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[摘 要]配网自动化就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系 统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。本文主要探讨了自动化技术在配网中的应用。
[关键词]自动化，配电网
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0386-01
随着国民经 济的高速发展和改革开放的深入， 电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的 提供优质电能。配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制（scada） ，馈线自动化 （fa，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复） 、负荷管理、地理信息系统 （am/fm/gis） 、配电应用分析（pas）等。配网自动化系统的特点是：①信息量 大；②在线分析和离线管理紧密结合；③应用分析和终端设备紧密结合；④一次设备和二次设备紧密结合。本文认为配电自动化系统的建设应包括以下五方面： 配电网架规划、馈线自动化的实施、配电设备的选择、通信系统建设和配网主站 建设。
一、配电网架规划
合理的配电网架是实施配电自动化的基础， 配电网架规划是实施配电自动化 的第一步，配电网架规划应遵循如下原则： （1）遵循相关标准， 结合当地电网实际； （2）主干线路宜采用环网接线、 开式运行，导线和设备应满足负荷转移的 要求； （3）主干线路宜分为 3～5 段，并装设分段开关，分段主要考虑负荷密度、负 荷性质和线路长度； （4）配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和智能功能。
二、馈线自动化的实施
配电网中的停电包括两部分：检修停电和故障停电，提高供电可靠性就是要 在正常检修时缩小因检修造成的停电范围；在发生故障时，减小停电范围，缩短 停电时间。这就要求对具有双电源或多电源的配电网络，在进行检修时，只对检 修区段进行停电，通过倒路操作给非检修区段进行供电；故障时快速的对故障进 行定位、隔离、恢复非故障区段的供电。 配电网络的构成有电缆和架空线路两种方式。 电缆网络多采用具有远方操作 功能的环网开关，对一次设备和通信系统的要求高，适合于经济发达的城区；对 于大多数县级城市， 配网改造必须综合考虑资金和效果两个因素， 采用以重合器、分段器和负荷开关为主的架空网络方案比较合适。其中，架空线路双电源手拉手 供电是最基本的形式。线路主干线分段的数量取决于对供电可靠性要求的选择。 理论上讲，分段越多，故障停电的范围越小，同时实现自动化的方案也越复杂。 在手拉手供电方式下，要求系统对各分段的故障能够自动识别并切除，最大限度 缩短非故障区域的停电时间。 实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法，取决于自动化 装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式，就地控制以 馈线终端单元（ftu）之间的配合为主，不需要通信通道，通过对线路过流或失 压的监测， 以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供 电恢复；主站控制方式需要有可靠的通信通道，通过主站软件对 ftu 上传信息的 分析判断，制定合理的隔离策略和网络重构策略，远方控制配电开关实现故障区 段的隔离和非故障区段的供电恢复。
三、配电设备的选择
在配电自动化系统中，配电设备应包括一次设备——配电开关，二次设备— —馈线远方终端（ftu） 、配变终端单元（ttu）等，以及为一、二次设备提供操 作电源和工作电源的电源设备。实施配电自动化，必须以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体化特性的自动配电开关设备为基础，在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关应该具有免维护、操作可靠、体积小和安装方便的特点，并且能适应户外严酷的环境条件。馈线远方终端（ftu）用于采集开关的运行数据、控制开关的分合，为了达到“四遥”功能，必须具有通信功能。配变终端单元（ttu）用于采集配电变压器低压侧的运行数据，控制低压电 容器投切用于无功补偿，通信的实时性要求低于ftu。开关的操作电源和ftu的工作电源要根据配电网络和设备的具体情况确定，可以从380/220v低压网络直接取得，也可以从 10kv线路通过互感器获得；采用 蓄电池或ups作为后备电源，也可以从其它配电线路获得后备电源。需特别注意的是，配电设备都在户外布置，其工况条件恶劣，必须达到特定的运行环境要求，否则实施配电自动化不但无法提高供电可靠性，还会降低供电可靠性。
四、通信系统建设
通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带， 主站与终端设备间的信 息交互都是通过通信系统完成，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电 自动化的功能。通信方式有：光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借 助公众通信网等多种。配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据 量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定 合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。一般的，城区 10kv 主干线路采用光缆通信，建成光缆主干网，用于配电开关和主站间的实时通信； 城区 10kv 分支线路、变台监控、无功补偿等采用有线通信，就近接入光缆主干 网，或采用其它通信方式。
五、配网主站建设
配网主站是整个配网自动化系统的监控管理中心，应完成以下功能： （1）配电网实时数据采集与控制（scada） ：通过终端设备和通信系统将配 电网的实时状态传送到主站，在主站对配电网络进行远方监视和控制， 与调度 自动化类似。包括配电开关的状态，保护动作信息，运行数据等。 （2）提供主站控制方式下的馈线自动化功能，用于完成线路故障的快速定 位、隔离和非故障区段的供电恢复，要求适用于各种复杂的网络。 （3）配电地理信息管理（am/fm/gis） ：以地理图为背景对配电设备、配电 网络进行分层次管理，包括查询、统计等。 （4）配电网应用分析（pas） ：對 scada 系统采集 的运行数据进行分析计算， 为调度员提供辅助决策， 包括： 网络拓扑、 状态估计、 潮计算、网络重构、无功优化、仿真培训等， 配电网具有与输电网不同的特点， 因此配电网应用分析的算法与能量管理系统（ems）有所不同。 （5）与其它应用系统（如 mis 系统）接口：根据生产和管理的要求，配电 主站系统需要与其它应用系统交换数据， 给供电企业内部其它部门提供配电网的信息。 配网主站的建设应遵循统筹规划分步实施的原则， 在规划时要考虑系统的安 全可靠、实用和易于扩展。配网主站管理的对象是配电线路中的设备，而调度管 理的是变电所内的设备，两者结构类似，因此从投资和系统投入运行后维护管理 的方便性考虑，对于县级电网宜考虑配调一体化的主站设计方案。
[关键词]自动化，配电网
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0386-01
随着国民经 济的高速发展和改革开放的深入， 电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失。因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的 提供优质电能。配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制（scada） ，馈线自动化 （fa，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复） 、负荷管理、地理信息系统 （am/fm/gis） 、配电应用分析（pas）等。配网自动化系统的特点是：①信息量 大；②在线分析和离线管理紧密结合；③应用分析和终端设备紧密结合；④一次设备和二次设备紧密结合。本文认为配电自动化系统的建设应包括以下五方面： 配电网架规划、馈线自动化的实施、配电设备的选择、通信系统建设和配网主站 建设。
一、配电网架规划
合理的配电网架是实施配电自动化的基础， 配电网架规划是实施配电自动化 的第一步，配电网架规划应遵循如下原则： （1）遵循相关标准， 结合当地电网实际； （2）主干线路宜采用环网接线、 开式运行，导线和设备应满足负荷转移的 要求； （3）主干线路宜分为 3～5 段，并装设分段开关，分段主要考虑负荷密度、负 荷性质和线路长度； （4）配电设备自身可靠，有一定的容量裕度，并具有遥控和智能功能。
二、馈线自动化的实施
配电网中的停电包括两部分：检修停电和故障停电，提高供电可靠性就是要 在正常检修时缩小因检修造成的停电范围；在发生故障时，减小停电范围，缩短 停电时间。这就要求对具有双电源或多电源的配电网络，在进行检修时，只对检 修区段进行停电，通过倒路操作给非检修区段进行供电；故障时快速的对故障进 行定位、隔离、恢复非故障区段的供电。 配电网络的构成有电缆和架空线路两种方式。 电缆网络多采用具有远方操作 功能的环网开关，对一次设备和通信系统的要求高，适合于经济发达的城区；对 于大多数县级城市， 配网改造必须综合考虑资金和效果两个因素， 采用以重合器、分段器和负荷开关为主的架空网络方案比较合适。其中，架空线路双电源手拉手 供电是最基本的形式。线路主干线分段的数量取决于对供电可靠性要求的选择。 理论上讲，分段越多，故障停电的范围越小，同时实现自动化的方案也越复杂。 在手拉手供电方式下，要求系统对各分段的故障能够自动识别并切除，最大限度 缩短非故障区域的停电时间。 实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复可以采取多种方法，取决于自动化 装置的技术特点和整体方案。一般有就地控制和主站控制两种方式，就地控制以 馈线终端单元（ftu）之间的配合为主，不需要通信通道，通过对线路过流或失 压的监测， 以及对开关分合闸的逻辑控制实现故障区段的隔离和非故障区段的供 电恢复；主站控制方式需要有可靠的通信通道，通过主站软件对 ftu 上传信息的 分析判断，制定合理的隔离策略和网络重构策略，远方控制配电开关实现故障区 段的隔离和非故障区段的供电恢复。
三、配电设备的选择
在配电自动化系统中，配电设备应包括一次设备——配电开关，二次设备— —馈线远方终端（ftu） 、配变终端单元（ttu）等，以及为一、二次设备提供操 作电源和工作电源的电源设备。实施配电自动化，必须以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体化特性的自动配电开关设备为基础，在架空线路上作为分段和隔离故障用的开关应该具有免维护、操作可靠、体积小和安装方便的特点，并且能适应户外严酷的环境条件。馈线远方终端（ftu）用于采集开关的运行数据、控制开关的分合，为了达到“四遥”功能，必须具有通信功能。配变终端单元（ttu）用于采集配电变压器低压侧的运行数据，控制低压电 容器投切用于无功补偿，通信的实时性要求低于ftu。开关的操作电源和ftu的工作电源要根据配电网络和设备的具体情况确定，可以从380/220v低压网络直接取得，也可以从 10kv线路通过互感器获得；采用 蓄电池或ups作为后备电源，也可以从其它配电线路获得后备电源。需特别注意的是，配电设备都在户外布置，其工况条件恶劣，必须达到特定的运行环境要求，否则实施配电自动化不但无法提高供电可靠性，还会降低供电可靠性。
四、通信系统建设
通信系统是主站系统与配电网终端设备联接的纽带， 主站与终端设备间的信 息交互都是通过通信系统完成，因此必须有稳定可靠的通信系统，才能实现配电 自动化的功能。通信方式有：光纤通信、电力线载波、有线电缆、无线扩频、借 助公众通信网等多种。配网自动化系统的通信具有终端设备多，单台设备的数据 量小，实时性要求不同的特点，因此应因地制宜，根据当地环境和经济条件确定 合理的通信系统，同时要考虑调度自动化通信系统的建设。一般的，城区 10kv 主干线路采用光缆通信，建成光缆主干网，用于配电开关和主站间的实时通信； 城区 10kv 分支线路、变台监控、无功补偿等采用有线通信，就近接入光缆主干 网，或采用其它通信方式。
五、配网主站建设
配网主站是整个配网自动化系统的监控管理中心，应完成以下功能： （1）配电网实时数据采集与控制（scada） ：通过终端设备和通信系统将配 电网的实时状态传送到主站，在主站对配电网络进行远方监视和控制， 与调度 自动化类似。包括配电开关的状态，保护动作信息，运行数据等。 （2）提供主站控制方式下的馈线自动化功能，用于完成线路故障的快速定 位、隔离和非故障区段的供电恢复，要求适用于各种复杂的网络。 （3）配电地理信息管理（am/fm/gis） ：以地理图为背景对配电设备、配电 网络进行分层次管理，包括查询、统计等。 （4）配电网应用分析（pas） ：對 scada 系统采集 的运行数据进行分析计算， 为调度员提供辅助决策， 包括： 网络拓扑、 状态估计、 潮计算、网络重构、无功优化、仿真培训等， 配电网具有与输电网不同的特点， 因此配电网应用分析的算法与能量管理系统（ems）有所不同。 （5）与其它应用系统（如 mis 系统）接口：根据生产和管理的要求，配电 主站系统需要与其它应用系统交换数据， 给供电企业内部其它部门提供配电网的信息。 配网主站的建设应遵循统筹规划分步实施的原则， 在规划时要考虑系统的安 全可靠、实用和易于扩展。配网主站管理的对象是配电线路中的设备，而调度管 理的是变电所内的设备，两者结构类似，因此从投资和系统投入运行后维护管理 的方便性考虑，对于县级电网宜考虑配调一体化的主站设计方案。