配電自動化發展的研究報告

韓小梅 徐一瀠

【摘要】配電網是電力系統發電、輸電和配電（有時也稱供電和用電）三大系統之一。電力公司通過配電網實現產品銷售--向廣大電力用戶提供電能。隨著經濟的發展，觀念的變化，電力公司正經歷著一場深刻的變革：電力市場自由化。這場變革使電力公司面臨新的挑戰，不得不采取新的策略，新的技術和管理措施，轉變經營理念，增強市場競爭實力。

【關鍵詞】配電網;配電自動化;發展動向

1.配電自動化簡介

配電自動化指利用現代電子技術、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，企業管理更為有效。

配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含電力企業中與配電系統有關的全部功能數據流和控制。從保證對用戶的供電質量，提高服務水平，減少運行費用的觀點來看，配電自動化是一個統一的整體。

配電自動化包含以下4個方面：

（1）饋線自動化

用于完成饋電線路的監測、控制、故障診斷、故障隔離和網絡重構。

（2）變電站自動化

應用自動控制技術和信息處理與傳輸技術，通過計算機硬軟件系統或自動裝置代替人工對變電站進行監控、測量和運行操作的一種自動化系統。

（3）配電管理系統

指用現代計算機、信息處理及通信等技術和相關設備對配電網的運行進行監視、管理和控制。它是配電自動化系統的神經中樞，整個配電自動化系統的監視、控制和管理中心。

（4）需求側管理

通過一系列經濟政策和技術措施，由供需雙方共同參與的供用電管理。包含負荷管理、用電管理及需方發電管理等。

上述4個方面的內容可以相互獨立運行，它們之間的聯系十分密切，特別是信息的采集、傳遞、存儲、利用以及這些信息經過處理作出的決策和控制相互影響。因而，信息的管理十分重要。

2.配電自動化發展新動向

2.1 配電網自動化功能框架形成，并且得到充實和完善

國際供電會議（CIGRED）特設工作小組在1995年5月提出的專題報告中，按照以下原則：

（1）把電網功能和用戶功能區別開來;

（2）把在線功能和計劃功能區別開來;

（3）把運行工作和維修工作區別開來。

將配電自動化功能劃分為4組：電網運行、運行計劃及其優化、維修管理、用戶聯系和控制。在上述主功能組的基礎上，再分成若干功能，奠定了配電自動化系統的主功能框架。需要強調的是這些功能間緊密的聯系，通過交換信息，既數據共享，又保證控制和管理的一致性。

數據管理的重要性。數據管理本身并不是配電自動化的功能，但是所有的功能都包含在數據管理內，要實現龐大復雜的眾多功能必須依靠數據管理來完成，這些功能所交換和共享的數據引起了功能間的聯系。數據管理可確定所掌握的數據是需要相關管理的、連續不斷更新的還是由若干系統共享的數據。數據管理建立了能滿足配電自動化要求的新的機制和管理方法，是配電自動化不可缺少的組成部分。

2.2 配電網優化運行

電力市場的不斷完善迫使電力企業以效益為目標，把工作中心轉移到效率管理、降低成本和為用戶提供優質服務上，這使供電企業必須不斷地分析電網的運行性能、制定電網優化運行的方案。配電網的優化運行主要包括：無功補償、提高供電質量、降低線損、設備運行和維護。提高供電可靠性的主要技術措施有：

（1）縮短故障停電時間，包括故障自動報警、快速故障定位、自動/人工遙控隔離故障，非故障區段恢復供電;

（2）降低事故隱患和影響，重點在于對設備狀態和電網參數進行經常性監測，力求在故障發生前檢測出潛在事故隱患。

變電站自動化的發展，使供電可靠性有了很大的提高，但是要進一步縮短故障停電時間，很大一部分取決于饋線自動化的發展。非線性負載、電動機直接起動、不平衡負載、焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓質量。電壓質量對現代電子設備及計算機系統影響極大。為此，提出系統應對電壓進行連續測量和質量分析，噪聲越限告警。同時要根據實際需要選擇不同的無功補償方式。

2.3 集成化、智能化和綜合化是發展趨勢

早期配電自動化的實施采用發展獨立的、單項自動化系統來解決問題，如直接的負荷控制、大用戶的遠程抄表等，由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關聯，其中大部分要求很難滿足，且還無法克服在擴大應用規模時確認所需投資的合理性所遇到的困難。這種按"功能定向"的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來若干反面影響，如功能重疊、數據的重復、靈活性很差和維修費用高等。

另外，配電自動化系統作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含眾多的設備和子系統，各功能、子系統之間存在著不同程度的關聯，其本身及其所用技術又處于不斷發展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。

這就要求配電自動化系統采用全面解決的方案，走系統集成之路，使得各種應用之間可共享投資和運行費用，最大限度保護用戶原有的投資。

在饋線自動化方面，現有饋線終端設備不僅具有常規的遙測、遙信和遙控功能，且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質量的一些參數的檢測功能，甚至集成了斷路器的監視功能，且有進一步與斷路器、開關相結合，機電一體化，發展成為智能化開關的趨勢。顯著地降低了建設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創造了有利的條件。

故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效地解決這一問題，必須以數字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統為基礎。對于故障定位，國外有人提出使用三種技術綜合處理：故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區間故障概率統計法，這些信息結合在一起進行模糊邏輯處理。

2.4 電力線載波技術取得重大突破

DPL技術是針對能夠加強本地、區域性以至全球范圍的家庭和中小型公司的數據訪問性能和響應性能，采用改進的因特網規約（IP）以及復雜的專用電子裝置來沿低壓配電電纜網絡傳輸MHz級的數字高頻信號，同時監視導致信息失真的脈沖信號以及其他形式的電干擾，從而實現了利用配電網絡為家庭和中小公司提供數字電話、傳真及因特網通信服務的手段。

該項技術的優越性體現在：

對于電力公司來說，配電網絡是現成的，因而應用DPL技術的投資遠小于其他寬帶通信系統;由于配電系統連至千家萬戶，通過該網絡可為用戶提供極方便的因特網服務;

該技術使得由調制的低壓網絡傳送的因特網和數據訪問的速度比目前最快的綜合數字服務網絡ISDN的速度提高了10倍，比與普通電話線連接的高速調制解調器快20倍;對電力公司來說，提供了開拓新市場的機會;但目前推廣應用DPL技術存在一些因難：

將變電站轉化為與因特網相連的網關，還需要在變電站中安裝開關以及異端高速回饋光纖網絡以承載變電站和因特網之間的數據傳輸;

DPL這項技術，還需要進一步發展和證實，而其他技術，如低能無線（low-power radio）、電纜調制解調器或不對稱數字電話用戶線（asymmetric digital subscriber line）等高速通信系統都已商業化或即將商業化，因而至少在最近兩年內，DPL技術是一項相對比較貴的選擇方案。

3.自動化發展堪憂

我國目前配網自動化市場還不成熟，一方面一次網架的不完善使得配網自動化缺乏硬件基礎;另一方面即使有條件上配網自動化項目的用戶也是需求各異。目前，此類產品的生產廠家不多，主要有南瑞、許繼電氣、東方電子、四方華能等，但他們又對配網自動化的理解各異、產品特色各異。目前既沒有總體的規劃，也沒有一個統一的技術原則。

國內產品的質量水平上也存在一定問題，不能穩定可靠運行，一定程度上影響了配電自動化的發展。配用電自動化終端產品在型式檢驗和國家監督抽查中出現的主要質量問題是工作溫度達不到要求、抗電磁干擾能力差、安全性能差。一些小企業由于產品設計中考慮不周，使產品在工頻、沖擊耐壓試驗后設備損壞，在現場運行中將會引起配電線路故障、影響安全。一般有一定生產能力的生產企業都能較好地重視工頻和沖擊耐壓的安全要求。我國的自動抄表市場更是苦不堪言，到目前為止，投資者與用戶已經有數十億元資金投入了，綜合起來有兩類產品：集中抄表系統和IC表。產生了幾百家專門制造IC卡表和集中抄表系統的企業。但真正使用很好的系統很少，是什么原因造成了這樣的結果呢？技術有一定的進展，但沒有根本性的突破;市場起起伏伏、停滯不前。據不完全統計，已經掛網運行的國內各類自動抄表終端高達數百萬臺，但效果并不是很好，目前正處于進退兩難的境地。

政府應加強質量監督，優化市場，不斷淘汰無生產能力的不合格的小企業;生產企業應重視產品質量，不斷優化產品;加強產品質量監督力度，共同努力，提高配用電自動化終端產品的總體質量水平，推動配用電自動化的實用化進程。

從可持續發展的眼光看，實現配電自動化是適應市場經濟的需要。同時配網可進一步實現更高一級的控制及管理功能。但是配電線路自動化的開發是一個高投入、高技術、高難度、長周期、多方位的系統工程，如何立足于我國國情和網絡現狀，借鑒發達國家的經驗，多快好省地開發出有中國特色的配電線路自動化系統，還需專家及廣大技術人員積極探討，努力推進配電網自動化建設向實用化方向發展，發揮更好的作用和效益。