配电自动化的应用研究

王官涛

摘要 ：本文首先引入配电自动化的相关定义和技术特点，然后分析了配电自动化系统的具体结构，并对该自动化系统在配电网中的应用功能进行了分析。

关键词 ：配电自动化 系统 功能

1、配电自动化概述

1.1 相关定义

配电网自动化是近几年来电力应用技术的新型技术，主要涉及中低压电网，作用对象是电力经营用电企业。配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制，是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。

1.2 技术特点

配电网自动化不仅仅简单是配电线路及其所相应的设备，还有同通讯、计算机综合应用、电力（负荷）监控、节能、电网规约等。其特点首先表现为可靠性，能保证安全的供电网络，包括电源点应保证电力输送线路的经济运行，开关变压器等设施的可靠性。其次是能对系统的运行状况进行实时监控，对配电网所需的信息进行处理，对各种信息的上发下传，及时反应运行状况和事故的处理分析，并对故障进行自动判断和隔离。第三是智能性。能对电能进行调整，对用电负荷的控制和经济调度。通过对现有配电网的自动化改造，可以减少故障线路的停电时间和停电范围，通过合理的负荷分配和智能调度还可以进一步提高供电质量，降低电能损耗。

2、配电自动化的系统结构

配电自动化的内容和特点决定了配电自动化的系统结构应当是一个分层分级分布式的监控管理系统，遵循开放系统的原则，按全分布式概念设计，按照一个城区全部实施设计。系统整系统整体设计可分为配调中心层、变电站层、中压网层、低压网层。

2.1 配调中心层

配调中心局域网是配网自动化的调度中心（中心主站），由共享同一数据库的实现配网自动化不同功能的工作站及服务器组成，是整个自动化系统的最高层，采用高速以太网双机配置、互为备用，系统硬件设备及接口符合国际工业标准。操作系统可选用中文Window200O网络操作系统。在此基础之可实现配网自动化软件操作，包括数据库软件、人机交互软件、通信软件、分布式的配电监控、管理应用软件。

2.2 变电站层

系统结构的第二层网络该网络利用各变电站原有的一路通道，光纤、电缆、载波、微波均可，是配调中心主站与各变电站子站通信的城域网，可实现区域内SCADA功能及部分故障处理功能。变电站层的实现有可利用现有的现场智能设备实现，仅增加一套现场的远动通信单元（或一发双收）。变电站层的设计是为了进行信息分层，减少中心层负担和底层对中心层的依赖，二是因故障处理需遥控变电站（开闭所）出口断路器，它的实现必须通过安装在变电站的终端单元。

2.3 中压网

系统结构的第三层，该网络由变电站子站、馈线出口保护FTU、分段开关FTU、开闭所FTU、配电变压器FTU组成，是以中压IOkV电力网络为依托的中压监测控制网络。所以这层网络的实施是配电自动化是否成功的关键，其中的难点是通信方式和系统控制方式的选择，小电流接地选线定位。这层网络完成配网自动化的主要的数据交换及控制，是配网自动化的核心网络。

2.4 低压网

系统结构的第四层网络是面向10kV/0.4kV配电变压器低压侧的低压数据网。该网络由各配电变压器的低压侧出发，到各负荷节点结束。由于绝大部分用户是低压用户，且国家对99.99%供电可靠性的统计即将要求到0.4kV，“一户一表”也正在全面推行，故最终的低压网的配电自动化必将是抄表、负荷管理、SCADA、需方管理（DSM）集成为一体的系统以实现对各负荷节点的测量与控制，如自动抄表、负荷控制，并通过中压网、城域网与配网自动化中心主站通信。

3、配电自动化的功能

3.1 配电网工作运行管理功能

工作运行管理功能包括自动制图、设备管理和地理信息系统。自动绘图、设备管理、地理信息系统应用目的是形成一个具有空间概念（地理环境信息）和基础信息（电网资料）的分层管理的基础数据库，既能方便地查询和管理，又为电网运行管理提供一个有效的、可操作的具有地理信息的网络模型。在以地理图为背景绘制的单线图上，分层显示变电站、线路、变压器、断路器、隔离开关直至电杆路灯，用电的地理位置和有关设备的属性信息。为配电系统自动化提供静态背景画面，接受配电网络的实时信息，提供动态图层，进行数据的动态更新和维护，确保数据的实时性。提供实时可操作画面，弹出报警画面，显示故障停电区域，作事件记录。对配网设备的资产、设计、施工、检修等进行有效的管理，为配电管理系统提供基础数据库平台，支持系统应用软件的开发和其它子系统功能的实现。

3.2 配电网线耗计算和电压管理功能

根据监测点的电压和无功大小，控制电容器的运行状态，达到无功就地平衡，减小线路损耗。根据配电网电压、功率因数或无功电流等参数，自动控制无功补偿电容器投切和变压器有载调压开关分接头的档位，实现电压、无功自动闭环控制。正常运行状态下，实现运行数据（包括对馈线、杆上变压器、箱式变压器等设备的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数及电能数量等数据）的远方测量、设备状态的远方监视、开关设备的远方控制。还有自动抄表，掉电报告收取，故障诊断，故障定位，故障自动隔离，负荷转移，恢复供电控制和现场故障检修安排，检修操作票管理和事故报告存档，事故处理信息交换等功能。

3.3 配电系统监控和数据采集功能

该功能属于配电自动化系统中的基本功能，通过不同的通讯手段对现场的馈线自动化设备和配电站内的自动化设备进行数据采集（遥测、遥信）、报警、状态监视、遥控、遥调、事件顺序记录、趋势曲线、事故追忆、历史数据存储和制表打印等，并与EMS和负荷管理系统留有接口，实现馈线开关的远方遥控，采集用户端的相关参数。对主接线图和GIS系统的地理接线图中线路图动态着色、地理接线图与信息集成等功能。

3.4 配电网故障诊断、负荷转移以及网络重构功能

电缆系统发生故障时，通过通讯网络将故障信息传送到主站，经故障诊断和负荷转移功能判断后将现场开关进行远方操作和处理。该功能属于配电自动化系统中的基本功能，其功能应包括架空线路和电缆网络的故障处理两部分，其实施方法有不同之处。当馈线发生相间短路故障或单相接地短路故障，由现场设备（分段和联络开关）自动判断馈线故障区段，自动将故障区段隔离，并恢复对非故障区段用户的供电。

3.5 配电网设备检修功能和施工管理功能

在进行施工、检修、抢修等工作前，系统能够编制打印工作票。根據工作票制度的相关规定，自动开列工作内容、实施日期时间、估计完成时间、参加人员、工作注意点等有关内容。根据设计任务和工作任务单，制订施工计划并实行施工管理。开列施工图，自动生成停电范围，并对所影响用户进行预告。进行施工流程管理，施工结束后，对相关设备档案进行更新，并对完成情况进行统计。

4、结语

虽然配电自动化具有诸多优势，但是配电自动化的实施还需要考虑到资金的投入产出问题，因地制宜，合理的利用现有网架的基础，统一规划，分布实施，避免盲目的进口，过度超前，造成不必要的浪费。

参考文献：

[1]王士政。电网调度自动化与配网自动化技术。中国水利水电出版社，2003 年 4月

[2]姚建国，周大平，沈兵兵等，新一代配电网自动化及管理系统的设计和实现，电力系统自动化，2006，30（8）：89-93。

[3]吴国良，张宪法。配电网自动化系统应用技术问答，中国电力出版社，2005 年10 月。