配电自动化终端布局规划方法祝贺杜云峰

配电自动化终端布局规划方法祝贺杜云峰

祝贺杜云峰

（国网湖北省电力公司襄阳供电公司湖北襄阳441000）

摘要：供电企业为了提升自身供电质量水平，为电力用户提供更加优质的服务，必须积极开展配电自动化，还需要配备相应的配电自动化终端装置，以促进企业自动化目标的实现。配电网自动化终端作为电力系统的关键设备，对提高供电可靠性具有重要作用。本文分析了自动化终端布局的基本原则，其次提出了具体的自动化终端布局规划方法，以期能为终端布局规划提供借鉴。

关键词：配电网；自动化终端；布局规划

1配电自动化终端构成与原理

配电自动化终端的核心时中心监控单元，像模拟量输入与开关量输入信号的采集，故障检测，电压、电流、有功功率等运行参数的计算，控制量的输出、远程通信等都是其包括的主要功能。配电自动化终端目前的采用的形式是平台化、模块化的输出量和通信接口形式设计，根据实际需要扩展和配置数量。

在简单配置维护配电自动化终端的时候可以使用人机接口，可以整定主要运行参数，可以对电压、电流、功率等测量数据进行显示，其他装置的运行状态信息可以得到反映。通信终端又被叫做通信配适器，可以通过监控单元的以太网接口或者RS232串行接口连接，来达到连接监控单元和配网自动化通信介质的目的。不同的类型的通信设备通道的连接，分有光纤终端、无线终端、调制解调器（用于模拟通道）、载波终端等不同的通信终端。

在FTU可以使用操作控制回路，这样要有人工控制按钮。该装置可以帮助操作人员通过开关位置在回路的显示了解开关状态。配电终端电路需要的各种直流电源是由电源模块提供。DTU外部输入电源一般取自开闭所内的交流220V自用电源，在自用电源中断时，使用交流不间断电源（UPS）提供备用电源。TTU的电源输入取自配电变压器低压侧输出。对于FTU来说，因线路上一般不设专用220V交流电源，通常使用电压互感器在提供电压测量取样信号的同时，为FTU供电。FTU电源应配备蓄电池，以在线路停电时为自身电路提供不间断供电，同时提供开关操作电源。

2配电网自动化终端布局规划的基本原则

（1）稳定可靠性原则。配电网自动化终端进行布局规划时，必须要确保终端系统具有较高的可靠性和抗干扰能力，应该选择经过权威机构检测，并在现场经过考验的保护和测量一体化的系统。配电网中的开关通常包括下述几种类型：出线开关、分段开关、用户分界开关及联络开关，其中分界开关一般带有自动保护装置，具体可根据负荷的特性装设“二遥”或“三遥”终端，并将其作为配电网稳定可靠性的优化目标。（2）规范性、分层分布式原则。配电网自动化终端的布局规划必须要依据电力行业制定的标准、规范及规程，必须要选择符合相关规定要求的系统，各种接口也要逐步规范到国家标准。同时对终端布局规划要推行分层分布式系统，同时还要使用现代化的通讯设备解决数据传输问题。（3）保护功能独立性原则。自动化终端系统在整个配电网中具有十分重要的作用，因此其保护功能应该相对独立，不依赖于其他系统，而应该设置专用装置。（4）分散性、灵活开放性原则。配电网自动化终端设备要求具有极高的可靠性及较强的抗干扰能力，因此对其规划布局要实现功能模块化，要确保终端设备具有较长的寿命、免调试、就地安装的能力，以便于运行过程中的维护管理。

3配电网自动化终端布局规划方法

3.1规划模型

配电网自动化终端布局规划除了要满足上述基本原则和新需求外，还要考虑终端最优安装位置、类型及综合费用最低。基于此，可建立一种优化的目标函数，表达式如下式（1）所示：minCA=CG+CM+CL（1）式中，CA、CG、CM、CL分别表示规划方案等年值总费用、投资费用、运行费用及停电造成的损失费用。

目标优化函数必须满足下述4个约束条件：第一，满足配电网供电系统的可靠性要求；第二，满足配电网供电质量的基本要求，即节点电压数值要在一定的范围之内：Ukmin≤Uk≤Ukmax，Ukmin、Ukmax分别表示节点电压的最小、最大值；第三，满足配电网供电支路过负荷约束Ik≤Ikmax，Ik、Ikmax分别表示支路的实际电流及最大允许电流；第四，满足运行约束条件。根据配电网自动化终端布局规划的基本原则、新要求及最基本要求可知，配电网终端布局规划属于一个多约束、非线性的组合优化问题，当配电网络规模庞大、终端候选的位置相对较多时，对优化模型的求解都面临着最优组合问题，可通过遗传算法进行智能优化求解，以便从种群中选择出最优方案，本文采用遗传算法进行最优化求解。

3.2编码方法

采用遗传算法求解配电自动化终端布局规划时，首先要解决编码问题。文本采用式（2）表示每条线路的编码方案。

3.3布局规划流程

第一步，输入配电网自动化终端系统的数据，如网络拓扑结构、线路参数、负荷、开关及终端数据等，并将自动化终端系统的需要进行开关安装的位置进行编码；第二步，按照设定的遗传算法参数，产生初始种群，根据配电自动化终端系统中不同个体的开关和配置方式进行可靠性评估，并根据可靠性评估计算对自动化终端系统的适应度。由于自动化终端系统的整数编码的配置是基于二进制编码进行，因此如果二进制编码的计算结果表示该位置处无需安装分段开关，在对自动化终端系统进行适应度计算时，整数编码的数值要固定为不配置自动化终端；第三步，利用精英保留策略，对产生的初始种群进行各项操作，如选择、分段交叉及变异等，选择能满足目标优化函数约束条件的个体，使其进入到下一代种群。对于同一条染色体，由于其可能同时包括开关和终端配置方案编码，因此在进行交叉和变异操作时，要采取分段模式进行；第四步，计算适应度函数值，将计算结果中的最优个体进行保存；第五步，按照自动化终端的要求设定终止条件，根据条件判断是否结束循环，若结束则输出结果，否则返回到第三步继续进行。

4结语

综上所述，配电自动化终端作为配电自动化的重要组成部分，其开发和应用能有效地缩小电力线路故障范围，提高配网的供电能力和用电效率，增强电网运行的可靠性和稳定性。配电网自动化终端系统能直接采集到的各种信号参数，其是否稳定对信息准确度具有重要影响，因此配电网自动化终端布局规划是十分重要的，要对每个环节进行仔细分析和深入研究，采取科学、合理的布局规划方法具有重要意义。

参考文献：

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[2]Q/GDW11184—2014配电自动化规划设计技术导则[S]．北京：国家电网公司，2013．

[3]寇世磊.配电网自动化技术研究与应用[J].现代物业•新建设，2013，247（2）：75-76.