城市電網配電自動化系統技術分析

呂海龍　張帆　孔祥嶺

摘要：配電自動化系統技術是現代化電力系統發展的方向，通過利用自動化系統技術可以對配網運行情況進行實時監控，對配網方式進行優化，當配網運行異常或者出現故障后，可以立即找出故障出現的原因。文章首先對城市配網自動化系統結構進行了分析，然后對通信自動化技術進行了介紹，最后對電網配電自動化技術的未來發展方向進行了探討。

關鍵詞：城市電網；配電自動化系統；饋線自動化；電力系統；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM727 文章編號：1009-2374（2017）01-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.073

當前，人們對電能的質量要求日益提升，如果仍然使用傳統的管理方式是無法滿足現代化電力事業發展要求的。而配電網自動化系統是利用計算機網絡技術、電子技術、通信技術對配電網中的相關信息進行集成，然后建立一套體系比較完整的自動化管理系統，達到對配電系統進行監控管理的目的。通過嚴格按照國家要求建立智能化電網，利用現代化的管理程序和管理技術可以有效解決傳統管理方式中存在的問題。所以在現代化城市建設過程中，需要對配電網自動化系統進行完善，為城市發展提供穩定、安全的電力能源支持。

1 配網自動化的意義

城市配電網自動化系統是在數據傳輸和計算機技術的基礎上建立的信息管理系統，利用城市配網自動化系統解決了當前平臺不統一、平臺功能單一等問題，推進了電力系統的發展。在配電自動化系統中配置了多種軟件，這些軟件可以將配電網測量數據中存在的問題進行解決，形成了相應的配電網調度仿真軟件，當系統出現故障時，可以通過配電自動化系統解決存在的問題，優化配電自動化系統的運行模式，縮短了停電時間。通過進行城市電網配電自動化系統建設可以節省資源。一旦實現城市配網自動化的全面覆蓋后，就可以對電力設備的運行信息進行遠程監控，在電網出現問題后可以及時采取相應的應對措施，實現調控一體化。城市電網配電自動化系統可以全面提升電網運行的安全性，利用配電自動化系統進行輔助，可以及時發現電網存在的問題，并診斷存在的故障。同時配電自動化系統可以對非故障區供電能力進行恢復，實現故障信息的快速傳遞，幫助用戶了解電網運行情況。配電自動化系統可以為電網運行提供參考數據，在電網信息的綜合利用和信息集成方面意義重大。

2 城市配電網自動化系統結構

配電自動化主要包括數據采集系統、安全監控系統、配電設備狀態檢測、故障報修、停電管理、用電控制系統、自動化抄表系統、負荷管理系統等。配電網自動化系統主要利用集中分層式管理方式進行管理，一般情況下，配電自動化系統主要可以分成三個層次：第一層為配電主站層；第二層為配電子站層；第三層為配電終端層。配電網自動化系統結構框架如圖1所示：

2.1 配電主站層

配電主站層又叫做調度段，主要負責對配電子站發送過來的數據進行收集和管理，對收集到的數據進行分類和存儲，對終端線路和子站線路要進行監控，當線路出現故障后會自動發出警報，并對故障段線路進行定位、隔離。

2.2 配電子站層

配電子站層處在配電自動化系統中間，主要利用通信系統來完成配電主站系統之間的通信，其次配電子站層范圍中的TTU、FTU、DTU中的終端配置可以利用配電子站層進行通信，通過配電子站層對數據信息進行聚集，然后將收集到的數據傳遞到終端配置數據中，具有遠處監督控制、本地監督控制、遠處信息通信、遠處檢測、阻隔事故等功能。

2.3 配電終端層

配電終端層處于自動化系統底部，具有保護設備、饋線自動化等功能，主要用于對各種現場信息進行監督和收集，對發生的事故進行隔離、監督檢查等。

3 配電自動化系統技術

3.1 通信技術

隨著現代化通信技術的不斷發展，光纖通信技術得到了廣泛的應用。因此，配電自動化通信技術也要以光纖作為通信媒介，建立無源光纖、電導多點結構，使用以太網源光網絡可以在某一個站點的電壓失去后，保證環路上其他站點可以正常進行通信。另外，對于無法鋪設光纖的地方，在進行通信時可以選擇電纜屏蔽通信載波技術，利用此技術可以實現自動化通信，安裝施工也非常的便利。

3.2 饋線自動化監測技術

饋線自動化技術可以有效解決配電自動化系統中站點的運行壓力，可以實現故障的檢測、篩查和上報，并且測控終端在低溫、高溫等各種天氣情況下穩定運行，而且可以準確判斷出故障信息，實現了故障隔離和供電恢復。

3.3 智能分布式饋線自動化技術

在電力系統中，饋線模式主要有集中控制、綜合控制、分布式控制三種模式，集中控制和綜合控制在運行過程中會把全部饋線終端信息發送到主站，這樣一來就會導致主站的工作量加大，影響了系統的運行效率。而運用智能分布式饋線自動化技術可以實現故障區域的隔離，保證非故障區供電正常，同時該技術可以降低主站工作量，提高電力系統運行效率。

4 配電自動化技術在電網中的應用

在電網中應用配電自動化技術主要是為了監控電網設備的運行狀態，使電網處于相對穩定的運行狀態下，保證電力系統運行的經濟性。其功能主要包括遙控、遙測、遙調等。此外，配電自動化技術還包括變電站運行故障報警、變電站運行管控、變電站預警功能、建立數據庫等。

4.1 配電網自動化系統在運行中的應用

在配電自動化系統運行過程中，可以將系統分成中心站級和現場級兩個控制層。其中現場控制層會通過分散模式安裝好相應具有監控功能、通信保護功能以及繼電保護功能的現場控制裝置，實現相關設備的智能化監控。必要時還可以實現數據的模擬測量。另外，要安裝適用于電網運行的保護測控裝置和繼電器裝置。中心站級控制層主要是利用以太網實現各種不同功能終端設備的連接，從而組成完善的監控體系，達到集成化管理電網的目的。

4.2 配網自動化控制過程

在供電系統中應用配電自動化系統主要是為了實現電網自動化監控，收集相關運行數據，系統運行數據的收集和處理主要以配電間隔單元為基礎，將數字式測控裝置安裝到現場級高壓開關柜中，利用測控裝置進行測控，并采用集中供電的方式提供電力能源，可以有效降低干擾性，提升電網運行的可靠性。另外，利用220V交流電或直流屏集中可以得到監控器供電源。開關量和模擬量主要是由變壓器數量和變壓器進出線路徑決定的，其中隔離開關可以獲取開關量，并從電流、電壓互感器得到模擬量，電壓互感器傳輸電壓信號為0～100V，電流互感器傳輸電流信號為0～5A。

在設計配電自動化系統時，外接任務一般可以利用通信電纜完成，可以根據使用要求選擇規格標準達到9×0.8mm2標準，并且可以達到系統要求的計算機屏蔽電纜，將通信電纜連接好以后可以對所有連接設備的運行數據進行傳輸，并通過傳輸相應的操控指令完成設備的運行操作，同時將相應的數據傳輸到總站主機上，對接收到的數據信號進行分析和匯集，通過對數據進行分析，掌握系統實際的運行狀態，并根據監控結果對系統自動化控制進行完善。另外，電網配電自動化系統還配置了數據庫，可以實現相關數據的存儲，以便可以對電力系統資料信息和電力系統數據信息進行查詢。

5 配電自動化技術的發展方向

5.1 綜合型自動化配電終端發展和應用

隨著配電自動化技術的不斷發展，會出現已有配電系統基本功能的基礎上，新增故障信息統計、電價信息實時發布、電能質量數據判斷等功能的綜合型自動化配電終端，通過利用自動化配電終端可以實現信號數據的收集和整理，最大限度降低了現場終端使用數量，使電力系統結構得到進一步的簡化，實時的對電價信息進行發布，保證電能質量水平和檢測的時效性。

5.2 配電自動化系統集成化

配電自動化系統中包含了多個設備和子系統，是一個龐大、復雜、綜合性比較高的系統，不同功能的子系統之間也存在一定的聯系。為了適應時代的發展，配電自動化系統在未來會進一步集成，所有的應用都可以共享運行費用和投資費用，將用戶的投資充分發揮出來，并最大限度保護配電網運行的安全性。

6 結語

綜上所述，城市電網配電自動化系統技術主要是為了提高電力系統供電的可靠性，降低用戶停電概率，并提升供電系統設備故障的判斷反應能力，實現非故障線路的快速恢復以及故障的自動化隔離。通過在城市配網中應用配電自動化系統技術，可以全面提升配電網的管理水平，不僅可以保證供電的穩定性和安全性，同時還可以減少配電網損耗，提升電力企業的經濟效益。

參考文獻

[1] 徐丙垠，李天友，薛永端.智能配電網與配電自動化

電力系統自動化[J].電力系統自動化，2009，33

（17）.

[2] 王榮剛.10kV高壓電網配電自動化系統的研制[D].

西安科技大學，2008.

[3] 李霞，范昕林.配電自動化系統的發展與展望[J].黑

龍江科技信息，2007，2（1）.

[4] 劉東，丁振華，滕樂天.配電自動化實用化關鍵技術

及其進展[J].電力系統自動化，2004，28（7）.

作者簡介：呂海龍（1986-），男，湖北黃岡人，國網湖北省電力公司鄖西縣供電公司助理工程師，研究方向：電網配電。

（責任編輯：小 燕）