淺議配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

李慧穎 宋 斌 孫曉林

（1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司 吉林供電公司，吉林 吉林 132012；2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司 長(zhǎng)春供電公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

我國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一個(gè)階段是自動(dòng)化階段，它的主要原理是不同的自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互支持；第二個(gè)階段是計(jì)算機(jī)階段，它主要基于計(jì)算機(jī)大規(guī)模云計(jì)算處理相關(guān)的配網(wǎng)問題；第三個(gè)階段是使用現(xiàn)代控制理論支持的現(xiàn)代自動(dòng)化階段。

1 我國(guó)配電自動(dòng)化存在問題

由于城網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)的不斷改造，在供電可靠性和供電指標(biāo)已有很大提高的基礎(chǔ)上，要繼續(xù)提高供電自動(dòng)化是必由之路。近年來許多城市都在不同層次、不同規(guī)模上對(duì)配電自動(dòng)化工作進(jìn)行試點(diǎn)，并積累不少經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。通過近幾年的實(shí)踐，國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)展和存在問題主要有：

（1）全網(wǎng)配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)由通過重合器時(shí)序整定配合的方式逐步過度到通過饋線自動(dòng)化終端（FTU）進(jìn)行故障檢測(cè)，結(jié)合通信技術(shù)進(jìn)行故障隔離和非故障區(qū)域恢復(fù)供電。當(dāng)然，重合器的功能應(yīng)用到變電站10kv 出口以及分之線上消除瞬時(shí)故障，仍然有意義。

（2）通信方式多樣化。配電網(wǎng)通信有無線、光纖、專用電纜、載波等多種通行方式，但在主通信線路上更傾向于使用光纖，10kv 配電線載波通信以及基于GPRS 和CDMA 的無線通信在配電網(wǎng)中的應(yīng)用受到用戶的廣泛關(guān)注。

（3）GIS 由孤獨(dú)的靜態(tài)設(shè)備管理系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)GIS，將SCADA 和地理信息有機(jī)地統(tǒng)一起來。DMS 由需求不確定、功能繁雜逐步轉(zhuǎn)向功能需求實(shí)用化，以及DMS 與其他系統(tǒng)有機(jī)集成構(gòu)造供電企業(yè)信息一體化方向發(fā)展。

（4）部分設(shè)備沒有通過嚴(yán)格的質(zhì)量測(cè)試，系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下運(yùn)行存在質(zhì)量隱患。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃與配電一次網(wǎng)架的規(guī)劃結(jié)合不夠。配電自動(dòng)化系統(tǒng)出廠實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)沒有指導(dǎo)性的試驗(yàn)規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)及DMS 集成面臨網(wǎng)絡(luò)安全的挑戰(zhàn)。試點(diǎn)系統(tǒng)的規(guī)模不夠，體現(xiàn)不出系統(tǒng)的整體規(guī)模效益。部分省公司以及全國(guó)電力系統(tǒng)城市供電專用工作網(wǎng)發(fā)布了一些配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化的驗(yàn)收細(xì)則，有利于配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化的發(fā)展，但是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)用化仍然是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。

2 配電自動(dòng)化的發(fā)展目標(biāo)

許多供電企業(yè)都強(qiáng)烈要求制定配電自動(dòng)化的各種標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)投運(yùn)的具體相當(dāng)規(guī)模的城網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)制定相應(yīng)的實(shí)用化要求，進(jìn)行實(shí)用化考核和實(shí)用化驗(yàn)收，以體現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在總結(jié)配電自動(dòng)化近年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)在已頒布的《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各省公司以及全國(guó)電力系統(tǒng)城市供電專業(yè)工作編制的驗(yàn)收導(dǎo)則的基礎(chǔ)上，建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)性能測(cè)試方法和手段，并在此基礎(chǔ)上搞好配電自動(dòng)化實(shí)用化建設(shè)，作為當(dāng)前配電自動(dòng)化的階段性發(fā)展目標(biāo)。

本文認(rèn)為《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》的基礎(chǔ)思想是實(shí)時(shí)的配電系統(tǒng)監(jiān)控和故障處理功能（DA）與配電管理功能（DMS）相結(jié)合的系統(tǒng)，最大程度地實(shí)現(xiàn)資源公用、信息共享，以使實(shí)時(shí)信息盡快地提供給管理應(yīng)用，使管理信息方便地為實(shí)時(shí)系統(tǒng)服務(wù)。在總結(jié)這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上對(duì)功能予以規(guī)范。功能分為基本功能和選配功能?；竟δ苁禽^為實(shí)用的，也是應(yīng)該實(shí)用的；選配功能是為發(fā)展提高留有余地，并有利于使用單位因地制宜選用的。

3 配電自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)

對(duì)于配電自動(dòng)化實(shí)用化的建設(shè)，應(yīng)在功能規(guī)范和驗(yàn)收導(dǎo)則的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)性能測(cè)試方法和手段健全的前提下，制定可行的實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中重點(diǎn)考核SCADA 系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行情況、饋線自動(dòng)化（FA）動(dòng)作可靠情況、出廠測(cè)試（FAT）和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（SAT）的成功率。在管理系統(tǒng)中重點(diǎn)考核配電GIS 基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確率和及時(shí)更新情況，配電工區(qū)設(shè)計(jì)和操作人員真正應(yīng)用圖紙管理系統(tǒng)代替常規(guī)的CAD 圖紙，配電調(diào)度操作功能代替手工記錄和操作。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)的試驗(yàn)性能是保證實(shí)用化驗(yàn)收效果的關(guān)鍵。配電自動(dòng)化系統(tǒng)涉及面廣、系統(tǒng)集成度高，配電自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)是為了保證配電自動(dòng)化產(chǎn)品在其形成的各個(gè)階段的產(chǎn)品質(zhì)量而進(jìn)行的各種測(cè)試過程。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品的生命期大致可以分為產(chǎn)品研制、市場(chǎng)認(rèn)可、供貨與接入系統(tǒng)3 個(gè)階段。在每個(gè)階段都有各自不同的測(cè)試與運(yùn)行過程。在產(chǎn)品研制階段，站端產(chǎn)品進(jìn)行功能驗(yàn)證和型式試驗(yàn)，主站產(chǎn)品進(jìn)行單元測(cè)試；在市場(chǎng)認(rèn)可階段，進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)鑒定，取得入網(wǎng)許可證；在供貨與接入系統(tǒng)階段，進(jìn)行FAT，現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)前進(jìn)行SAT。

關(guān)于建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)性能測(cè)試方法和手段，應(yīng)考慮配電動(dòng)模試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕ㄔO(shè)。為了闡述配電模試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，本文以某公司建成的配電系統(tǒng)模擬仿真實(shí)驗(yàn)室為例介紹其功能。實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)規(guī)模為6 個(gè)電源點(diǎn)，35 條分段線路，6 個(gè)開閉所單元。系統(tǒng)可模擬正常運(yùn)行時(shí)的各種工況，例如改變符合的大小和性質(zhì)、改變負(fù)荷分布、操作開關(guān)改變系統(tǒng)送電的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際保護(hù)配置情況來配置模型系統(tǒng)的保護(hù)裝置，使系統(tǒng)自身的動(dòng)作情況與配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的操作二者得到真實(shí)反映。系統(tǒng)可模擬電網(wǎng)運(yùn)行中的各種故障情況，并可模擬配電網(wǎng)各種中性點(diǎn)接地方式的運(yùn)行，包括中性點(diǎn)不接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。

配電動(dòng)模試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯橄到y(tǒng)聯(lián)調(diào)和測(cè)試提供仿真配電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及控制對(duì)象，是系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測(cè)試可以在出廠前完整地進(jìn)行，這對(duì)于提高開發(fā)和服務(wù)質(zhì)量、減少現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作量將產(chǎn)生明顯的效果。

4 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

配電自動(dòng)化推廣應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，在實(shí)用化工作逐步推進(jìn)和完善的同時(shí)，配電自動(dòng)化的理論和技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的配電自動(dòng)化及配電管理系統(tǒng)已經(jīng)從單純的監(jiān)控及故障建設(shè)發(fā)展到優(yōu)化運(yùn)行和提高效益。配電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中應(yīng)特別關(guān)注的研究方向主要有以下兩個(gè)方面。

4.1 配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)

通過配電自動(dòng)化的有效投運(yùn)，可以縮小停電范圍和停電時(shí)間，提高供電可靠性。但是，配電自動(dòng)化系統(tǒng)要真正在系統(tǒng)中取得經(jīng)濟(jì)效益，除了提高供電可靠性，需要優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式，降低線路損耗，提高供電質(zhì)量。

配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)的研究將為提高供電的經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)化運(yùn)行方式提供一個(gè)有效的工具。配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)中將要研究建立配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策模型，綜合利用各種配電網(wǎng)的在線和離線參數(shù)信息，通過優(yōu)化運(yùn)行決策模型的輸入輸出關(guān)系，反映配電網(wǎng)運(yùn)行的在線工況與未來可能的運(yùn)行方式和配電網(wǎng)的規(guī)劃信息，計(jì)算出各種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、安全指標(biāo)，并得出各種可能的在線輔助決策方案及其模擬運(yùn)行的效果。

4.2 信息一體化大平臺(tái)集成系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化及DMS 是整個(gè)電力企業(yè)信息一體化集成系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分，而不是孤立的系統(tǒng)。在未來的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要研究信息一體化大平臺(tái)背景下的配電實(shí)時(shí)信息引擎機(jī)制，在支持IEC 61970 CIM（公共信息模型）和IEC 61968 UIB（企業(yè)集成總線）系統(tǒng)應(yīng)用層互聯(lián)模擬標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，需要滿足電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全框架方案，以提供數(shù)據(jù)安全引擎機(jī)制作為數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)也會(huì)逐漸提升，工程走向?qū)嵱没彩且粋€(gè)必然趨勢(shì)；包括配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行決策支持系統(tǒng)和電力企業(yè)信息一體化集成系統(tǒng)也將會(huì)得到實(shí)現(xiàn)。