配電自動化前景展望

陳　群

[摘 要]配電自動化是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、計量和供電部門的管理工作有機地融合在一起，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。

[關鍵詞]配網 自動化 發展 展望

引言

隨著我國城網、農網改造的不斷深入，在供電可靠性和供用電指標已有很大提高的基礎上，要繼續提高供用電質量水平，提高對電力用戶的服務質量，實現配電自動化是必由之路。

配電自動化是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、計量和供電部門的管理工作有機地融合在一起，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。

一、配電自動化的類別

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：

（一）饋線自動化。

饋線自動化完成饋電線路的監測、控制、故障診斷、故障隔離和網絡重構。其主要功能有：運行狀態監測、遠方控制和就地自主控制、故障區隔離、負荷轉移及恢復供電、無功補償和調壓等。

（二）變電站自動化。

變電站自動化指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。變電站自動化以信號數字化和計算機通信技術為標志，進入傳統的變電站二次設備領域，使變電站運行和監控發生了巨大的變化，取得顯著的效益。

（三）配電管理系統。

配電管理系統(DMS)是指用現代計算機、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。主要功能有：數據采集和監控(SCADA)、配電網運行管理、用戶管理和控制、自動繪圖/設備管理/地理信息系統(AM/FM/GIS)等。

（四）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。需求側管理的幾個內容涉及電力供需雙方，甚至與電力管理體制有關，必須通過立法和制訂相應的規則，并最終由電力市場來調節。可以看到，電力的供需雙方不僅僅是一種電力買賣關系，也是以雙方利益為紐帶的合作伙伴關系，在電力市場環境下，需求側管理必將被重視。

二、數字化變電站自動化系統的特點

（一）智能化的一次設備

一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。

（二）網絡化的二次設備

變電站內常規的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源其享，常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

（三）自動化的運行管理系統

變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。

三、數字化變電站自動化系統的結構

在變電站自動化領域中，智能化電氣的發展，特別是智能開關、光電式互感器機電一體化設備的出現，變電站自動化技術進入了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元，如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分。反言之，智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了常規繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關柜上，實現了變電站機電一體化設計。

數字化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。

（一）過程層

過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：（1）電力運行實時的電氣量檢測；（2）運行設備的狀態參數檢測；（3）操作控制執行與驅動。

（二）間隔層

間隔層設備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數據信息；（2）實施對一次設備保護控制功能；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能；（5）對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網絡通信功能。必要時，上下網絡接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網絡通信的可靠性。

（三）站控層

站控層的主要任務是：（1）通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；（2）按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；（3）接收調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（5）具有（或備有）站內當地監控，人機聯系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態，在線修改參數的功能；（7）具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓功能。

四、數字化變電站自動化系統中的網絡選型

網絡系統是數字化變電站自動化系統的命脈，它的可靠性與信息傳輸的快速性決定了系統的可用性。常規變電站自動化系統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個CPU控制下進行的，使得同步采樣、A/D轉換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷，而全數字化的系統中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網絡上多個CPU協同完成的，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題，其最基本的條件是網絡的適應性，關鍵技術是網絡通信速度的提高和合適的通信協議。