配電自動化發(fā)展的研究報告

韓小梅 徐一瀠

【摘要】配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電和配電（有時也稱供電和用電）三大系統(tǒng)之一。電力公司通過配電網(wǎng)實現(xiàn)產(chǎn)品銷售--向廣大電力用戶提供電能。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，觀念的變化，電力公司正經(jīng)歷著一場深刻的變革：電力市場自由化。這場變革使電力公司面臨新的挑戰(zhàn)，不得不采取新的策略，新的技術和管理措施，轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，增強市場競爭實力。

【關鍵詞】配電網(wǎng);配電自動化;發(fā)展動向

1.配電自動化簡介

配電自動化指利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術與電力設備相結合，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，改進供電質(zhì)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(jīng)濟性最好，企業(yè)管理更為有效。

配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。從保證對用戶的供電質(zhì)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(tǒng)一的整體。

配電自動化包含以下4個方面：

（1）饋線自動化

用于完成饋電線路的監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離和網(wǎng)絡重構。

（2）變電站自動化

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(tǒng)或自動裝置代替人工對變電站進行監(jiān)控、測量和運行操作的一種自動化系統(tǒng)。

（3）配電管理系統(tǒng)

指用現(xiàn)代計算機、信息處理及通信等技術和相關設備對配電網(wǎng)的運行進行監(jiān)視、管理和控制。它是配電自動化系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理中心。

（4）需求側(cè)管理

通過一系列經(jīng)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(fā)電管理等。

上述4個方面的內(nèi)容可以相互獨立運行，它們之間的聯(lián)系十分密切，特別是信息的采集、傳遞、存儲、利用以及這些信息經(jīng)過處理作出的決策和控制相互影響。因而，信息的管理十分重要。

2.配電自動化發(fā)展新動向

2.1 配電網(wǎng)自動化功能框架形成，并且得到充實和完善

國際供電會議（CIGRED）特設工作小組在1995年5月提出的專題報告中，按照以下原則：

（1）把電網(wǎng)功能和用戶功能區(qū)別開來;

（2）把在線功能和計劃功能區(qū)別開來;

（3）把運行工作和維修工作區(qū)別開來。

將配電自動化功能劃分為4組：電網(wǎng)運行、運行計劃及其優(yōu)化、維修管理、用戶聯(lián)系和控制。在上述主功能組的基礎上，再分成若干功能，奠定了配電自動化系統(tǒng)的主功能框架。需要強調(diào)的是這些功能間緊密的聯(lián)系，通過交換信息，既數(shù)據(jù)共享，又保證控制和管理的一致性。

數(shù)據(jù)管理的重要性。數(shù)據(jù)管理本身并不是配電自動化的功能，但是所有的功能都包含在數(shù)據(jù)管理內(nèi)，要實現(xiàn)龐大復雜的眾多功能必須依靠數(shù)據(jù)管理來完成，這些功能所交換和共享的數(shù)據(jù)引起了功能間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)管理可確定所掌握的數(shù)據(jù)是需要相關管理的、連續(xù)不斷更新的還是由若干系統(tǒng)共享的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理建立了能滿足配電自動化要求的新的機制和管理方法，是配電自動化不可缺少的組成部分。

2.2 配電網(wǎng)優(yōu)化運行

電力市場的不斷完善迫使電力企業(yè)以效益為目標，把工作中心轉(zhuǎn)移到效率管理、降低成本和為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務上，這使供電企業(yè)必須不斷地分析電網(wǎng)的運行性能、制定電網(wǎng)優(yōu)化運行的方案。配電網(wǎng)的優(yōu)化運行主要包括：無功補償、提高供電質(zhì)量、降低線損、設備運行和維護。提高供電可靠性的主要技術措施有：

（1）縮短故障停電時間，包括故障自動報警、快速故障定位、自動/人工遙控隔離故障，非故障區(qū)段恢復供電;

（2）降低事故隱患和影響，重點在于對設備狀態(tài)和電網(wǎng)參數(shù)進行經(jīng)常性監(jiān)測，力求在故障發(fā)生前檢測出潛在事故隱患。

變電站自動化的發(fā)展，使供電可靠性有了很大的提高，但是要進一步縮短故障停電時間，很大一部分取決于饋線自動化的發(fā)展。非線性負載、電動機直接起動、不平衡負載、焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓質(zhì)量。電壓質(zhì)量對現(xiàn)代電子設備及計算機系統(tǒng)影響極大。為此，提出系統(tǒng)應對電壓進行連續(xù)測量和質(zhì)量分析，噪聲越限告警。同時要根據(jù)實際需要選擇不同的無功補償方式。

2.3 集成化、智能化和綜合化是發(fā)展趨勢

早期配電自動化的實施采用發(fā)展獨立的、單項自動化系統(tǒng)來解決問題，如直接的負荷控制、大用戶的遠程抄表等，由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關聯(lián)，其中大部分要求很難滿足，且還無法克服在擴大應用規(guī)模時確認所需投資的合理性所遇到的困難。這種按"功能定向"的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來若干反面影響，如功能重疊、數(shù)據(jù)的重復、靈活性很差和維修費用高等。

另外，配電自動化系統(tǒng)作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關聯(lián)，其本身及其所用技術又處于不斷發(fā)展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。

這就要求配電自動化系統(tǒng)采用全面解決的方案，走系統(tǒng)集成之路，使得各種應用之間可共享投資和運行費用，最大限度保護用戶原有的投資。

在饋線自動化方面，現(xiàn)有饋線終端設備不僅具有常規(guī)的遙測、遙信和遙控功能，且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質(zhì)量的一些參數(shù)的檢測功能，甚至集成了斷路器的監(jiān)視功能，且有進一步與斷路器、開關相結合，機電一體化，發(fā)展成為智能化開關的趨勢。顯著地降低了建設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創(chuàng)造了有利的條件。

故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效地解決這一問題，必須以數(shù)字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統(tǒng)為基礎。對于故障定位，國外有人提出使用三種技術綜合處理：故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區(qū)間故障概率統(tǒng)計法，這些信息結合在一起進行模糊邏輯處理。

2.4 電力線載波技術取得重大突破

DPL技術是針對能夠加強本地、區(qū)域性以至全球范圍的家庭和中小型公司的數(shù)據(jù)訪問性能和響應性能，采用改進的因特網(wǎng)規(guī)約（IP）以及復雜的專用電子裝置來沿低壓配電電纜網(wǎng)絡傳輸MHz級的數(shù)字高頻信號，同時監(jiān)視導致信息失真的脈沖信號以及其他形式的電干擾，從而實現(xiàn)了利用配電網(wǎng)絡為家庭和中小公司提供數(shù)字電話、傳真及因特網(wǎng)通信服務的手段。

該項技術的優(yōu)越性體現(xiàn)在：

對于電力公司來說，配電網(wǎng)絡是現(xiàn)成的，因而應用DPL技術的投資遠小于其他寬帶通信系統(tǒng);由于配電系統(tǒng)連至千家萬戶，通過該網(wǎng)絡可為用戶提供極方便的因特網(wǎng)服務;

該技術使得由調(diào)制的低壓網(wǎng)絡傳送的因特網(wǎng)和數(shù)據(jù)訪問的速度比目前最快的綜合數(shù)字服務網(wǎng)絡ISDN的速度提高了10倍，比與普通電話線連接的高速調(diào)制解調(diào)器快20倍;對電力公司來說，提供了開拓新市場的機會;但目前推廣應用DPL技術存在一些因難：

將變電站轉(zhuǎn)化為與因特網(wǎng)相連的網(wǎng)關，還需要在變電站中安裝開關以及異端高速回饋光纖網(wǎng)絡以承載變電站和因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸;

DPL這項技術，還需要進一步發(fā)展和證實，而其他技術，如低能無線（low-power radio）、電纜調(diào)制解調(diào)器或不對稱數(shù)字電話用戶線（asymmetric digital subscriber line）等高速通信系統(tǒng)都已商業(yè)化或即將商業(yè)化，因而至少在最近兩年內(nèi)，DPL技術是一項相對比較貴的選擇方案。

3.自動化發(fā)展堪憂

我國目前配網(wǎng)自動化市場還不成熟，一方面一次網(wǎng)架的不完善使得配網(wǎng)自動化缺乏硬件基礎;另一方面即使有條件上配網(wǎng)自動化項目的用戶也是需求各異。目前，此類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不多，主要有南瑞、許繼電氣、東方電子、四方華能等，但他們又對配網(wǎng)自動化的理解各異、產(chǎn)品特色各異。目前既沒有總體的規(guī)劃，也沒有一個統(tǒng)一的技術原則。

國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量水平上也存在一定問題，不能穩(wěn)定可靠運行，一定程度上影響了配電自動化的發(fā)展。配用電自動化終端產(chǎn)品在型式檢驗和國家監(jiān)督抽查中出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題是工作溫度達不到要求、抗電磁干擾能力差、安全性能差。一些小企業(yè)由于產(chǎn)品設計中考慮不周，使產(chǎn)品在工頻、沖擊耐壓試驗后設備損壞，在現(xiàn)場運行中將會引起配電線路故障、影響安全。一般有一定生產(chǎn)能力的生產(chǎn)企業(yè)都能較好地重視工頻和沖擊耐壓的安全要求。我國的自動抄表市場更是苦不堪言，到目前為止，投資者與用戶已經(jīng)有數(shù)十億元資金投入了，綜合起來有兩類產(chǎn)品：集中抄表系統(tǒng)和IC表。產(chǎn)生了幾百家專門制造IC卡表和集中抄表系統(tǒng)的企業(yè)。但真正使用很好的系統(tǒng)很少，是什么原因造成了這樣的結果呢？技術有一定的進展，但沒有根本性的突破;市場起起伏伏、停滯不前。據(jù)不完全統(tǒng)計，已經(jīng)掛網(wǎng)運行的國內(nèi)各類自動抄表終端高達數(shù)百萬臺，但效果并不是很好，目前正處于進退兩難的境地。

政府應加強質(zhì)量監(jiān)督，優(yōu)化市場，不斷淘汰無生產(chǎn)能力的不合格的小企業(yè);生產(chǎn)企業(yè)應重視產(chǎn)品質(zhì)量，不斷優(yōu)化產(chǎn)品;加強產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督力度，共同努力，提高配用電自動化終端產(chǎn)品的總體質(zhì)量水平，推動配用電自動化的實用化進程。

從可持續(xù)發(fā)展的眼光看，實現(xiàn)配電自動化是適應市場經(jīng)濟的需要。同時配網(wǎng)可進一步實現(xiàn)更高一級的控制及管理功能。但是配電線路自動化的開發(fā)是一個高投入、高技術、高難度、長周期、多方位的系統(tǒng)工程，如何立足于我國國情和網(wǎng)絡現(xiàn)狀，借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，多快好省地開發(fā)出有中國特色的配電線路自動化系統(tǒng)，還需專家及廣大技術人員積極探討，努力推進配電網(wǎng)自動化建設向?qū)嵱没较虬l(fā)展，發(fā)揮更好的作用和效益。