配電自動化關(guān)鍵技術(shù)研究綜述

隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城市社會對電能的質(zhì)量和供電可靠性要求愈來愈高，提高配電網(wǎng)環(huán)節(jié)的管理效率和能源的優(yōu)化配置是提供可靠優(yōu)質(zhì)的電能服務(wù)的有效措施。因此，需要對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行改造，提高配電網(wǎng)的管理水平，改善整個配網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，提高供電可靠性，以期實現(xiàn)配電自動化，這為整個社會帶來的經(jīng)濟效益和社會效益都是相當顯著的。

配電自動化（DA，Distribution Automation）是指利用現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備與管理控制技術(shù)，對配電網(wǎng)進行自動化、信息化運行監(jiān)控與管理，實現(xiàn)提高電能質(zhì)量，保證配網(wǎng)供電可靠性及安全經(jīng)濟運行，降低配網(wǎng)運行費用，提高生產(chǎn)管理效率。配電自動化包含的主要關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容有變電站綜合自動化、饋線自動化、需求側(cè)管理、用戶抄表自動化。

本文分別從以上四個方面總結(jié)了配電自動化的關(guān)鍵技術(shù)及其特點。首先給出了變電站綜合自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)過程和特征，其次詳細闡述了饋線自動化的控制模式及各種控制模式的適用特點，然后分析了需求側(cè)管理的形式和手段，最后對用戶抄表自動化技術(shù)的內(nèi)容進行了概述。通過本文的綜述，以期為智能配電自動化技術(shù)的發(fā)展提供新的思路。

變電站綜合自動化

變電站是負責電能轉(zhuǎn)換的重要電力設(shè)備，在電力系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，尤其是在大容量新能源發(fā)電的投入建設(shè)、超高壓遠距離輸電以及智能電網(wǎng)出現(xiàn)的環(huán)境背景下，對電力系統(tǒng)的控制與管理提出了更高的要求。而傳統(tǒng)變電站存在其固有的缺陷和局限性，如繼電保護裝置、遠動裝置等設(shè)備可靠性較低，無故障自診斷能力，維護工作量大，降低了變電站運行效率。另一方面，由于變電站缺乏自動控制和調(diào)控手段，不能對系統(tǒng)實時控制，不利于配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、高效運行，如果不對傳統(tǒng)變電站的舊設(shè)備進行技術(shù)改造，無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對電能轉(zhuǎn)換和分配的需求。

變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或者更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)已成為電力系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢之一，其中自動監(jiān)控系統(tǒng)是變電站綜合自動化的核心，而局域通信網(wǎng)絡(luò)是將微機保護、自動裝置、遠動功能集合在一個具有遠方數(shù)據(jù)功能的自動監(jiān)控系統(tǒng)的紐帶。變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)通過各個設(shè)備信息的交換、數(shù)據(jù)資源的共享，各項功能的優(yōu)化組合設(shè)計，能夠測量、監(jiān)視、保護和控制變電站的主要設(shè)備和輸配電線路，并與調(diào)度部門通信，共同完成變電站的運行監(jiān)視和控制任務(wù)，實現(xiàn)變電站的綜合自動化功能。

測量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機化、運行管理智能化、功能綜合化是變電站綜合自動化系統(tǒng)的顯著特征，各個保護裝置、測量控制單元通過計算機通信的形式交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在運行過程中既保持相對獨立，又互相協(xié)調(diào)工作，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。

饋線自動化

在配電自動化系統(tǒng)中，為提高配電網(wǎng)的供電可靠性、減少停電面積、縮短停電時間，饋線自動化是最直接、最有效的技術(shù)手段，它是將計算機及通信技術(shù)應(yīng)用于配電線路上，其功能是實現(xiàn)對線路上的設(shè)備進行遠方實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)與控制。在中壓配電線路發(fā)生故障后，配電自動化能夠?qū)崿F(xiàn)自動定位與隔離故障以及自動恢復(fù)無故障區(qū)段的供電，這樣中壓配網(wǎng)故障停電時間大大縮減。由此看來饋線自動化是配網(wǎng)的一種故障自愈控制技術(shù)，也是提高供電可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。一般來說，配網(wǎng)饋線自動化控制模式主要分為以下四種：集中式遠方監(jiān)控模式、就地控制饋線模式、分布式智能控制模式和網(wǎng)絡(luò)保護控制模式。

集中式遠方監(jiān)控模式

由控制主站/子站集中收集饋線終端（FTU）的各種故障檢測信息，包括故障報警、開關(guān)跳閘等，通過啟動故障處理程序，識別故障的類型和發(fā)生的區(qū)段，并通過遙控手段實現(xiàn)故障識別和自動定位，完成故障隔離并恢復(fù)非故障線路區(qū)段的供電。該種控制模式的主要特點是采用先進的計算機和通信技術(shù)，有效避免饋線出現(xiàn)開關(guān)的多次重合，能較準確、快速的定位故障，是一種較先進的饋線自動化技術(shù)。

就地控制饋線模式

通過檢測本地電壓、電流的變化，通過變電站出口的重合器或斷路器與自動分段器按照邏輯順序動作，實現(xiàn)故障識別與隔離以及非故障區(qū)段的恢復(fù)供電。根據(jù)檢測的信號不同，可分為電流控制型、電壓控制型和電壓電流控制型，整個過程不需要通訊和主站子站的參與，故投資小，可靠性較高，易于實現(xiàn)，但電纜線路發(fā)生故障時不允許重合閘，只能用于架空線路。因此，該種控制模式適用于沒有通信資源條件的偏遠農(nóng)村或城郊架空配電線路。

分布式智能控制模式

基于點對點對等通信技術(shù)的控制模式，在以太網(wǎng)中接入饋線終端與出口處的保護裝置，通過通信處理機向主站傳遞饋線終端信息和保護裝置檢測信息，將每一個饋線終端檢測到的信息與相鄰處的饋線終端檢測的信息比較，實現(xiàn)故障識別、隔離與恢復(fù)供電。該過程無需主站和子站的參與，處理時間為秒級，大大降低了停電時間，適用于有重要負荷的線路，可以實現(xiàn)即插即用，但由于故障處理過程中需要保持點對點的對等通信，通信網(wǎng)絡(luò)的投資費用較大。

網(wǎng)絡(luò)保護控制模式

基于分布式智能控制模式的保護裝置，在線路發(fā)生故障時斷開兩側(cè)的斷路器將故障切除，使非故障區(qū)段不受故障點處的影響，實現(xiàn)零停電將故障切除。這種控制模式可以在極短時間內(nèi)將故障切除，適用于對供電要求非常高的用電負荷，其缺點是投資較大，在國內(nèi)應(yīng)用較少。

需求側(cè)管理

需求側(cè)管理是通過制定電力企業(yè)行為規(guī)劃和方案，使電力用戶對此做出響應(yīng)，改變原來的電力消費模式，達到電網(wǎng)預(yù)期的負荷曲線形狀目標。

需求側(cè)管理是實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)建設(shè)目標的關(guān)鍵技術(shù)保證。一方面在環(huán)境污染和能源危機的影響下，需求側(cè)資源的積極參與、發(fā)電側(cè)與用戶側(cè)的雙向信息互動是實現(xiàn)智能配電自動化的有效管理方法。另一方面，配電自動化也為需求側(cè)管理的發(fā)展提供了技術(shù)保障，如使用智能電表通過按需或者以設(shè)定的方式測量、收集、分析用戶用電數(shù)據(jù)，提供開放式雙向通信系統(tǒng)，為需求側(cè)管理提供基礎(chǔ)信息平臺，使電力用戶基于環(huán)境和實時電價的考慮，最大限度使用能源，優(yōu)化資源配置，節(jié)約電力開支。

削峰填谷是需求側(cè)管理的最主要形式，用電高峰期嚴重缺電，負荷低谷期時大量電能無法充分利用，而拉閘限電成了用電高峰期不得不采用的手段，如此一來用戶的供電連續(xù)性需求無法得到滿足，而在低谷時段，發(fā)、輸、配電容量不能得到充分有效的利用，影響電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。通過制定峰谷分時電價，使電力用戶積極調(diào)整自己的用電方式和用電結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)高峰時段減少用電量，在系統(tǒng)低谷期時增加用電，使負荷維持在一個較平穩(wěn)狀態(tài)，這樣既可以充分利用電力設(shè)備，減少發(fā)電容量，又可以降低線路、變壓器損耗，是一種最直接、有效的需求側(cè)管理形式。

用戶抄表自動化

隨著電力市場改革化進程的深入，有效的利用科技信息提高供電企業(yè)的效益成了大勢所趨，用戶自動抄表技術(shù)正是科技信息技術(shù)的有效應(yīng)用，也為配電自動化的發(fā)展提供了一個很好的方式。

用戶抄表自動化系統(tǒng)是將智能化電表通過通信網(wǎng)絡(luò)與控制中心的計算機聯(lián)絡(luò)，對電力用戶電量的自動、集中和定時抄錄，并進行統(tǒng)計和分析，主要包括用戶電表、數(shù)據(jù)采集器、變壓器終端機和抄表中心的主計算機四層結(jié)構(gòu)。其核心是抄表中心的主機，子系統(tǒng)是以10kV/380kV變壓器供電的電力小區(qū)，而在每級的子系統(tǒng)中，變壓器終端機為主機，代表模塊和電能數(shù)據(jù)采集器為從機，通過采集電力用戶的電表數(shù)據(jù)，經(jīng)380kV電力線載波傳送至終端機，終端機與抄表中心的數(shù)據(jù)傳輸可選用專用通訊網(wǎng)，如無線電通訊或光纖等。

本文比較全面地對配電自動化技術(shù)進行了總結(jié)、概況和探索。在我國加快電力發(fā)展進程，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展需求的過程中，發(fā)展配電自動化技術(shù)不僅是緩解電力緊張的有效經(jīng)濟措施，對于環(huán)境保護、資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展也具有深遠意義，配電自動化技術(shù)是一項長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，勢在必行，任重道遠，前景廣闊。（作者供職于國網(wǎng)山西孝義市供電公司）