我國配電自動化現(xiàn)狀及發(fā)展

姜永豪

(黃岡職業(yè)技術(shù)學院機電學院，湖北黃岡438002)

我國配電自動化現(xiàn)狀及發(fā)展

姜永豪

(黃岡職業(yè)技術(shù)學院機電學院，湖北黃岡438002)

介紹我國配電自動化系統(tǒng)的四種建設(shè)模式，結(jié)合寧夏銀川配電自動化建設(shè)項目、杭州智能配電網(wǎng)建設(shè)項目、廣州配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)項目，分析了我國配電自動化發(fā)展現(xiàn)狀，指出了存在的問題及面臨的挑戰(zhàn)，為我國配電自動化系統(tǒng)的應用與發(fā)展提供參考。

配電自動化;現(xiàn)狀;發(fā)展

配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，其實現(xiàn)自動化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。配電網(wǎng)自動化是改進供電質(zhì)量、提高供電可靠性、擴大供電能力、實現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟運行的重要手段，同時也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)、構(gòu)建智能小區(qū)的重要基礎(chǔ)之一。發(fā)展配電網(wǎng)自動化對于發(fā)展經(jīng)濟，全面提升供電質(zhì)量，提高人民生活水平意義重大。

1 配電自動化系統(tǒng)及四種建設(shè)模式

配電自動化系統(tǒng)是一種可以使配電企業(yè)在遠方以實時方式監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作配電設(shè)備的自動化系統(tǒng)。它能將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)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，從而改進供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負責的關(guān)系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經(jīng)濟性最好，企業(yè)管理更為有效。

配電自動化系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)、變電所自動化系統(tǒng)、饋線自動化系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)、自動讀表系統(tǒng)等組成。它是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，融合了現(xiàn)代電子、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關(guān)的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用與實施主要有如下四種模式：

(1)基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)(FA)：其主要設(shè)備為重合器和分段器，其主要功能是在故障時通過自動化開關(guān)設(shè)備相互配合實現(xiàn)故障隔離和健全區(qū)域恢復供電。這一階段的配電自動化技術(shù)，以日本東芝公司的重合器與電壓時間型分段器配合模式和美國Cooper公司的重合器與重合器配合模式為代表。這種實施模式僅僅實現(xiàn)了配電自動化系統(tǒng)的饋線自動化功能，以達到提高供電可靠性的目的。

(2)基于通信網(wǎng)絡(luò)、饋線終端單元和后臺計算機網(wǎng)絡(luò)的實時應用系統(tǒng)：一般由主站系統(tǒng)、終端設(shè)備和通信系統(tǒng)組成，能承擔配電運行監(jiān)控(DSCADA)、饋線自動化(FA)、配電高級應用(DPAS)、配電仿真培訓 (DDTS)等功能。在配電網(wǎng)正常運行時，能對配電網(wǎng)運行狀況進行監(jiān)視并能遙控改變運行方式，故障時能夠及時察覺，并由調(diào)度員通過遙控隔離故障區(qū)域和恢復健全區(qū)域供電。這種實施模式是配電自動化系統(tǒng)的主流模式之一，目前國內(nèi)建設(shè)的配電自動化系統(tǒng)多采用此模式。

(3)只有配電管理功能，沒有實時應用的配電自動化系統(tǒng)：其主要實現(xiàn)配電自動化的管理功能，主要包括自動成圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)、配電工作管理(DWM)、停電管理系統(tǒng)(OMS)、故障投訴管理(TCM)等。這種實施模式的主要出發(fā)點是提高配電網(wǎng)的管理工作效率，對供電可靠性沒有明顯的作用，目前國內(nèi)這種模式應用較少。

(4)集實時應用和管理應用于一體的配電自動化系統(tǒng)：覆蓋了整個配電網(wǎng)調(diào)度、運行、生產(chǎn)的全過程，還支持客戶服務(wù)。主要包括配電運行監(jiān)控(DSCADA)、饋線自動化(FA)、配電高級應用(DPAS)、配電仿真培訓(DDTS)、自動成圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)、配電工作管理(DWM)、停電管理系統(tǒng)(OMS)、故障投訴管理(TCM)、負荷管理(LM)、需求側(cè)管理(DSM)等功能。一般由若干系統(tǒng)的應用集成而成，通過這些不同系統(tǒng)的應用集成，達到一個完整意義上的集實時與管理為一體的配電管理系統(tǒng)。

2 我國配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國配電網(wǎng)自動化起步較晚，到現(xiàn)在不過十多年。1998年之后，隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的大范圍開展，在多個省份和直轄市掀起了第一輪配電網(wǎng)自動化技術(shù)試點和應用的熱潮。然而，由于當時對配電網(wǎng)自動化的認識不足，相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)不成熟，配電網(wǎng)架基礎(chǔ)比較薄弱、一次配電設(shè)備存在缺陷、通信手段不完備、缺乏維護資源等原因，一些早期建設(shè)的配電自動化試點沒有實現(xiàn)預期效益，部分自動化系統(tǒng)遭到閑置或廢棄，成為配電網(wǎng)自動化建設(shè)的反面教材。但是同時，也有不少地區(qū)，例如銀川、杭州和廣州配電網(wǎng)自動化項目通過持續(xù)不斷的建設(shè)管理和運行維護，使配網(wǎng)自動化系統(tǒng)達到了良好的應用效果，提高了配電網(wǎng)的運行管理水平和供電可靠性，在配網(wǎng)調(diào)度和配電生產(chǎn)運行中發(fā)揮了積極的作用，有力推動了國內(nèi)配電網(wǎng)自動化建設(shè)。

作為全國首批四個試點單位之一，銀川配電自動化系統(tǒng)實施了配電自動化主站、子站、終端及配電通信系統(tǒng)的建設(shè)。主站系統(tǒng)完成了配電SCADA功能建設(shè)、實現(xiàn)了配電設(shè)備的三遙功能;完成了應用軟件方面的配網(wǎng)調(diào)度智能作業(yè)管理，實現(xiàn)了圖票一體化及智能操作票功能;完成了安全WEB數(shù)據(jù)發(fā)布，實現(xiàn)了系統(tǒng)在線瀏覽功能;完成了配網(wǎng)饋線自動化功能，實現(xiàn)了快速隔離故障點，自動恢復非故障區(qū)域供電功能。子站系統(tǒng)已全部完成銀川市區(qū)15臺子站的建設(shè)與接入工作，實現(xiàn)了終端數(shù)據(jù)的匯集、處理與轉(zhuǎn)發(fā)。另外，寧夏電力公司還建立了企業(yè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和服務(wù)共享平臺“信息交換總線”(IEB)，解決了生產(chǎn)管理系統(tǒng)、用電信息采集等應用系統(tǒng)之間跨區(qū)實時數(shù)據(jù)交換的問題。

作為國網(wǎng)公司配網(wǎng)自動化和調(diào)控一體化工作的試點單位，杭州市電力局在配電自動化項目建設(shè)上也取得了很大進展。杭州配網(wǎng)地理信息系統(tǒng)和調(diào)度管理系統(tǒng)已經(jīng)成功運用于配網(wǎng)的生產(chǎn)和調(diào)度領(lǐng)域。配網(wǎng)地理信息系統(tǒng)以地理圖、單線圖、開關(guān)站圖、系統(tǒng)圖互相關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換以及全市覆蓋、實時更新，實現(xiàn)了對地理空間信息和配網(wǎng)設(shè)備屬性信息的綜合管理;配網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)則有效改變了以往配網(wǎng)調(diào)度“盲調(diào)”的弊病，實現(xiàn)了配網(wǎng)調(diào)度的可控、在控。使城市配電網(wǎng)管理從“經(jīng)驗管理”向以科學計算分析為基礎(chǔ)的“科學管理”轉(zhuǎn)變。

廣州配電網(wǎng)自動化項目也進展順利。深圳供電局和廣州供電局從2008年開始分別實施配網(wǎng)項目，重點放在提高配電網(wǎng)運行監(jiān)測水平和供電可靠性等實用效益方面。目前廣州供電局已經(jīng)建成了調(diào)度自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)、GIS應用系統(tǒng)、配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及準實時數(shù)據(jù)平臺等相關(guān)自動化系統(tǒng)。配網(wǎng)自動化建設(shè)注重與配網(wǎng)運行管理相結(jié)合，與現(xiàn)有系統(tǒng)相集成，整合準實時數(shù)據(jù)平臺等現(xiàn)有基礎(chǔ)，構(gòu)建統(tǒng)一的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)管理平臺，最大程度地實現(xiàn)信息共享，特別是共享GIS系統(tǒng)提供的配電網(wǎng)模型信息和地理信息，為配網(wǎng)運行和管理提供方便、實用的應用功能。

3 我國配電自動化建設(shè)存在的問題及面臨的挑戰(zhàn)

盡管在試點城市，配電網(wǎng)自動化建設(shè)取得了一定成績，但當前我國配電網(wǎng)絡(luò)無法完全實現(xiàn)自動化，整個配電自動化建設(shè)仍然存在一些問題，面臨許多挑戰(zhàn)。

3.1 存在的問題

(1)當前我國的配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)跟不上城市建設(shè)速度。城市大規(guī)模的發(fā)展以及商業(yè)設(shè)施的建設(shè)使用電負荷急劇增加，而電力網(wǎng)輸電線半徑小、且線路長，瓶頸效應比較突出，因此會因為電能無法正常輸送而出現(xiàn)停電故障。

(2)城市規(guī)劃建設(shè)不統(tǒng)一，與出線通道不適應，有使用地下電纜的，也有使用絕緣導線的，導致配電網(wǎng)絡(luò)比較復雜。

(3)早前的配電網(wǎng)絡(luò)，線路導線細，設(shè)備陳舊，耗能高，再加上年久失修，線損率高。當前，我國一般地區(qū)的配電網(wǎng)損耗在15%一20%之間，甚至部分地區(qū)還高達30%，這造成了能源的大量浪費。

3.2 面臨的挑戰(zhàn)

(1)現(xiàn)代變電站、饋線自動化系統(tǒng)可靠性、反應速度需要提高

在當前電力市場環(huán)境下，為了保障終端用戶的供電可靠性，自動化系統(tǒng)不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復故障，而且“要求加大對自動化系統(tǒng)的投資，增加快速、可靠的開關(guān)及控制裝置，盡量減少對用戶的停電次數(shù)和停電時間。因配電網(wǎng)故障必須中斷部分負荷供電時，應能快速自動識別重要用戶，并優(yōu)先保障其供電?！?/p>

(2)SCADA系統(tǒng)的功能需要增強

為了適應市場環(huán)境下的競爭需要，SCADA(系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)的功能應該是強大的，特別是對重要用戶的監(jiān)控應該作到準確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失，這種損失包括對用戶的直接停電和造成社會影響的間接停電。

(3)SCADA與GIS(配電地理信息系統(tǒng))應實現(xiàn)一體化

為使配電系統(tǒng)更容易擴展，SCADA與GIS(配電地理信息系統(tǒng))應進行一體化設(shè)計，達到SCADA和GIS數(shù)據(jù)一體化、功能一體化、界面一體化，實現(xiàn)從GIS中自動提取SCADA需要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和屬性數(shù)據(jù)及從SCADA系統(tǒng)向GIS提供配電實時運行數(shù)據(jù)。

4 發(fā)展我國配電自動化系統(tǒng)的建議及展望

我國配電系統(tǒng)覆蓋而廣，運行管理難度較大。全面發(fā)展配電自動化存在許多問題，面臨諸多挑戰(zhàn)。為加快推進配電自動化建設(shè)，有如下建議：

4.1 加強電源建設(shè)，保證供電容量

通過建設(shè)各類電廠，使更多形式的電源能進入電網(wǎng)，利用分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)從源頭保證供電容量，以保證在配電系統(tǒng)用電負荷急劇增加時仍然可以保障供電的可靠性。

4.2 加大投資，更換配電線路，增加智能電力設(shè)備

饋線自動化與自愈是實現(xiàn)配電自動化的關(guān)鍵技術(shù)，必須將年久失修的配電線路進行更換，將大量智能電力設(shè)備接入電網(wǎng)，只有這樣，才能使配電網(wǎng)的傳輸損耗有效減少，饋線自動化與自愈才能得以實現(xiàn)。

4.3 統(tǒng)一技術(shù)標準，進行整體規(guī)劃

必須統(tǒng)一各地、各區(qū)域的配電自動化系統(tǒng)，建設(shè)相關(guān)技術(shù)標準。例如設(shè)備參數(shù)標準、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)協(xié)議標準、系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和配電地理信息系統(tǒng)技術(shù)標準等。通過統(tǒng)一技術(shù)標準，進行統(tǒng)一規(guī)劃，使配電自動化系統(tǒng)能直接通過對接而拓展。

4.4 加快智能小區(qū)建設(shè)

屆時在采用電力線寬帶載波通信技術(shù)采集用電信息的基礎(chǔ)上，通過家庭智能交互終端實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的互動，并通過無線技術(shù)進一步延伸至水、氣表數(shù)據(jù)的抄收，通過智能插座實現(xiàn)對電熱水器、空調(diào)、電飯煲等家庭靈敏負荷的用電信息采集和控制，通過無線技術(shù)建立集緊急求助、燃氣泄露、煙感、紅外探測于一體的家庭安防系統(tǒng)，開通視頻點播、IP電話和寬帶接入服務(wù)于一體的“三網(wǎng)合一”服務(wù)。這就是未來的“智能小區(qū)”。這項建設(shè)是建立在配電自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，也是配電自動化發(fā)展的強勁動力。

如果能做好以上幾點，配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展必定可以迅速推進。今后，配電網(wǎng)將實現(xiàn)調(diào)控一體化管理，配電自動化系統(tǒng)覆蓋區(qū)域供電可靠性達到99.999%及以上，故障平均隔離時間可由53分鐘降至5分鐘以內(nèi)，平均倒閘操作時間可由34分鐘降至5分鐘以內(nèi)，用戶故障信息上送可縮短為10秒以內(nèi)，電纜網(wǎng)戶均停電時間也可由47分鐘降至16分鐘以內(nèi)。配電自動化系統(tǒng)將向集成化、智能化、功能全而、可靠性高、交互能力強的方向不斷發(fā)展。

5 結(jié)語

盡管全面發(fā)展配電自動化系統(tǒng)還有許多任務(wù)沒有完成，但試點區(qū)域的成功經(jīng)驗讓我們看到了希望。加快發(fā)展配電自動化系統(tǒng)，全面實現(xiàn)配電自動化，將有助于推動我國經(jīng)濟發(fā)展，提升供電質(zhì)量，使我們的電網(wǎng)能更經(jīng)濟運行，讓人們更能享受科技發(fā)展給生活帶來的方便和美好。

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China＇s current situation and development of distribution automation

JIANG Yong-hao
(Huanggang Polytechnic College，Huanggang 438002 Hubei)

The definition of distribution automation and distribution automation system in China four construction model，combined with the Ningxia Yinchuan distribution automation projects，smart distribution grid construction project in Hangzhou，Guangzhou and distribution automation systems projects，analysis of China＇s distribution automation development status，pointed out the problems and challenges for China＇s power distribution automation system application and development of reference.

Distribution automation;The status quo;Development

TM642

A

1672-1047(2011)04-0099-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2011.04.25

2011-07-19

姜永豪，男，湖北麻城人，講師。研究方向：發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學及專業(yè)建設(shè)研究。

［責任編輯：倪 濤］