淺述電力系統(tǒng)中配電網自動化技術的應用

鄧敏滔

【摘 要】配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中是一個非常重要的組成部分，隨著國家城鄉(xiāng)電網的改革和完善，我國配電系統(tǒng)的自動化技術也獲得深入的發(fā)展。本文分析了我國目前配電網自動化技術的應用現(xiàn)狀，其中對存在的問題進行了詳細闡述，并對配電自動化未來的發(fā)展趨勢進行了說明。

【關鍵詞】電力；配電網自動化；應用；趨勢

一、配電網自動化技術概述

《配電系統(tǒng)自動化設計導則》中針對配電自動化系統(tǒng)給出了很確切的定義：配電自動化是指利用現(xiàn)代電子、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經濟性最好，企業(yè)管理更為有效。它是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。國際電氣電子工程協(xié)會（IEEE）對配電網自動化DA（Distribution Automation）的定義是：對配電網上的設備進行遠方實時監(jiān)視、協(xié)調及控制的一個集成系統(tǒng)。配電自動化系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)、變電所自動化系統(tǒng)、饋線自動化系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)、自動讀表系統(tǒng)等組成。

二、我國目前配電網自動化技術應用現(xiàn)狀

（一）目前實現(xiàn)配電自動化的方式

1、在10 kV輻射線路或樹狀線路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系統(tǒng)，依靠重合器和分段器自身的功能進行線路故障時的故障隔離和恢復供電，因而實施比較容易，投資較節(jié)省。

2、在10 kV環(huán)形電纜配電網絡中采用重合器，配合環(huán)網柜實現(xiàn)配電自動化。

3、在10 kV環(huán)形電纜配電網絡中采用環(huán)網柜加裝FTU并設置配電網自動化系統(tǒng)，環(huán)網柜可以是戶外的，亦可是戶內式。

4、我國城市大多數(shù)是由沿城市街道敷設的架空絕緣導線構成10 kV配電網絡。針對這種配電網絡，目前采用的配電自動化方式是首先進行網絡優(yōu)化改造，形成多個環(huán)網或“手拉手”線路，使每一用戶有2個以上供電源。

以上幾種應用方式雖在各地得到一些應用，其應用效果不是很理想，由于各地經濟條件、社會需求及技術發(fā)展的差異，需要優(yōu)化改進的地方很多。

（二）配電自動化應用中存在的問題

1、配電網的建設與電力輸、變建設不相匹配

我國的配電網建設落后于電力輸送和變壓等建設，這是我國電力建設長期只關注電網的輸、變電建設現(xiàn)象造成的。由于把重視的中心都放在了這些方面，造成了我國配電網建設非常的滯后，有的時候都不能滿足電力系統(tǒng)的應用需要。供電系統(tǒng)中，配電網的網架結構是一個很薄弱的環(huán)節(jié)，根據(jù)我國的地理實際情況和人口的分布情況，我國的配電主干線一般都要求很長，可是因為不重視，線路的分段點又很缺乏，導致中壓配電網網架結構不合理的矛盾日益突出?，F(xiàn)有配電網10kV線路以輻射供電為主，負載率過高，分段不合理，聯(lián)絡數(shù)過少，無法滿足N-1準則?？傮w上看，我國的配電設備水平很差。

2、配電系統(tǒng)的智能化和實用化有待加強

我國的配電單系統(tǒng)的智能化普及率不高，與世界發(fā)達國家比起來有很長的一段差距，實用化水平也顯得很低?？傮w上看就是我國配電系統(tǒng)的自動化覆蓋范圍有限，覆蓋率較低，僅有10%左右，這與發(fā)達國家70%左右的覆蓋率比起來相差太遠，比如日本，目前的配電自動化覆蓋率都已經達到了70%以上，同為亞洲國家，我國加強這方面的建設實在是刻不容緩，作為要實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化目標的我國，這是不可缺少的。

我國配電系統(tǒng)配電網絡自動化技術的實用水平也非常低，這種情況是因為我國的電網自動化技術還不夠成熟，網架結構也經常需要進行調整，造成結構調整太過于頻繁，在維護方面力量也不足，我國大部分配電網的自動化裝置和設備都是處在沒有運行的狀態(tài)，被閑置在一邊，這不僅是對國家財產的浪費，也變相的阻礙了我國電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展。

3、配電管理的信息化程度不高

一是配電管理基礎薄弱，管理手段落后，配網信息化程度不高，沒有形成配電網的信息化、數(shù)字化模型描述規(guī)范，不能有效支撐配電自動化的功能應用；二是配電自動化的圖形、數(shù)據(jù)維護與配電網基、改、建脫節(jié)，造成數(shù)據(jù)的準確性、及時性和完整性差，導致系統(tǒng)信任度下降；配網模型不規(guī)范、不完整，因此可用度不高。

4、配電GIS不滿足動態(tài)應用

GIS（地理信息系統(tǒng)）是配電自動化的重要基礎平臺之一，是配網建模和圖形的來源，但二次開發(fā)廠商對供電企業(yè)配網管理流程不熟悉，對需求了解不深，因此在GIS 對配網的建模上缺乏深入的研究，導致只滿足了靜態(tài)應用（即圖資管理）而不能滿足動態(tài)應用（如實時應用和分析計算）。由于對GIS 和配電SCADA 主站之間的模型、圖形和接口等沒有細致周密的設計和切實可行的解決方案，直接導致了后期的應用無法實用化。

5、相關部門對配電自動化認識不足

配電自動化是涉及供電企業(yè)多個部門的系統(tǒng)，因此，各部門存在“盲人摸象”的現(xiàn)象，提不出完整而準確的需求。另外，片面認為配電自動化功能應用能一次性全面實現(xiàn)，沒有在日常應用的基礎上進行持續(xù)深化應用；而且功能定位不準確，僅僅重視配電自動化的故障處理功能應用，而沒有將配電自動化系統(tǒng)作為配電網常規(guī)管理工具，形成應用常效機制。

三、我國配電網自動化技術未來的發(fā)展趨勢

（一）總的發(fā)展趨勢

總的來說，我國的配電網自動化技術應向著多樣化、集成化、智能化的方向發(fā)展。

1、要實現(xiàn)配電自動化技術在不同地區(qū)應用的多樣化。基于自動化開關設備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)適合于農網等負荷密度低、供電半徑長、故障較多而供電可靠性較差的區(qū)域；DAS適合于中小城市和縣城；基于人工智能具有豐富高級應用的配電自動化系統(tǒng)適合于大城市和重要園區(qū)。

2、要實現(xiàn)配電綜合系統(tǒng)的集成化。配電自動化涉及面很廣，它不但有自己實時信息采集的部分，還有相當多的實時、非實時和準時實時信息需要從其它應用系統(tǒng)中去獲取。因此，配電自動化的主站不再是單一的實時監(jiān)控系統(tǒng)，而是將多個與配電有關的應用系統(tǒng)集成起來形成綜合應用的系統(tǒng)。為了規(guī)范應用系統(tǒng)間集成和接口，國際電工委員會制訂了IEC 61968 系列標準，這是一個指導電力信息系統(tǒng)建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和交換信息的標準，致力于推動電力企業(yè)信息共享，解決信息孤島現(xiàn)象，提出了運用信息交換總線（即企業(yè)集成總線），可將若干個相對獨立的、相互平行的應用系統(tǒng)整合起來，在實現(xiàn)信息交換的同時，使每個系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)揮自己的特色，形成一個有效的應用整體。

3、要實現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化。包括自動化的故障診斷，高級應用軟件功能，分布式電源和儲能系統(tǒng)的接入，以及針對不同技術和價格提供不同等級電能質量的技術。

（二）配電網自動化需應對的問題

1、實現(xiàn)故障快速處理

在電力市場環(huán)境下，為了保障終端用戶的供電可靠性，自動化系統(tǒng)要根據(jù)電智能化的要求進行自愈配電，即能夠正確定位故障、隔離及恢復故障，利用饋線自動化技術迅速判斷出故障區(qū)域，將故障隔離在最小范圍內并最大限度地恢復受故障影響的健全區(qū)域供電?？s短停電時間、減小停電面積，提高供電可靠性。采用配電自動化技術才能在較短的時間內完成大量開關的切換操作，實現(xiàn)大面積停電快速恢復。要求加大對自動化系統(tǒng)的投資，增加快速、可靠的開關及控制裝置，盡量減少對用戶的停電次數(shù)和停電時間。

2、實現(xiàn)SCADA 與GIS（配電地理信息系統(tǒng)）的一體化

實現(xiàn)SCADA 與GIS（配電地理信息系統(tǒng)）一體化設計，達到SCADA 和GIS 數(shù)據(jù)一體化、功能一體化、界面一體化，實現(xiàn)從GIS 中自動提取SCADA 需要的網絡結構和屬性數(shù)據(jù)及由SCADA 系統(tǒng)向GIS 提供配電實時運行數(shù)據(jù)。

3、實現(xiàn)配電自動化終端的靈活性

為滿足電力市場對電能質量的監(jiān)測及實時電價信息的發(fā)布要求，實現(xiàn)綜合信息的采集及控制，盡可能減少現(xiàn)場終端的數(shù)量及降低系統(tǒng)復雜性，應考慮采用可擴展功能的綜合型配電自動化終端。該終端除了具有通常的功能外，還具有電能質量監(jiān)測、實時電價信息發(fā)布、故障錄波及部分儀表功能。

4、實現(xiàn)用戶互動技術

通過與用電營銷系統(tǒng)的結合，與用戶建立起雙向實時的通信，通知用戶其電力消費的成本、實時電價和電網目前的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務的信息，同時也支持用戶根據(jù)這些信息制定自己的電力使用的方案。讓用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理。

四、結語

綜上所述，我國的配電網自動化技術有了一定程度的發(fā)展，其作為一種新興的技術，有著廣闊的發(fā)展前景，這其中也會不斷的出現(xiàn)各種各樣的問題。因此，相關部門應該致力于配電自動化技術的完善和發(fā)展，使電力系統(tǒng)更好地服務于社會和人民。

參考文獻：

[1]劉樹澤.我國配電自動化系統(tǒng)發(fā)展研究[A].農業(yè)科技與裝備，2010.6

[2]夏書軍.自動化技術在電力系統(tǒng)配電網中的應用[J].中國新技術新產品，2010.2

[3]梁植棟.談現(xiàn)代配電自動化面臨的問題及發(fā)展[J].廣東科技，2007.10