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摘要：本文从提出实现配电自动化的意义出发，结合笔者实践经验，提出配网自动化系统的规划，及其在设计中设备的改造要点，最后结合经验笔者提出实施配电自动化应注意的问题，为同行提供参考。
关键词：配电网；自动化设计；主站系统
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
项目实例
云南玉溪配网自动化三个110kV变电站（北苑变电站、紫艺变电站、泰山变电站）及广场、太极山、北苑、文化、玉兴、中玉开闭所共6个开闭所下辖的39条10kV配电网线路（其中6条电缆线路、11条架空混合线路及22条架空线路）进行配电网自动化建设，对38座环网柜、105台户外柱上开关共143个配电点进行“三遥”自动化配置，将对13台柱上分支开关进行“二遥” 自动化配置，共计156个配电点的自动化改造设计。
配网自动化系统作用与规划
2.1配网自动化系统构成
现行的配电网自动化系统多采用分层分布式体系结构，主要由三部分组成：主站层、配网子站层、配网测控端设备层。主站层是配网自动化系统监控及信息管理层；配网子站层是区域工作站层；配电网测控终端设备层是整个配电网自动化系统的的基础，其主要完成户外柱上开关、环网开关柜、箱式变电站、配电变压器、配网开闭所、配网小室等各种信息的采集处理及监控功能。
配电主站主要实现配网控制中心的各种监视、控制、管理功能。包括配电SCADA功能，各种数据量的采集、数据传输、数据加工、控制操作、事件报告等基本功能；地理信息系统（GIS）、各中高级应用软件（PAS）和需方管理功能。
2.2主站系统规划
配电主站是配电自动化系统的控制和管理中心，主要完成对整个配网系统的实时数据、设备信息、电量信息、用户信息等进行汇总、人机交互、分析管理、与其它系统的信息共享以及FA等功能。配电主站也可以作为区域控制中心，作为上级主站的一个节点与上级主站联网，与上级主站进行信息交换和共享。主站系统建设为三层结构，包括前置机、数据库服务器、监控业务台等，数据从终端通过光纤通信上送到前置机，然后存入实时数据库，监控业务台和WEB页发布的信息都从数据库中提取。
为了提高数据的安全性，主站系统主要设备、服务器采用双机冗余配置，采用双前置机、双服务器，同时装设双网结构。系统采用双以太网结构，与终端服务器构成数采子网，数据库服务器双机容错互为热备用，使用磁盘冗余阵列（RAID），支持双控制器、热插拔硬盘，确保系统具有更强的可靠性和扩展能力。
根据该项目实际情况和对配电管理的实际需求，本期配网自动化主站系统建设，是对现有配电网主站升级改造。通过对现有主站升级改造，搭建一套功能完善的主站系统，包括现有设备共配置15台主站服务器，2套磁盘阵列、1套KVM集中监控设备、13台工作站、2台打印机、相关的网络设备以及安全防护等硬件设备，通过对现有配电网自动化软件更新及增加功能软件，实现配网自动化主站系统的系统功能以及分析应用功能。
通过对现有配网自动化主站系统的改造和完善，将玉溪配网自动化主站系统建设成为符合IEC61968/ IEC61970国际标准配网自动化主站系统，能够满足玉溪配电网未来10年的发展需要。全面实现SCADA功能、馈线自动化功能、WEB发布功能、配电网分析应用功能（网络拓扑、状态估计、潮流计算、负荷预测、网络重构）、防误操作功能、转供电能力分析功能、配电运行与操作仿真功能以及基于地理背景信息的SCADA应用功能；整合有关配电网运行管理的各类系统，促进系统集成一体化，进行信息系统集成。
配网设备自动化的改造
优先采用免维护或少维护、操作简单，符合国际、国家或行业技术标准的优质产品。柱上开关应选择操作机构与开关本体一体化、SF6外绝缘类型的设备。环网开关柜应优先选用铠装、全密封、可扩展设备。对开关站、配电室、环网柜，应配置保护与测控合一的综合自动化装置或远动装置，负荷开关应具备电动条件。所有设备配备满足电流、电压测量要求的电流互感器、电压互感器。柱上开关、环网柜配电设备应考虑增配电源系统，以满足配电终端的电源要求。主要是对一、二次设备进行升级改造，使之适应无人值班运行对设备可靠性的要求。
（1）柱上开关的改造。通过柱上开关的改造实现自动化“二遥”或“三遥”功能。结合现场实际情况，具备光纤通信条件时，按“三遥”点设计；不具备光纤通信条件时，采用GPRS无线通信，按“二遥”点设计。本次工程实施改造的柱上开关设备有：ABB柱上负荷开关（SF6）45台，国产负荷开关1台，ABB柱上真空断路器13台，OR负荷刀闸23台，老式断路器13台，熔断器3台。新增柱上开关20台，其中9台为柱上负荷开关，11台为柱上断路器。部分老、旧设备采取整体更换，配置PT、CT、电动操作机构及FTU（馈线终端）设备。
（2）环网开关柜的改造。对环网柜的改造主要是改造配置PT、CT、电动操作机构及DTU（站所终端）设备及二次接线。实施配电网自动化监控点建设的环网柜为：17台ABB环网柜、9台西门子环网柜、12台施耐德环网柜。所有实施配电网自动化的环网柜监控点，均按“三遥”点设计改造。
该工程升级建设立足该地区配电网现状，坚持技术先进的同时，注重经济性和实用性，以保证配电主网架安全稳定运行为目标，形成配网主干线“三遥”为主，分支线 “二遥”的多元化的配电自动化模式。对柱上开关加装FTU；对开关站、配电室、环网柜加装DTU。
通信系统建设
依据配电自动化系统功能的需要，玉溪供电局配电网自动化通信系统采用专网通信和公网通信相结合的方式。专网通道通信方式采用光纤通信，通信技术采用光纤工业以太网交换机技术；公网通道通信方式采用无线公网通信，通信技术采用无线通信技术，公网通道租用现有移动（移动、联通、电信）运营商。
该工程配网自动化专网通道配电终端的建设区域仅限于红塔区的10kV配电网，核心层节点为配电主站。汇聚层节点为相关的变电站和开闭所，根据变电站的地理位置和现有光缆资源情况，选取太极山开闭所、文化开闭所、玉兴开闭所、高仓开闭所、广场开闭所、泰山变电站和紫艺变电站等7个站所为汇聚层节点；选取的143个配电监控节点（38座环网柜、105台户外柱上开关）作为专网通道接入层节点。将13个“二遥”监控节点作为公网通道接入层节点。接入层节点通信设备分为光纤通信设备和无线通信设备，所有接入层节点的通信设备放置于配电终端机柜内，光纤通信设备工作电源由柜内直流电源系统提供，无线通信设备选用无线通信采集模块，此设备集成在配电终端内。
玉溪供电局配电网自动化体系结构为集中采集、集中应用，所有配电终端所采集的数据需传送至配电主站，由配电主站进行处理和保存。
该工程中，将建设主站与城内5座開闭所（广场开闭所、文化开闭所、中玉开闭所、玉兴开闭所、北苑开闭所）之间的光纤通信电路。实现主站与5座开闭所之间实时信息的传输。各开闭所成为各条10kV线路上环网柜、柱上开关信息传送的主汇集点；并配置143套监控点通信设备、7套汇聚节点通信设备、1套配电主站核心节点通信设备和1套通信网管，将建设82千米24芯通信光缆；无线通信网络设备集成在配电终端内。
配网自动化实施中应注意的问题
通过结合笔者工程实践经验，对于配网自动化实施过程中需要考虑的问题较多，尤其是对于重点问题应给予重视，结合经验笔者总结其中关键要点：
（1）通信可靠性与经济性：配电网自动化系统主要担负着实时监控配电网安全可靠运行的职能，电网的供电可靠性首先由配电网构架完善和配电设备自动化程度决定，对线路配电设备的实时监控依靠配网自动化终端；配网自动化终端与主站的联系依赖可靠的通信，目前通信技术只有光纤通信是最可靠的通信。而配电网的广域地理分布性，为达到可靠的通信，需要架设长距离的通信光缆，从而需要投入很大的费用，既要通信传输的可靠又要通信建设经济性成为配电网自动化实施的难点之一。
（2）户外运行：配电线路设备的户外运行环境，对开关主设备、远动设备、通信终端设备等提出了更高的要求，主要是保证温度、湿度、抗凝露、抗老化、抗风沙等指标，在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件筛选等方面特殊考虑。
（3）电源：配电线路上的电源用于提供开关、监控单元的工作动力，在线路正常供电时，由电源变压器从线路取电；线路失电时，启动后备电源(蓄电池)供电，本工程DTU、FTU柜内均配置一套直流电源模块，支持PT取电，支持双交流电源供电，并可自动切换，并配置2块12V、 24Ah的蓄电池作为备用电源。存在的难题是不间断电源(蓄电池)户外运行问题，尤其高低温对蓄电池工作的影响。
结语
通过采取配电网自动化实施后，带来配网管理模式的重大变革。一次设备改造、配电终端建设、增加线路分段和联络，选用性能优良的设备，构成合理环网，提高配电网的技术装备水平；提高配电网设备的可靠运行能力，降低运行人员的劳动强度和维护费用；实现对配电网的信息化管理，提高配电网运行管理水平；提高供电可靠性、供电质量和服务水平，实现配电网的安全、可靠、经济运行；大大降低配网的故障率，缩小配网故障的影响停电范围；从而减少因故障、计划检修、计划施工及改扩建导致的停电时间。
参考文献：
[1] 张百红，李宏波. 关于电力系统自动化的几个热点话题[J]. 水电厂自动化
[2] 郭谋发. 配电网自动化技术. 机械工业出版社
[3] 龚静. 配电网综合自动化技术. 机械工业出版社
关键词：配电网；自动化设计；主站系统
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
项目实例
云南玉溪配网自动化三个110kV变电站（北苑变电站、紫艺变电站、泰山变电站）及广场、太极山、北苑、文化、玉兴、中玉开闭所共6个开闭所下辖的39条10kV配电网线路（其中6条电缆线路、11条架空混合线路及22条架空线路）进行配电网自动化建设，对38座环网柜、105台户外柱上开关共143个配电点进行“三遥”自动化配置，将对13台柱上分支开关进行“二遥” 自动化配置，共计156个配电点的自动化改造设计。
配网自动化系统作用与规划
2.1配网自动化系统构成
现行的配电网自动化系统多采用分层分布式体系结构，主要由三部分组成：主站层、配网子站层、配网测控端设备层。主站层是配网自动化系统监控及信息管理层；配网子站层是区域工作站层；配电网测控终端设备层是整个配电网自动化系统的的基础，其主要完成户外柱上开关、环网开关柜、箱式变电站、配电变压器、配网开闭所、配网小室等各种信息的采集处理及监控功能。
配电主站主要实现配网控制中心的各种监视、控制、管理功能。包括配电SCADA功能，各种数据量的采集、数据传输、数据加工、控制操作、事件报告等基本功能；地理信息系统（GIS）、各中高级应用软件（PAS）和需方管理功能。
2.2主站系统规划
配电主站是配电自动化系统的控制和管理中心，主要完成对整个配网系统的实时数据、设备信息、电量信息、用户信息等进行汇总、人机交互、分析管理、与其它系统的信息共享以及FA等功能。配电主站也可以作为区域控制中心，作为上级主站的一个节点与上级主站联网，与上级主站进行信息交换和共享。主站系统建设为三层结构，包括前置机、数据库服务器、监控业务台等，数据从终端通过光纤通信上送到前置机，然后存入实时数据库，监控业务台和WEB页发布的信息都从数据库中提取。
为了提高数据的安全性，主站系统主要设备、服务器采用双机冗余配置，采用双前置机、双服务器，同时装设双网结构。系统采用双以太网结构，与终端服务器构成数采子网，数据库服务器双机容错互为热备用，使用磁盘冗余阵列（RAID），支持双控制器、热插拔硬盘，确保系统具有更强的可靠性和扩展能力。
根据该项目实际情况和对配电管理的实际需求，本期配网自动化主站系统建设，是对现有配电网主站升级改造。通过对现有主站升级改造，搭建一套功能完善的主站系统，包括现有设备共配置15台主站服务器，2套磁盘阵列、1套KVM集中监控设备、13台工作站、2台打印机、相关的网络设备以及安全防护等硬件设备，通过对现有配电网自动化软件更新及增加功能软件，实现配网自动化主站系统的系统功能以及分析应用功能。
通过对现有配网自动化主站系统的改造和完善，将玉溪配网自动化主站系统建设成为符合IEC61968/ IEC61970国际标准配网自动化主站系统，能够满足玉溪配电网未来10年的发展需要。全面实现SCADA功能、馈线自动化功能、WEB发布功能、配电网分析应用功能（网络拓扑、状态估计、潮流计算、负荷预测、网络重构）、防误操作功能、转供电能力分析功能、配电运行与操作仿真功能以及基于地理背景信息的SCADA应用功能；整合有关配电网运行管理的各类系统，促进系统集成一体化，进行信息系统集成。
配网设备自动化的改造
优先采用免维护或少维护、操作简单，符合国际、国家或行业技术标准的优质产品。柱上开关应选择操作机构与开关本体一体化、SF6外绝缘类型的设备。环网开关柜应优先选用铠装、全密封、可扩展设备。对开关站、配电室、环网柜，应配置保护与测控合一的综合自动化装置或远动装置，负荷开关应具备电动条件。所有设备配备满足电流、电压测量要求的电流互感器、电压互感器。柱上开关、环网柜配电设备应考虑增配电源系统，以满足配电终端的电源要求。主要是对一、二次设备进行升级改造，使之适应无人值班运行对设备可靠性的要求。
（1）柱上开关的改造。通过柱上开关的改造实现自动化“二遥”或“三遥”功能。结合现场实际情况，具备光纤通信条件时，按“三遥”点设计；不具备光纤通信条件时，采用GPRS无线通信，按“二遥”点设计。本次工程实施改造的柱上开关设备有：ABB柱上负荷开关（SF6）45台，国产负荷开关1台，ABB柱上真空断路器13台，OR负荷刀闸23台，老式断路器13台，熔断器3台。新增柱上开关20台，其中9台为柱上负荷开关，11台为柱上断路器。部分老、旧设备采取整体更换，配置PT、CT、电动操作机构及FTU（馈线终端）设备。
（2）环网开关柜的改造。对环网柜的改造主要是改造配置PT、CT、电动操作机构及DTU（站所终端）设备及二次接线。实施配电网自动化监控点建设的环网柜为：17台ABB环网柜、9台西门子环网柜、12台施耐德环网柜。所有实施配电网自动化的环网柜监控点，均按“三遥”点设计改造。
该工程升级建设立足该地区配电网现状，坚持技术先进的同时，注重经济性和实用性，以保证配电主网架安全稳定运行为目标，形成配网主干线“三遥”为主，分支线 “二遥”的多元化的配电自动化模式。对柱上开关加装FTU；对开关站、配电室、环网柜加装DTU。
通信系统建设
依据配电自动化系统功能的需要，玉溪供电局配电网自动化通信系统采用专网通信和公网通信相结合的方式。专网通道通信方式采用光纤通信，通信技术采用光纤工业以太网交换机技术；公网通道通信方式采用无线公网通信，通信技术采用无线通信技术，公网通道租用现有移动（移动、联通、电信）运营商。
该工程配网自动化专网通道配电终端的建设区域仅限于红塔区的10kV配电网，核心层节点为配电主站。汇聚层节点为相关的变电站和开闭所，根据变电站的地理位置和现有光缆资源情况，选取太极山开闭所、文化开闭所、玉兴开闭所、高仓开闭所、广场开闭所、泰山变电站和紫艺变电站等7个站所为汇聚层节点；选取的143个配电监控节点（38座环网柜、105台户外柱上开关）作为专网通道接入层节点。将13个“二遥”监控节点作为公网通道接入层节点。接入层节点通信设备分为光纤通信设备和无线通信设备，所有接入层节点的通信设备放置于配电终端机柜内，光纤通信设备工作电源由柜内直流电源系统提供，无线通信设备选用无线通信采集模块，此设备集成在配电终端内。
玉溪供电局配电网自动化体系结构为集中采集、集中应用，所有配电终端所采集的数据需传送至配电主站，由配电主站进行处理和保存。
该工程中，将建设主站与城内5座開闭所（广场开闭所、文化开闭所、中玉开闭所、玉兴开闭所、北苑开闭所）之间的光纤通信电路。实现主站与5座开闭所之间实时信息的传输。各开闭所成为各条10kV线路上环网柜、柱上开关信息传送的主汇集点；并配置143套监控点通信设备、7套汇聚节点通信设备、1套配电主站核心节点通信设备和1套通信网管，将建设82千米24芯通信光缆；无线通信网络设备集成在配电终端内。
配网自动化实施中应注意的问题
通过结合笔者工程实践经验，对于配网自动化实施过程中需要考虑的问题较多，尤其是对于重点问题应给予重视，结合经验笔者总结其中关键要点：
（1）通信可靠性与经济性：配电网自动化系统主要担负着实时监控配电网安全可靠运行的职能，电网的供电可靠性首先由配电网构架完善和配电设备自动化程度决定，对线路配电设备的实时监控依靠配网自动化终端；配网自动化终端与主站的联系依赖可靠的通信，目前通信技术只有光纤通信是最可靠的通信。而配电网的广域地理分布性，为达到可靠的通信，需要架设长距离的通信光缆，从而需要投入很大的费用，既要通信传输的可靠又要通信建设经济性成为配电网自动化实施的难点之一。
（2）户外运行：配电线路设备的户外运行环境，对开关主设备、远动设备、通信终端设备等提出了更高的要求，主要是保证温度、湿度、抗凝露、抗老化、抗风沙等指标，在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件筛选等方面特殊考虑。
（3）电源：配电线路上的电源用于提供开关、监控单元的工作动力，在线路正常供电时，由电源变压器从线路取电；线路失电时，启动后备电源(蓄电池)供电，本工程DTU、FTU柜内均配置一套直流电源模块，支持PT取电，支持双交流电源供电，并可自动切换，并配置2块12V、 24Ah的蓄电池作为备用电源。存在的难题是不间断电源(蓄电池)户外运行问题，尤其高低温对蓄电池工作的影响。
结语
通过采取配电网自动化实施后，带来配网管理模式的重大变革。一次设备改造、配电终端建设、增加线路分段和联络，选用性能优良的设备，构成合理环网，提高配电网的技术装备水平；提高配电网设备的可靠运行能力，降低运行人员的劳动强度和维护费用；实现对配电网的信息化管理，提高配电网运行管理水平；提高供电可靠性、供电质量和服务水平，实现配电网的安全、可靠、经济运行；大大降低配网的故障率，缩小配网故障的影响停电范围；从而减少因故障、计划检修、计划施工及改扩建导致的停电时间。
参考文献：
[1] 张百红，李宏波. 关于电力系统自动化的几个热点话题[J]. 水电厂自动化
[2] 郭谋发. 配电网自动化技术. 机械工业出版社
[3] 龚静. 配电网综合自动化技术. 机械工业出版社