摘 要
随着各行各业制造水平的持续提升，工业生活用电需求在持续增大，各类电力企业也在全新的时代下迎来了前所未有的发展机遇。然而与此同时，期间也有许多企业在竞争逐渐激烈的市场中面临着生存挑战。为了保证自身能在激烈的市场竞争之中脱颖而出，较多电力企业都致力于进行可靠供电系统的构建，旨在借助系统实现稳定高效地电力供应，以此强化自身竞争实力。配电台区自动化技术优化作为提高供电可靠性的一种重要的技术手段，相关的优化试点工程也纳入城网改造计划当中，已经由原本局部试点持续扩大为校区配电，再到现在的跨区域供电，其应用程度也持续加深，涵盖的范围也在不断扩大。但是现存在几个问题：首先分布规模较大，因此无法实现整体改高效的耦合。其次尚未建立与之匹配支的系列软件，通信方式方面也有待优化；其次，尚未构建有效且全面的分析软件，无法保证信息的高效传输以及整体分析。未能满足供电公司获取配电台区自愈、报警、获取相关运行数据以及台区运行状态分析和经济运行分析的需求。
在本文中将结合前期应用实践期间出现的系列问题，基于南方电网和广州供电局有限企业番禺供电局在实际供电期间出现的系列问题展开详细的探索分析，旨在借助高效通讯方式的选取，完成供电系统的优化升级。从而实现对配电台区运行管理智能终端顺利研发，促使供电运行管理能够更为全面且灵活，来满足配电台区自动化技术的实时需求、准确需求、远程操作需求及运维方便需求。
首先，立足于实际层面，对目前我国配网系统的自动化程序进行研究，随后进一步借鉴配网台区相关的运行经验，设计集通信、状态监测、故障隔离功能、远程操控的智能低压开关和配电台区运行管理智能终端，并结合目前的技术规范合理设置开关及终端的结构及主要技术性能。之后利用对比分析的方法对系列通讯方式进行科学比对，以确保通讯方式选择的合理高效性，进而实现对技术健全安全可靠且推广程度较高的通讯方案的制定，并进一步将其运用到配电台区一系列信息采集监视等具体过程之中，克服电网数据大、安全性能需求高、分布地域广等困难。最后，设计实时在线经济运行及优化分析所需要的数据分析及统计功能，即基于对台区实时数据监测的基础上，实现对配电台区的三相不平衡率、重载率、电压不合格率、零序电流、用电变化趋势等大量指标数据进行存储、计算、分析，实现实时获取配变动态变化情况，旨在为其状态了解，以及后续可能形成的发展变化进行实时探究。
作为后续电网大数据分析统计的功能的一部分，改变了目前事后判断、故障处理效率慢、可靠性低的现状，为整个配电系统高效合理构建予以了充分的保障。通过番禺供电局的试点运行，分析该套配电台区自动化技术优化方案的应用效果，并总结运行经验及存在不足，便于后续研究改善。
关键词： 配电台区；自动化；智能低压开关；监控系统；数据监测。
Abstract
With the continuous improvement of manufacturing level in all walks of life, thedemand for electricity for industrial life is increasing, and all kinds of electric powerenterprises are facing unprecedented development opportunities in a new era. At thesame time, however, many enterprises are facing survival challenges in the increasinglycompetitive market. In order to ensure that they can stand out in the fierce marketcompetition, many power enterprises are committed to the construction of reli able powersupply system, aiming to achieve stable and efficient power supply with the help of thesystem, so as to strengthen their competitive strength. As an important technical meansto improve the reliability of power supply, the optimization pilot pr oject of distributionstation automation technology has been included in the urban network transformationplan. It has been continuously expanded from the original local pilot to the campuspower distribution, and then to the current cross regional power s upply, its applicationdegree has continued to deepen, and the scope of coverage is also expanding. However,there are several problems: firstly, the distribution scale is large, so it is unable to realizethe coupling of overall improvement and high efficiency. Secondly, a series of matchingsoftware has not been established, and the communication mode needs to be optimized;secondly, an effective and comprehensive analysis software has not been built, whichcannot guarantee the efficient transmission of information and the overall analysis. Itfails to meet the needs of power supply company to obtain the self -healing, alarm,relevant operation data, operation status analysis and economic operation analysis ofdistribution station area.
In this paper, combined with a series of problems during the early applicationpractice, based on the southern power grid and Guangzhou Power Supply BureauLimited Panyu Power Supply Bureau in the actual power supply period, a detailedexploration and analysis will be carried out to complete the optimization and upgradingof the power supply system with the help of the selection of efficient communication methods. So as to realize the smooth research and development of intelligent terminal foroperation and management of distribution station area, and promote the power supplyoperation and management to be more comprehensive and flexible, to meet the real -timedemand, accurate demand, remote operation demand and operation and maintenanceconvenience demand of automation technology in distribution station area.
First of all, based on the actual level, the automation program of distributionnetwork system in our country is studied, and then the relevant operation experience ofdistribution network station area is further used for reference. The intelligent low-voltageswitch with communication, status monitoring, fault isolation function, remote controland the intelligent terminal for operation management of distribution station area aredesigned, and the structure of switch and terminal is reasonably set in combination withthe current technical specifications Main technical performance. After that, we use themethod of comparative analysis to make a scientific comparison of the series ofcommunication modes, so as to ensure the reasonable and efficient selection ofcommunication modes, and then realize the formulation of the communication schemewith sound, safe and reliable technology and high degree of promotion, and further applyit to the specific process of the first series of information acquisition and monitoring inthe distribution station area, so as to overcome the large data and high demand for safetyperformance of the power grid It is difficult to be widely distributed. Finally, the dataanalysis and statistical functions needed for real-time online economic operation andoptimization analysis are designed, that is, based on the real -time data monitoring of thestation area, a large number of index data such as three-phase imbalance rate, heavy loadrate, voltage disqualification rate, zero sequence current, power consumption changetrend are stored, calculated and analyzed to achieve real -time acquisition of distributiontransformer dynamic change The purpose of this paper is to understand its status andexplore the possible development and change in real time. As a part of the follow -upfunction of big data analysis and statistics of power grid, it changes the current situationof post judgment, slow fault handling efficiency and low reliability, and provides fullguarantee for the efficient and reasonable construction of the entire distribution system. Through the pilot operation of Panyu Power Supply Bureau, the application effect of theoptimization scheme of automation technology in the distribution station area is analyzed,and the operation experience and shortcomings are summarized for further research andimprovement.
Keywords: Equipped with radio area; Automation; Intelligent low-voltage switch;Monitoring system; Data monitoring 。
第一章 绪 论
在全球经济水平不断提高的当下，城市用户用电需求量持续提高，对于供电需求除了体现在需要满足普遍供电之外，还需要尽可能的提供可靠程度高，且电能质量稳定的电力资源。在对城市供电稳定性以及可靠程度展开分析时，主要可以借助台区提供的系列监控数据。
1.1、论文选题的背景。
2019年广州供电局管辖区域内频繁停电和电压质量类投诉仍为居民投诉的重要问题，全年累计频繁停电投诉共1591单，因电压质量问题所接受到的投诉共达612单，极大程度地给居民用电质量体验带来了负面影响。
针对番禺供电局2019年的低压跳闸分析，合计跳闸891次，同比2018年800次，上升11.4%。在整体用电量以及用电质量不断提升的当下，各大供电企业都需要对前期供电系统进行性能的优化和升级，促使低压供电的可靠程度能够得到普遍提升，而传统模式的低压台区已无法满足新时代发展的要求。
供电可靠性是探究电力企业市场核心竞争力的主要技术指标之一，对于电力企业而言，首先需要确保供电的可靠性，只有这样才能保证为用户提供良好的用电体验，除此之外还要进行高质量供电的建设，从而确保供电系统的不断强化和应用规模的持续拓展。针对配电台区展开运行智能化管理，能够显着推动供电可靠程度的强化。作为高效技术手段之一，该技术被诸多电力部门所应用，并取得了较好的时间效果。目前国家在城市电网建设方面予以了较多的资金支持，系列配电台区运行智能管理工作普遍开展，且应用规模持续扩大。
配电变压器监控系统在国内许多供电公司都进行了试点工作，但是现有投运的配电变压器监控系统存在的主要问题是：一方面，由于配电变压器分布点多、分布面广，难以选择合适的通信方式，使得信息得不到有效的传送；另一方面由于缺乏有效的配电变压器的分析软件，使得收集的配电变压器信息又得不到有效的应用。
造成的结果是，虽然有一部分配电变压器监控终端在现场投运，但取得的效果并不理想，变压器未能得到运行状态分析和经济运行分析。
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1.2、目的及意义
1.3、国内外现状
1.3.1、国外配电网自动化研究现状
1.3.2、国内配电网自动化研究现状
1.4、本课题的主要内容和主要工作
第二章 配电台区运行管理智能终端
2.1、台区智能管理终端功能需求
2.2、台区智能管理终端的硬件架构
2.2.1、内部元器件技术选型,
2.2.2、外观设计
2.3、台区智能管理终端的外部接线设计
2.3.1、智能配变终端电源接线
2.3.2、智能配变终端电压、电流接线
2.3.3、智能配变终端与剩余电流动作断路器RS485通讯接线.
2.3.4、智能配变终端与剩余电流动作断路器遥信接线
2.4、台区智能管理终端实物展示
2.5、台区智能管理终端的调试说明
2.5.1、调试步骤
2.5.2、故障显示
2.6、本章小结
第三章 智能低压开关
3.1、智能低压开关的功能需求
3.2、智能低压开关的主要技术性能
3.2.1、定档工作方式.
3.2.2、自动跟踪方式
3.2.3、重合闸/闭锁
3.3、智能低压开关的通信功能
3.4、智能低压开关的外观设计
3.5、本章小结.
第四章 通信网络的研究
4.1、电力通信技术的现状
4.1.1、GPRS技术现状
4.1.2、 GPRS的组网方式
4.1.3、有线通信技术现状
4.1.4、几种通信技术的比较.
4.2、台区智能管理终端内部通信处理技术
4.3、本章小结
第五章 应用系统的研究
5.1、 应用系统的开发工具
5.1.1、 Microsoft VisualC++ 6.0简介
5.1.2 、Visual Studio 2015简介
5.1.3、 Android Studio简介
5.1.4 、SQL Server简介
5.2、应用系统的开发
5.2.1、系统概述、
5.2.2、系统结构
5.2.3、系统功能
5.3、应用系统的功能描述
5.3.1、数据采集
5.3.2、系统容量与性能指标
5.4、本章小结.
总 结
（一）技术开发工作总结。
本论文完成了台区智能管理终端以及智能低压开关的研制，同时开发了一套完整的后台主站软件。台区智能管理终端以及智能低压开关通过一体式机柜的设计方式进行了设备制造，并在11个试点台区中完成了安装，现已投运，目前运行情况良好。
在后台主站软件中涵盖了WEB版的监控软件，计算机的监控软件，以及智能巡检的手机APP，三个软件均已上线运行，目前使用情况良好。
在开发软件和研制硬件时，在考虑硬件各模块功能、设计外观、选择施工方式过程中，要紧紧围绕现实需要展开，但在一体式机柜的设计上，对于南网标准设计的符合程度有一定的差异，在今后的设备生产和制造中，需要更充分地适应安装地区对于配网设备的技术要求，比如对柜内功能分区、元器件安全距离、铜母排的规格要求等进行定制化设计。
在软件系统开发过程中，要充分考虑今后推广使用时信号接入数量的扩展能力，同时了解供电局多个部门对于主站功能的需求，力求一套主站软件能够满足多个部门的使用需求，减少冗余，提高使用效率。
（二）试点工程总结。
本论文所选取的11个低压配电台区，均属于重过载台区，在现场勘查期间发现不少台区实际运行情况环境复杂，低压出线开关运行老旧，低压出线线路线径不清，线路名称不完整等情况。这些情况都会为供电局运维部门带来运行维护的困难，提高运维人力和时间成本。
因此，后续可以加强本方案所研制的智能台区系统中巡检功能的应用，扩大试点台区的应用数量，逐步改善台区的设备运行环境。
此外，在试点工程的建设过程中，有部分试点台区，尤其是户外台架，在设备安装时会涉及市政报建和用地协调等手续，在今后的智能台区推广应用中，需要提前关注，确保建设流程的完备。
（三）效益分析。
本论文在广州番禺地区选取若干条10k V线路对11个重过载多跳闸的台区进行试点（据历年统计数据，跳闸次数在任意台区平均值是50次/年），以630k VA和500KVA的变压器（在此系统有8台500k VA，共3台630k VA），台区负载率80%，每个台区开关跳闸影响停电时间1h，共计11个试点台区进行核算。
全 年 可 避 免 停 电 损 失 ：
{（500k VA×80%×1h×8）+（630k VA×80%×1h×3）}×50=235600 k W?h，以平均0.61元/k W?h计算，年避免电费损失235600 k W?h×0.61元=143716元。
节约台班费：
11×(1/8)工作日（每次抢修时间/人）×3人×50次=206台班，一个台班费500元，共206*500=103000元；整体产生效益为每年节约人工和减少停电损失共246716元。
（四）后续工作展望。
本论文在本次研究中完成了台区智能管理终端、智能低压开关的研制，同时开发了相应的手机巡检APP和web版本以及计算机版本的主站后台软件系统，实现了对试点的11个台区进行运行工况的监测以及低压进出线的远程控制，提高了低压配电台区的智能化程度以及自动化程度，节省了人力抢修运维成本。
本论文本次研究集中在终端、低压开关和后台软件的研制与开发，因此后续的研究重点可以分为两条技术路线，一是优化台区智能管理终端的安装方式，实现无需整体更换低压柜便可实现现场改造，提高设备运行效率和生命周期；二是考虑在低压配电网实现台区联络的运行方式，更进一步提高远程操作开关的实际应用效果。
参考文献
