配電自動(dòng)化淺析

楊哲

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)電能的可靠性提出了更高的要求，電力企業(yè)將面臨更大的壓力。配電自動(dòng)化可以滿(mǎn)足電能可靠性的要求，同時(shí)可以改善電能服務(wù)，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；配電網(wǎng)；計(jì)算機(jī)；用戶(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0057-02

配電自動(dòng)化于20世紀(jì)90年代由美國(guó)提出，但國(guó)際上至今對(duì)配電自動(dòng)化及其相關(guān)的一系列技術(shù)無(wú)統(tǒng)一的定義和規(guī)范。事實(shí)上，配電自動(dòng)化是對(duì)配電網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)和控制的一個(gè)集成系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分。我國(guó)《配電自動(dòng)化技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)配電自動(dòng)化作了如下定義：以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，綜合利用多種通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，并通過(guò)集成相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的科學(xué)管理。

配電系統(tǒng)是配電區(qū)域范圍內(nèi)配電線(xiàn)和配電設(shè)施的總稱(chēng)，由配電所、變電所、發(fā)電廠直配線(xiàn)路、進(jìn)戶(hù)線(xiàn)、用電設(shè)備、配電變壓器及以下各級(jí)線(xiàn)路等組成。配電自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制配電網(wǎng)的一種自動(dòng)化系統(tǒng)，其功能含有配電SCADA、饋線(xiàn)自動(dòng)化、電網(wǎng)分析應(yīng)用及與其相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)等功能；其組成部分主要有配電終端、配電主站、子站（非必需）和通信通道等。

1 配電自動(dòng)化內(nèi)容

電子、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使配電自動(dòng)化進(jìn)入了計(jì)算機(jī)階段，同時(shí)，GIS（地理信息系統(tǒng)）的應(yīng)用使配電自動(dòng)化向前邁出一大步，并在管理、生產(chǎn)和用戶(hù)服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的正面效應(yīng)。基于國(guó)內(nèi)對(duì)配電自動(dòng)化的定義，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，綜合深入分析了配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有的功能，可知配電自動(dòng)化研究?jī)?nèi)容主要包括變電站站內(nèi)自動(dòng)化、饋線(xiàn)自動(dòng)化、自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)、配電網(wǎng)分析軟件、配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。

目前，配電自動(dòng)化大致可以分為饋線(xiàn)自動(dòng)化、用戶(hù)自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化和配電管理自動(dòng)化。針對(duì)這四方面的內(nèi)容及相互關(guān)系，有人提出用配電管理系統(tǒng)（DMS）來(lái)統(tǒng)稱(chēng)這四方面，涵蓋變電、配電到用電過(guò)程的監(jiān)視、控制和管理等內(nèi)容，并由配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化（NA）、工作管理系統(tǒng)（WMS）、需方管理（DSM）和調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)（DTS）六個(gè)部分組成。

1.1 饋線(xiàn)自動(dòng)化

饋線(xiàn)自動(dòng)化是配電線(xiàn)路的自動(dòng)化。饋線(xiàn)自動(dòng)化目前主要是指中、高壓饋線(xiàn)（尤其是中壓饋線(xiàn)）的自動(dòng)化。國(guó)內(nèi)電力企業(yè)往往通過(guò)安裝一些新型開(kāi)關(guān)、智能元件和配備相關(guān)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)饋線(xiàn)自動(dòng)化。元件以重合器、分段器和環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)最具代表性，其中，分段器同時(shí)還是智能開(kāi)關(guān)，重合器具有記憶功能，而分段器可以實(shí)現(xiàn)饋線(xiàn)的分段化，兩者配合使用可有效隔離事故，使無(wú)故障區(qū)域的供電不受影響。總之，饋線(xiàn)自動(dòng)化概括起來(lái)具有以下幾個(gè)功能：①正常狀態(tài)和事故狀態(tài)下的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；②基于配電網(wǎng)中可控設(shè)備功能的遠(yuǎn)方控制和就地控制；③當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生永久性故障時(shí)，自動(dòng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備的迅速動(dòng)作實(shí)現(xiàn)故障區(qū)隔離，當(dāng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行或者環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)中負(fù)荷轉(zhuǎn)供時(shí)恢復(fù)供電；④無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)壓保持電壓水平，提高電壓質(zhì)量，并減少線(xiàn)損。

1.2 用戶(hù)自動(dòng)化

用戶(hù)自動(dòng)化在諸多文獻(xiàn)中也被稱(chēng)作需方管理（DSM），主要包括負(fù)荷管理、用電管理和需方發(fā)電管理三個(gè)方面。

負(fù)荷管理的傳統(tǒng)定義是指在發(fā)電容量不粗時(shí)采取抑制負(fù)荷的方法改善負(fù)荷曲線(xiàn)，常采用削峰、填谷和錯(cuò)峰等手段。但是先進(jìn)的負(fù)荷管理可根據(jù)用戶(hù)的不同用電需求、天氣情況、建筑物特性和電價(jià)機(jī)制，得到能滿(mǎn)足用戶(hù)需求的最優(yōu)運(yùn)行方式。

用電管理主要包括自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)擴(kuò)充和用戶(hù)服務(wù)等內(nèi)容。手工抄表在人力資源利用的準(zhǔn)確性等方面存在一些問(wèn)題，雖然自動(dòng)抄表不失為一種良好的對(duì)策，但因目前配電網(wǎng)情況復(fù)雜，如何進(jìn)行大面積推廣是一難題。

需方發(fā)電管理是將用戶(hù)自備電源納入直接或間接的控制之中，此措施將利于配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，結(jié)合調(diào)節(jié)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組，可以提高供電的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 變電站自動(dòng)化

變電站既是高壓配電網(wǎng)中的負(fù)荷，同時(shí)又是下一級(jí)的電源，在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位，但因早期的設(shè)備性能、計(jì)算機(jī)軟硬件的限制，其自動(dòng)化受到極大制約。隨著設(shè)備和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，我們可以采取將空間劃分單元、集結(jié)保護(hù)控制等裝置的方法，節(jié)約變電站大部分空間，進(jìn)而省去大量二次設(shè)備，形成一種廣泛使用的分布式結(jié)構(gòu)。

我國(guó)有能力實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)變電站的遠(yuǎn)程控制和操作，并使其與整個(gè)配電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、傳送，站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控和電能測(cè)量的監(jiān)視等功能。

1.4 配電管理自動(dòng)化

配電管理自動(dòng)化是一個(gè)信息收集和處理的系統(tǒng)，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)和設(shè)備對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行管理，但其首先需基于一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，遵守操作系統(tǒng)、人機(jī)界面、通信等規(guī)約，形成一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，同時(shí)滿(mǎn)足集成和擴(kuò)展的需要。基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)，利用計(jì)算軟、硬件技術(shù)的配電網(wǎng)分析軟件，以智能現(xiàn)代技術(shù)替代傳統(tǒng)方法，實(shí)行全網(wǎng)運(yùn)行管理，進(jìn)而大大提高供電效率、節(jié)約電能和確保供電的可靠性。分析軟件主要包括：網(wǎng)絡(luò)建模與拓?fù)洹⒇?fù)荷建模及校準(zhǔn)、配電潮流、狀態(tài)估計(jì)、無(wú)功優(yōu)化與補(bǔ)償、優(yōu)化與重構(gòu)、仿真培訓(xùn)等。

2 配電自動(dòng)化展望

“十二五”期間，我國(guó)在重點(diǎn)城市核心區(qū)開(kāi)展了配電自動(dòng)化和配網(wǎng)調(diào)控一體化智能技術(shù)支持的系統(tǒng)建設(shè)，使區(qū)域供電可靠性、電網(wǎng)運(yùn)行效率和電能質(zhì)量得到了全面提升。接下來(lái)，應(yīng)適度在其他具備一定條件的地級(jí)市開(kāi)展試點(diǎn)。

已有部分發(fā)達(dá)國(guó)家在配電自動(dòng)化和配電管理系統(tǒng)方面從單純的監(jiān)控和故障檢測(cè)發(fā)展到優(yōu)化運(yùn)行和提高效益。目前，我國(guó)還需解決在通信（通信設(shè)計(jì)、通信方式、通信規(guī)約）、開(kāi)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備方面的技術(shù)問(wèn)題，在未來(lái)發(fā)展中，應(yīng)做好以下幾個(gè)方面的工作：①進(jìn)行方案比較，做好每一步規(guī)劃，全面考慮、因地制宜；②充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享；③提高技術(shù)性能和設(shè)備質(zhì)量；④實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，并加強(qiáng)管理；⑤目前的配電網(wǎng)分析軟件還不是很成熟，需投入資金加強(qiáng)軟件開(kāi)發(fā)；⑥科技是第一生產(chǎn)力，要做好科研、制造和工程的相互結(jié)合；⑦21世紀(jì)最重要的是人才，因此，必須加強(qiáng)人才培養(yǎng)，做好培訓(xùn)工作，以滿(mǎn)足配電自動(dòng)化的需要；⑧中壓配電網(wǎng)的饋線(xiàn)自動(dòng)化是重點(diǎn)，需加強(qiáng)中壓配電網(wǎng)的改造和建設(shè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，具體表現(xiàn)在電壓質(zhì)量、頻率和供電的可靠性方面。未來(lái)的電力系統(tǒng)應(yīng)該是以最經(jīng)濟(jì)的能源消耗、最優(yōu)的運(yùn)行管理和最合理的價(jià)格向用戶(hù)供電，同時(shí)，電力企業(yè)能獲得最大的效益。本文對(duì)配電自動(dòng)化的概念、內(nèi)容和展望進(jìn)行了介紹和分析，配電管理系統(tǒng)利用現(xiàn)代電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)和設(shè)備對(duì)正常和事故狀態(tài)下的配電網(wǎng)進(jìn)行了檢測(cè)、保護(hù)、控制和管理等操作，提高了電能質(zhì)量和供電效益。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕