國外配電自動化技術與發展趨勢的探討

戴暉

（重慶市電力公司城區供電局，重慶 400015）

1國外城市配電自動化發展概況。配電自動化始于發達國家，國際上流行的配電自動化主要是針對中低壓系統而言，因此國外配電自動化也往往稱為饋線自動化(FA)。從20世紀30年代英國開發出用時間開關控制用戶負荷的裝置開始算起，配電自動化大致而言經歷了三個發展階段

[3]。第一階段在20世紀50年代應用了自動隔離故障區間的時限順序送電裝置，主要目標是加快查找故障地點和在重要線段進行故障自動隔離，這一時期可稱為局部自動化段。第二階段開始于20世紀70年代，各種開關的遠程監控裝置和電量自動測量裝置投入應用，特別是隨著計算機及通信技術的發展，形成了包括遠程監控、故障隔離、負荷管理等功能在內的配電自動化技術。1988年IEEE出版的刊物中，比較正式的提出了配電自動化的概念，標志著開始形成真正具有現代化意義的配電自動化，這一時期可稱為監控自動化階段。第三階段開始于20世紀末期，開始研發地理信息系統(GIS)并應用于配電自動化，建立了自動繪圖、設備管理、地理信息系統(AM，FM／GIS)[4]，實施離線的配電管理系統與在線的實時DSCADA／DA系統的數據集成，進入了運行監控結合設備及需求側管理的綜合性自動化發展階段。

配電自動化是在不斷的發展中逐步完善的。近幾年來國外在配電自動化技術的研究和應用上又取得了不少成果，一是由多島自動化向開放式、綜合集成的方向發展；二是隨電力市場的發展不斷提高需求側的管理水平。按照配電自動化技術研究和工程應用的水平，主要可分為發達國家、次發達國家和發展中國家三類。發達國家以英國、美國和日本等國家為代表，次發達國家以新加坡、韓國等國家為代表，發展中國家以印度、泰國等國家為代表。

2.發達國家的配電自動化

2.1 概述。英國、美國和日本是真正具有現代意義配電自動化的代表國家，特別是Et本發展得更快。2000年日本已經有58%的配電線路實現饋線自動化，其中九州電力公司80%的營業所實施了配電自動化，個別營業所100%的配電線路實現了自動化。配電自動化的深入發展不僅提高了工作效率和經濟效益，還極大提高了供電可靠性。日本九州公司的配電系統供電可靠率達到了99.999%，已成為世界上最可靠的配電網之一。

2.2 日本九州的配電自動化。日本九州電力公司的配電自動化工作從20世紀50年代開始，經歷了三個主要階段的發展。最初是引進了配電線故障區間檢出裝置，繼而開發和推廣向變電站傳送配電線故障信息的系統電壓(SV)／時間控鐿IJ(TM)裝置、配電線分段開關的遠程終端(FTU)。第二階段是在20世紀70年代引進了使用控制用計算機進行自動調度系統的實驗設備，并在此基礎上完成了配電線調度自動化實用性系統的開發和推廣。1986年在各供電局轄內的全部配電線路中普及了配電線調度自動化系統。第三階段由1995年開始，為提供配電線路的圖形顯示功能，以及提高配電網作業、數據維護等的處理速度，采用工作站(ws)取代控制用計算機。目前正逐步完善WS的功能，開發引進成本低，體積小、高性能的配電線自動控制系統。九州電力的配電自動化系統如圖1N示：

系統主要由以下三個部分組成：①讀入變電站的CB及繼電器等信息的SV／TM裝置。②監視控制配電線CB和開關的TC(遙控)裝置。③根據信息對系統狀態進行邏輯判斷，利用計算機系統對配電系統自動控制。

架空線與電纜全部采用自動開關，城市采用專用通信線的脈沖編碼 (Pulse Code)方式，郊區采用通過配電線載波的頻譜擴散(Spectr-Spread)方式對開關進行遙控。另外值得一提的是九州電力公司還開發引進了氣象信息系統，該系統用以支援由于臺風影響而造成大規模停電時的修復作業。

3.次發達國家的配電自動化。次發達國家選擇韓國為代表，韓國從1987年開始規劃配電自動化，經過慎重的經濟技術比較和方案設計，一直到1993年才確定基本的技術方案，1994年配電自動化系統首次在首爾投入試運行。但隨后韓國的配電自動化開始快速發展，而且迅速覆蓋了全國的各個地區，特別是首爾，已經全部實施了配電自動化系統。

韓國配電網電壓為22.9kV，因此配電線路較長、分段較多、輸送容量大，客觀上實施配電自動化的需求非常強烈。因此其配電自動化系統是由國家統一組織、統一實施，韓國電力公司有關部門研究開發出配電自動化系統后向全國進行推廣。韓國的配電自動化系統從d,N大主要分為三種模式，即小規模DAS，大規模DAS，單服務器型大規模DAS。小規模DAS主站采用單PC機，主要實現配電系統運行的遠方監視控制。大規模DAS主站采用server／client結構，MS SQLServer2000數據庫，通訊規約采用DNP3.0，地理信息系統為自己研制的MFC系統，主要功能為配網系統監視控制、故障自動判斷／隔離爿}故障段自動恢復供電(2分鐘以內)、配電系統網損最小化等。單服務器型大規模DAS同大規模DAS類似，只是采用了單臺服務器，可升級為雙冗余服務器系統。韓國配電自動化通信方式逐漸向光纖、CDMA和TRS(Trunked Radio System)方式集中，但在農村及郊區大量采用的電話線通信方式仍將繼續維持一段時間，隨著發展逐步進行更換。

韓國配電自動化在建設過程中非常注重技術經濟比較和投資回報，系統以國內自主開發為主，高級應用程序并不多，力爭簡單、實用、經濟、可靠。配電自動化系統由于主站及通訊系統要求和配置較低，初期投資也較少。韓國還對配電自動化進行了詳細的經濟效益評估，認為減少停電時間的經濟收益遠不足以收回建設成本，推遲配網投資、降低網損和擴大供電范圍才使得配電自動化系統的經濟效益有了根本性的改善。

4.發展中國家的配電自動化

4.1 泰國的配電自動化。泰國的配電自動化從2000年開始，由PEA供電公司與加拿大蒙特利爾的SNC-Lavalin簽訂合同，建設一個DMS系統，包括了計算機系統、SRTU，FRTU及MARS通信系統及六個調度中心大樓。泰國的配電自動化首階段目標是提高供電可靠性、降低運行成本、提高利潤率、改善PEA對五個工業最發達負荷地區的客戶服務質量。第二階段將計劃在其它7個地區實現配電自動化。泰國配電自動化的特點是投資集中、規模大，工程全部由一個公司統一負責，較好地改善了各系統的集成兼容性問題。由于泰國多數為鄉村地區，通信手段主要采取微波等無線通信，其DMS中的用戶信息系統(CIS)年N地理信息系統集成度較高，幾乎與饋線自動化同步建設。

4.2 印度的配電自動化。印度的電力工業非常落后，電力短缺狀況嚴重，至今全國只有不N50%的家庭可以用電。同時印度配電網的一個顯著特點是網損巨大，造成高網損的原因除了配電網的實際網損外，更大量的是由偷電、拒繳電費而引起。因此印度的配電自動化建設并沒有走發達國家先開發饋線自動化，再逐步建成綜合配電自動化的道路，而是由最迫切需要的遠程自動抄表功能開始，開發了自動抄表系統(AMR)。自動抄表系統的應用解決了回收電費困難以及偷電普遍的現象，極大改善了印度電力企業的經營效益，也為進一步發展配電自動化奠定了良好的基礎。另外印度極為發達的軟件業使配電自動化在軟件集成方面有了比其它國家更為深入的研究。

5.配電自動化發展方向及前景

5.1 發展模式與經濟效益。提高供電可靠性、改善電能質量始終是發展配電自動化的主要目的。在電力市場環境下，供電可靠性和電能質量兩個指標和經濟效益密切相關，因此供電可靠性與配電自動化的模式及成本之間必然存在緊密的聯系，供電可靠性與停電成本之間的經濟相關性是一個值得深入研的問題。如何確定我國配電自動化的模式，需要在投資的經濟性與用戶的供電可靠性之間找到合理的經濟平衡點[4]。韓國、印度的經驗表明，配電自動化的模式不應盲目追求功能的大而全，而應選擇最急需功能，采用最方便手段加以實施。文獻[5]認為，與其花費較高的代價追求在較短的時間內恢復供電，不如花費較低的代價，通過大量采集配電網信息，以便供電企業進行日常配電網運行管理的同時，在用戶所能承受的范圍內，盡快恢復對用戶的供電。即需要研究一種經濟，易于推廣普及實用型的配電網配電自動化模式[6]。

5.2 系統互通及IEC61850標準。配電自動化關聯的其它自動化系統較多，信息源非常豐富，各系統必須能夠通過公認的標準進行信息交換，從而使各系統整合成一個運轉良好的大型系統。國際電工委員會TC57佑IJ定了變電站通信網絡和系統的系列標準一IEC61850。該標準成為基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一的國際標準，包含了變電站通信網絡和系統總體要求，是最新技術的集成與綜合，為信息共享及變電站數字化提供了基礎。配電自動化系統的建設初期就應注意遵循IEC國際標準，使得各系統間形成良好的互用互通。

5.3 通信方式。配電自動化的通信功能主要為實現FTu及DTU監控、主站與子站、主站與現場，子站與現場、子站之間、現場單元之間的通信。可見由于通信目的不同，通信方式也應靈活和多樣化。目前我們國家主要采用的有光纖、電力線載波(PLC)、微波、電話線通信、無線通信等幾種形式。配電自動化的通信技術仍然處于發展期，目前尚難以制定統一標準的通信解決方案。近年來光纖造價已經逐年降低，利用電纜屏蔽層載波通信方式成為研究熱點，以CDMA、GPRS為代表的無線通信方式受到青睞。這些通信方式都值得我們深入研究，在規劃階段慎重地擬定通信方案。

結束語：配電網直接面對用戶，是電力系統最重要的組成部分，提高供電可靠性和電能質量是配電網需要解決的基本問題，配電自動化的實施能有效提高供電可靠性和改善電能質量，因此發展配電自動化是電力工業發展的必然。但配電自動化的本質是一個非常復雜的系統性工程，不僅需要投入大量資金，而且需要各方面條件的完善。我國發展配電自動化應全面借鑒國外配電自動化的發展經驗，遵循"積極促進、慎重規劃、逐步實施"的原則，本文為此提供了有益的借鑒。

[1]李國棟.配電自動化技術綜述.中國集體經濟，2007年27期.