来说，在国家电网公司内主要有以下四种组织管理模式^[8]。 “调度中心和变电站”模式、“调度中心和集控中心”模式、“调度、变电监控中心和集控中心”模式、“调控中心和运维操作站”模式。

3.2 调控一体化运行管理模式

调控一体化模式下，机构设置共两层：调控中心和运维站。一般来说，一个地区只有一个调控中心，运维站根据区域内变电站的数量不同而不同。变电站采用无人值守模式，运维操作站和调控中心采用24h值班模式。调控中心负责电网调度、系统运行状态和设备状况的监控和远程遥控操作。运维操作站接受调控中心的指令，负责对设备的现场操作、应急消缺以及变电站的日常巡视和维护等工作，一般来说，一个操作站负责多个变电站。在调控一体化模式下，调控中心可以及时获取设备运行状态信息，并能够直接对现场设备进行远程遥控操作，对电网的控制能力较强。组织结构的精简，缩短了信息传递的流程，提高了对故障的反应能力。管理链条的缩短，提高了人力资源的效率，降低了人员冗余度。随着电网规模扩大，新的变电站的接入，不需要设专人对变电站进行监控，能够适应电网的迅速发展的要求。传统的调度自动化系统、配电网管理系统都是针对调度或者电网运行监控的单一功能而开发的，调控中心的成立需要能够整合调度自动化、变电设备监控、遥控校验与操作等功能的一体化智能调度控制系统，这些都是调度一体化进程中必须面对与处理的问题。

3．3．1 业务范围调整

调控一体化模式下组织架构的变革促使业务模式进行调整，明确职责范围对于提高工作效率、完善管理体制有重要意义。调控中心不仅要负责传统的调度业务，还新增了变电运行设备的在线监控业务。各级调度机构在保证完成原先调度任务的基础上，逐步将相应电压等级的变电站以及自动化设备的监控工作纳入到管理业务当中，通过人员组织的合并、整合实现调度中心到调控中心的平稳过渡，最终完成业务模式的调整。在完成配电网自动化和变电站自动化改造后，将地区内的变电设备按照地理范围和电压等级分归不同的调控中心。其中省、地、县三级调度的监控职责明确如下：

省调：负责全省范围内500kV电压等级线路以及变电站的监控。

地调：负责地区范围内110kV、220kV等级线路以及变电站的监控业务。

县调：负责县区范围内35kV、10kV等级线路以及变电站的监控业务。

4总体目标

配电网存在的问题与不足：（1） 电源布点，网架结构和装备水平虽然进行了改造与建设，但随着经济的快速发展仍存在差距与不足，配网的网架结构不合理，还存在比较薄弱的环节，自动化程度过低。（2）因永安城区对供电可靠性要求较高，城区大多为多供一备，城区网络过于复杂，一条馈线所带用户过多情况严重。（3） 目前运行的多个信息化系统，已达到实用化水平，但是各系统目前独立运行，存在一个很严重的问题，那就是在实际运行过程中形成了“信息孤岛”。例如，调度员与配抢人员未完全融合，所接到的故障点信息不一致，阻碍了故障处理的及时反映。

4.1整体规划

依据国家电公司总体发展战略，结合福建地区配电网实际状况，在现有网架和一次设备的基础上建设小型配电自动化主站系统。对城市配电网进行网架改造，完善重要用户供电结构，在实现小型配电主站运行的基础上，通过现场总线、集成总线等计算机通信设备，融合现运行的地县一体系统、DMS系统、PMS系统、OMS系统、GOMS系统等实现各系统共平台运行，在配电生产管理指挥平台的基础上，建设调控一体化平台，率先建成县级智能配网示范工程。

4.2 实现的目标

通过核心城区网架结构的优化、一次设备的更新和通信系统的升级，建设成为小型配电自动化系统，实现核心城区的供电系统的自动化应用，为配电网运行管理提供技术、数据支持。在配电自动化建设的基础上，优化电网运行管理模式，变革组织结构和业务流程，实现调控一体化运行管理模式。

4.3配电自动化建设方案

建设方案：（1）分段原则：在主干线路设置2～3个自动化分段开关，将线路分为三到四段，保留原有电动开关实现故障分段管理。（2）联络原则：采用单联络、两联络或三联络，最多不超过四联络。（3）改造更新不满足N一1原则的输电线路。（4）用户分界开关安装原则：与用户间装设分界开关，即“看门狗”。

4.4自动化建设

主站建设：配电网主站系统以建设成为一个调度、监控、配电管理一体化的主站系统为任务。遵循IEC61970、IEC61968标准，通过对主站、现场总线、支撑平台的建设，综合EMS系统、PMS系统、DMS系统等应用系统，实现调控一体化功能。配电自动化主站系统将满足未来10年的配电网发展以及信息接入和处理的需求，在建设时应充分考虑配电网规模的扩大，网架结构调整等影响因素，为以后发展留有足够的空间。

配电终端配置：主要包括FTU、TTU、DTU故障指示器以及站控终端等类型。配电终端要求采用标准化、模块化设计并能满足扩展性要求。

馈线自动化建设：基于DMS系统进行建设，馈线自动化对于永安市配电网自动化的建设以及供电可靠性的提高有重要的作用。建设过程中应本着可靠性、实用性为主，兼顾兼容性、经济性的原则，通过自动化设备的配合实现线路故障的自动隔离以及非故障区段的恢复供电，使供电可靠性达到国内先进水平。

建设目标为：（1）建设完成以“集中型”模式为主的馈线自动化系统，线路的故障处理集中依靠通过主站系统来完成。（2）对于试点区域的线路采用“智能分布式+集中型”模式，除主站系统外，还可通过配电终端之间的对等通信完成故障定位和隔离。（3）在配电线路与用户之间装设分界开关，防止用户内部故障波及配电线路。（4）在线路上装设能够检测相间短路和单相接地故障的故障指示器，在故障发生时精确定位故障点，缩短故障寻找时间。

4.5管理模式调整

结合福建电网的现状以及配电网调控一体化运行管理模式发展要求，确定福建电网的运行管理模 为“调控中心加运维操作站加配电网运行检修中心”的模式。 调控中心负责整个地区的配电调度、一次设备的实时监控以及事故处理指挥等任务；运维操作站分散布置，负责变电站的现场操作以及日常巡视和维护工作。在此运行管理模式的基础上，结合组织学理论，对于人员组织安排的调整和岗位的设置进行明确，取消冗余职位，缩短管理链条，提高人力资源效率，对于福建电网的集约化建设有重要推动作用。

5、结论与展望

配电网调控一体化是电力行业发展的趋势。随着电网规模的不断加大，传统的配电运行管理模式已经很难适应新的发展需求；同时社会经济的发展对于供电可靠性的要求越来越高。配电网作为电力系统的重要部分，是电能安全高效的输送到用户的最后一环；同时也是电力系统中的薄弱环节，进行配电网自动化和调控一体化的建设是智能电网发展的要求和必然选择。

“调控一体化”运行管理模式，不仅是一种管理模式的变革，同时也是电网架构调整和电网自动化水平的提升。自动化设备的应用取代传统的手工操作可以提高工作的精确度和速度，同时可以节省人力物力成本。另一方面，设备可靠性的提升对于降低运行维护成本、停电损失等方面也有重要效果。调控一体化运行管理模式，对于缩短电力系统管理链条，精简人员结构的集约化运行有重要作用。

目前，国内外对于配电网的研究侧重于技术层面，对于管理层面的研究还处于初始阶段。随着电网调控一体化工作的不断推进，还需要对很多方面进行一定的研究。配电网智能调控一体化的建设对调度、监控人员提出更高的要求，对目前岗位设置以及人员提出新的挑战。如何做好员工的培训以及后备人才的储备是电网面临的一大问题。

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