开平在2007、2008年分三期开展了16个配电房配网自动化试点改造项目, 但是由于各方面原因, 导致现有的配网自动化设施缺乏维护、使用停滞。在开展此次现状调查工作前, 所有可以联络环网的开关柜都处于冷备用状态, 有的甚至插上绝缘挡板, 配网自动化设施基本闲置。这样的现状激发了作者对配网自动化现状调查和研究的兴趣。作者对开平配网自动化系统及有关设施的运行现状展开了调查, 分析存在问题, 采取应对措施解决, 并对实施效果进行总结, 提出今后改进方向。
随着电力系统的改革, 供电系统面临如何进一步提高供电可靠性, 降低运营成本以及提供更加优质的服务等许多新的压力。供电可靠性成为了供电企业的一项重要生产指标, 而要提高供电可靠性, 配网自动化的开展是必然的方向。开平供电局作为一个县级供电企业, 一直力争资源, 积极开展科技创新工作, 在明确了配网自动化这个今后发展的方向后, 主动研究配网自动化, 积极争取资金设立配网自动化改造项目, 实施配网自动化试点改造, 致力于为配网自动化规划实施工作顺利开展探路、打基础。
开平配网自动化始建于2007年。因资金有限, 经过认真研究分析当时的配网运行方式和配电网架结构, 选取了城区满足“2-1”要求的8条10kV线路上具备环网供电的16个配电房分三期进行试点改造, 分别是第一期电力大厦#1开关站、新市府配电房;第二期:南广场南配电房、国税东配电房、长发配电房、水利局配电房、银海市场配电房、金汇广场配电房、兴耀花园配电房;第三期:幕村配电房、防疫站配电房、制衣配电房、活力后配电房、铺位配电房、祥苑新村配电房。
2007年, 第一期配网自动化改造完成了调度监控主站 (东方电子的DF8003S) 安装和2个配电房的试点建设, 更换了配电房一次设备, 还配置了10kV线路备自投保护;使用IEC104通讯规约, 光纤通讯, 并在FTU端配有专门的直流屏, 为通讯和操作提供不间断电源。这样的配置在当时是相当超前的。
2008年, 在第一期系统配置的基础上, 陆续实施完成了二、三期14个配电房的改造接入工作。由于项目来源和资金的限制, 二、三期基本上是在原有配电房设备的基础上进行的, 只有铺位配电房更换了一次设备, 其余13个配电房仍使用的是旧高压柜。每个配电房安装了一个馈线自动化终端FTU、直流屏, 新装了CT和PT, 在高压柜中引出操作、控制和信号等二次回路接线。
1 6个配电房实施了配网自动化改造后, 具备电动操作机构、开关分合触点和电流互感器, 可实现三遥功能;而且在SCADA系统的基础上, 远动功能得到深化与扩展, 调度人员能够从主站系统计算机界面上, 实时监视配电网设备运行状态, 并进行远程操作和调节。另外, 改造后的系统和设备应具备故障自动隔离及快速恢复供电功能, 即在线路发生故障时, 现场终端装置可将故障电流检测结果送到控制主站, 快速地进行故障定位, 自动隔离故障区段, 恢复非故障线路的供电, 缩小停电范围;并可加快故障抢修速度, 快速复电, 减少停电时间, 提高供电可靠性。
虽然配网自动化试点改造范围具备了三遥和馈线自动化的故障自动隔离及恢复供电功能, 但是近几年开平的配网自动化设施却并没有发挥应有的作用。经过调查分析, 主要是存在以下几方面的原因。
由于项目来源和资金的限制, 系统投资约为50万, 主站服务器配置单薄, 建设较为粗糙;调度端是东方电子的DF8003S, 采用2台HP370服务器作数据库服务器、SCADA服务器和数据采集节点, 属于紧凑小型系统配置。而且只配置了一台工作站, 集合了前置、S C A D A、历史三台服务器的功能, 主站服务器负载太重, 系统无法双机运行, 偶尔出现死机现象;主站W E B发布功能未调试好, W E B服务器无法使用, 影响配网自动化系统的使用和推广。
试点改造基本上是在原有一次设备基础上进行, 各配电房开关柜运行水平不一, 厂家、型号规格较多;开关柜运行时间较长, 柜内机构残旧, 个别开关机构内部及二次回路存在问题无法遥控分合, 导致调度、运行人员对整个配网自动化系统的功能失去了信心。
原来的机构体制县局负责主配网运行维护, 自动化和二次设备的运维责任分别在调度和变电部继保班, 供电所只负责配电房一次设备的运维工作;刚完成试点改造后, 机构体制调整, 变电和调度均作为分部直属市局管辖, 县局只负责配网管理, 机构整合动作幅度较大, 人员调动频繁, 导致系统维护归属不清、责任不明确。加上供电所配网运维人员缺乏配网自动化方面的专业知识, 对自动化设施的运行维护专业能力不足, 运维水平不高, 缺乏维护的系统设施也存在一些问题未能及时发现处理, 以致使用停滞。
因为供电可靠性的各项指标越来越高, 有些开关柜、开关不涉及到工程施工停电, 长期不操作, 也没有及时开展配网设备的预防性试验和定检工作, 容易导致机构锈蚀、卡阻等。基于对设备的不放心, 运维单位担心开关机构遥控分、合出现故障而无人在现场及时处理, 因而宁愿到现场进行操作。
为了使现有配网自动化设施的功效得到正常发挥, 2011年7年至8月, 开平供电局开展了配网自动化设施的现状调查及消缺专项工作, 组织对配网自动化系统以及16个配电房的所有设备逐个开展检查和调试, 认真查找每个电房存在的问题, 仔细检查、及时消缺, 取得了以下效果。
经过遥测、遥信检查, 本文发现了一些通讯方面的问题, 进行了消缺, 解决了系统与终端的通讯故障, 使1 6个配电房终端FTU与系统的通讯恢复正常。
本文统计了16个配电房的设备台账, 包括铭牌拍照, 详细检查了共102个开关柜 (包括变压器柜、母联柜和备用开关柜) 的运行情况, 解决了遥测、遥信以及一些机构二次回路存在的问题, 将存在故障的直流屏插件寄回厂家维修, 完成了力所能及的消缺工作, 使得遥测、遥信、直流装置全部恢复正常。经过遥控分合测试, 102个开关柜有92个柜能够正常遥控分合, 占比90.2%;10个柜因为开关机构本身的问题不能遥控分、合闸, 占比9.8%;对正常的设备调度可以使用配网自动化功能对设备进行遥控操作。调查消缺专项工作结束后, 本文认真整理了每个设备的检查、消缺情况以及现在运行情况和遗留问题, 为日后运维和应用打下了基础。
经过此次排查, 总体来说, 改造试点具备的配网自动化系统功能是可靠的, 1 6个配电房设备的整体运行情况良好, 清楚掌握了存在问题, 消除了疑惑和担忧, 较好地恢复了正常发挥运用配网自动化设施基础功能的信心。在8月初, 试点范围内的1 0 k V某线路线发生接地故障, 就是通过调度遥控分合该线路的配电房开关迅速找到了接地点, 恢复了正常线段的供电。
本文利用此次专项工作的机会, 安排配电房的运维负责人现场监督调试检查的过程, 顺便进行了有关专业知识培训, 增强运维人员对二次设备的维护意识, 较好的提升了配网自动化设备专业运维水平。
在专项检查过程中, 本文发现了部分开关柜存在分合闸指示灯同时亮的现象, 经对回路及指示灯进行检查, 发现回路接线正常, 是回路绝缘老化, 产生感应电致使指示灯存在微光。对此, 经过分析指示灯的构造及发光原理, 研究出对指示灯进行加装电阻的处理, 解决了指示灯感应电微光的问题, 并推广应用到其他的配电房, 确保指示正确, 避免误操作。
(1) 系统主站从目前运行的情况来看, 可以勉强满足日常的调度需求, 但是对今后系统的应用来说始终是一大瓶颈, 而且WEB服务器无法使用, 影响自动化系统的进一步延伸;故障自动隔离及快速恢复供电功能也因该主站系统软件开发存在遗留问题而暂时不能实现。对此, 开平供电局已经申请了2012年改造项目对主站系统进行升级, 计划对配网主站系统进行升级改造, 进一步完善其相应功能。
(2) 此次排查还存在10个10kV开关柜机构内部有问题, 无法遥控分合。开关柜出厂时间较长, 相关的二次回路图纸缺失, 而且过了保修期, 现场处理比较困难。近期考虑在修理项目中争取立项联系厂家解决;长远考虑, 符合改造条件的即在配网基建项目申请立项更换残旧开关柜, 彻底解决电房端硬件设施存在的短板问题。
(3) 今后要定期组织开展设备预防性试验和定期检验工作。加强对10kV开关柜、开关的运行维护, 一方面可结合工程停电对设备进行试验, 另一方面, 可充分利用局部放电测试仪等仪器设备, 开展状态检修, 对设备实施带电检测, 及时发现设备缺陷和隐患, 采取措施解决, 确保设备安全稳定运行。
(4) 现有的自动化系统存在“自动化孤岛”现象。配网自动化系统投运相对较早, 后期省公司、地市局陆续开发投入使用的还有GIS、计量自动化系统等, 各系统不同时期独立开发应用, 有部分共同功能, 也有部分互补功能, 但是未能有效接口, 数据信息无法共享, 不利于现有资源的高效利用。在今后的系统开发过程中, 要加强标准化工作, 对数据模型、应用程序接口、通信协议作出统一的规定, 使不同厂家开发的自动化系统以及应用程序之间能够方便地互通互连, 从而解决“自动化孤岛”现象。
(5) 配网自动化只是试点改造, 范围较小, 在功能应用和扩展延伸等方面都还存在局限性。对近期规划建设的配电房、开关站在设计时即按三遥或四遥来设计, 并接入系统, 不断扩大配网自动化功能范围, 并结合实际应用不断完善各项功能, 实现配网自动化的主要作用。远期目标则要结合实际做好配网自动化规划, 建设一套完整、功能强大的配网自动化系统。
通过本文调查分析, 现有配网自动化设施恢复了使用, 目前基本功能得到了有效利用。对目前能够进行可靠电动分合闸的开关和配电房实现三遥功能, 对目前无法进行可靠电动分合闸的开关和配电房, 可以先发挥二遥功能。目前地市局正准备开展全区的配网自动化规划工作, 此次现状调查的结果和分析资料将作为开平供电局开展今后配网自动化规划工作的重要参考资料。在此基础上, 开平供电局将继续研究已经实施的配网自动化案例, 分析自身配电设备网架结构特点, 制定出切合实际的配网自动化规划方案, 致力于建设一套完整、功能强大的配网自动化系统, 从而彻底实现配网自动化的各项功能。
摘要：开平在2007年开展了配网自动化试点改造项目, 而近几年配网自动化试点改造设施未能正常使用及发挥应有作用, 到底是存在什么问题呢?为此, 作者对开平配网自动化系统及有关设施的运行现状展开了调查, 分析存在问题, 采取应对措施解决, 并对实施效果进行总结, 提出今后改进方向。
关键词：配网自动化,现状,分析,措施,改进
[1] 许克明, 熊炜.配网自动化系统[M].重庆:重庆大学出版社, 2007, 1 (8) .
[2] 李天友.配电技术[M].北京:中国电力出版社, 2008, 1 (3) .
