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1 研究背景
电力系统配网自动化是指采用现代通信技术、电子技术、网络技术及计算机与电力设备相结合，在正常及事故情况下把配电网的保护、控制、监测、计量和供电部门的工作管理相结合起来，改善供电质量，和用户保持好更加负责，更加密切的关系，用合适的价格迎合用户需求的多样化，目标是获得最好的供电经济性，更加有效的企业管理。电力系统配网自动化是一个具有较高综合性、复杂巨大的系统性工程，包括电力企业中和配电系统相关的所有控制及功能数据。从确保对用户的供电质量，节省运行费用的观点，提升服务的水准等方面来看，电力系统配网自动化是一个统一的有机整体。
2 配电网的合理规划
电力系统配网自动化的基本原理：把环网结构开环运行的配电网线路采用分段开关区分成若干个供电区域。一旦其中的供电区域出现问题，可以及时的断开该区域的开关，从而隔离开出现故障的区域，然后把非故障区域快速恢复供电，进而免除了因为某一区域出现故障而致使所有线路连续停电，大大缩小了停电区域的范围，增加了供电的可靠性。所有，电力系统配网自动化对配电网的规划提出了几点基本要求：
(1)采用成环网型供电线路，同时至少采用双电源，如果是供电密集区域，有必要的时候可以考虑选用多电源供电系统。
(2)采用分段式线路干线。防止因线路某一部位出现故障而致使整条线路都停电，可以通过分段开关来转移非故障区域负荷。分段的原则：在充分考虑投资效益的前提下，就实际的情况而言，或采用线长相等(负荷相等、用户数量均等)的原则。把长度在3km以内的线分成3段，如果线的长度超过3km，分段一般少于5段。
(3)为了节约一次设备的总投资数，分段开关应采用负荷开关时，而不采用断路器。一旦线路发生故障后，其分段开关并不是切断故障电流，而是进行隔离故障区域。
3 开关设备的选型
开关设备是电力系统配网自动化的重要设备，当前有很多厂家进行生产，但能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能的开关设备，能够生产出与计算机的遥控技术和数据传输终端设备连接的生产厂家还是较少。目前我国部分地区实现电力系统配网自动化的开关设备基本上都没有这个功能。因此，要实现利用通信技术和计算机网络，做到对配网正常运行的检测、控制以及发生故障时的迅速处理和配网的设备管理、生产管理的自动化，关键是选择正确的开关设备。断路器、控制开关不仅需要数据信息通讯和远方的遥控操作等一般功能，而且还需要完善、独立的操作电源系统。
4 控制中心与各开关(断路器)之间的数据通信网络
电力系统配网自动化建设存在的主要瓶颈是：电力系统配网自动化需要较高通信系统的通信速率以及可靠性。有关供电局电力系统配网自动化运行和建设的经验来看，就目前我国部分地区实现的电力系统配网自动化的通信方式采用无线通信、光纤通信和载波通信等几种形式来看，无线通信和载波通信存在的缺点是：不是非常的稳定，究其原因是受到较多因素的限制，但其优点是：与其他的通信方式相比较，其投资较少，因此更加适应小范围的城镇电力系统配网自动化。而这两种通信方式并不适应城市电力系统配网自动化的要求。所以应当采用光纤通信方式，其优点是快的通信速率和高的可靠性，可以适应城市的电力系统配网自动化的要求。电力系统配网自动化首选的通信方式是这种通信方式支持接口(RS232／485)和以太网等多种通信模式。
一般选择交流220V充当操作电源，通常由充电屏、电池屏、逆变电源屏和交流配电屏组成的电源系统。在整个配电网络中设置多套电源系统来适应设计的需要，应按照电压降和电源线路的具体情况来决定具体的数量。
5 电力系统配网自动化实用化模式
电力系统配网自动化按照故障处理的具体形式分为集中智能模式和分布智能模式。
5.1、集中智能模式
集中智能模式是指通过现场的开关(断路器)把检测的故障信息上传给主站，由主站根据一定的算法定位故障，按照配电网的实时拓扑结构，通过有关FTU、开关(断路器)断闸隔离故障。此后考虑过负荷，网损等情况，根据计算主站给出最合适的恢复方案，并通过控制开关(断路器)进行负荷转供，此模式可以适合于任何构造的配电网，并且可以处理一些如多重故障的特殊情况等。
以配电网的实时拓扑结构为基础的主站故障处理算法，同样适用于多电源复杂的网络，并且时间上基本一致。
它具有以下的特点：
(1)系统的故障时的运行方式和正常运行方式可以实现自动最优化，调度灵活，同时可以根据操作员的指令或者调度员选择预定的运行方式。
(2)可以将开关(断路器)的电压、电流以及其开关量等具体数据传至调度主站或控制中心，并且可以对其进行遥控操作，具有较好的上行和下行通信功能。
(3)可以与电压无功补偿装置及配变计量监测终端相兼容，进行配网的VQC电压无功自动控制功能。
(4)系统本身具有自动切除故障点和自动判断故障点的功能，而且能够与继电保护的重合闸、整定、备自投等配合，把故障程度减小到最小。
这种模式能适用于电缆线路(包括环网柜方式、开闭所方式)、架空线路。因此集中智能模式是配网自动化较高级、先进的模式。
5.2、分布智能模式
分布智能模式是指现场的开关(断路器)拥有在不需要通信与主站系统参与情况下，网络重构和自动故障判定隔离的能力。其主要设备是FTU结合负荷开关或断路器形成的拥有重合功能的分段开关。一般可以分成电流计数型(根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域)和电压时间型(根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域)两种。
这种方法具有的优点是：成本低、不需要主站参与。因受原理的制约，不可避免地拥有以下几个缺点：
(1)对系统及用户冲击大，故障处理及供电恢复速度慢；
(2)缺乏在同一线路上、下级重合器动作的选择性；
(3)调整变电站重合闸次数和速断保护定值。
还有，当网络重构后其参数配合较困难，如需要调整重合器的整定参数，多电源多分支的复杂网络等。
总之，此种方法只适合于可靠性较低或通信条件不完善、不具备通信手段的场合和较简单的网架结构(双电源供电的“手拉手”线路)。
6 结论
因此，真正发挥出电力系统配网自动化的潜在功能还需运行专家和通用控制平台进一步的合作，面向实际的需求，解决特定的应用对象和问题。能够充分包容吸收现场专家经验的柔性控制系统才是一个性能优良的配网自动化控制系统。
电力系统配网自动化是指采用现代通信技术、电子技术、网络技术及计算机与电力设备相结合，在正常及事故情况下把配电网的保护、控制、监测、计量和供电部门的工作管理相结合起来，改善供电质量，和用户保持好更加负责，更加密切的关系，用合适的价格迎合用户需求的多样化，目标是获得最好的供电经济性，更加有效的企业管理。电力系统配网自动化是一个具有较高综合性、复杂巨大的系统性工程，包括电力企业中和配电系统相关的所有控制及功能数据。从确保对用户的供电质量，节省运行费用的观点，提升服务的水准等方面来看，电力系统配网自动化是一个统一的有机整体。
2 配电网的合理规划
电力系统配网自动化的基本原理：把环网结构开环运行的配电网线路采用分段开关区分成若干个供电区域。一旦其中的供电区域出现问题，可以及时的断开该区域的开关，从而隔离开出现故障的区域，然后把非故障区域快速恢复供电，进而免除了因为某一区域出现故障而致使所有线路连续停电，大大缩小了停电区域的范围，增加了供电的可靠性。所有，电力系统配网自动化对配电网的规划提出了几点基本要求：
(1)采用成环网型供电线路，同时至少采用双电源，如果是供电密集区域，有必要的时候可以考虑选用多电源供电系统。
(2)采用分段式线路干线。防止因线路某一部位出现故障而致使整条线路都停电，可以通过分段开关来转移非故障区域负荷。分段的原则：在充分考虑投资效益的前提下，就实际的情况而言，或采用线长相等(负荷相等、用户数量均等)的原则。把长度在3km以内的线分成3段，如果线的长度超过3km，分段一般少于5段。
(3)为了节约一次设备的总投资数，分段开关应采用负荷开关时，而不采用断路器。一旦线路发生故障后，其分段开关并不是切断故障电流，而是进行隔离故障区域。
3 开关设备的选型
开关设备是电力系统配网自动化的重要设备，当前有很多厂家进行生产，但能够实现遥控操作、数据信息通讯等功能的开关设备，能够生产出与计算机的遥控技术和数据传输终端设备连接的生产厂家还是较少。目前我国部分地区实现电力系统配网自动化的开关设备基本上都没有这个功能。因此，要实现利用通信技术和计算机网络，做到对配网正常运行的检测、控制以及发生故障时的迅速处理和配网的设备管理、生产管理的自动化，关键是选择正确的开关设备。断路器、控制开关不仅需要数据信息通讯和远方的遥控操作等一般功能，而且还需要完善、独立的操作电源系统。
4 控制中心与各开关(断路器)之间的数据通信网络
电力系统配网自动化建设存在的主要瓶颈是：电力系统配网自动化需要较高通信系统的通信速率以及可靠性。有关供电局电力系统配网自动化运行和建设的经验来看，就目前我国部分地区实现的电力系统配网自动化的通信方式采用无线通信、光纤通信和载波通信等几种形式来看，无线通信和载波通信存在的缺点是：不是非常的稳定，究其原因是受到较多因素的限制，但其优点是：与其他的通信方式相比较，其投资较少，因此更加适应小范围的城镇电力系统配网自动化。而这两种通信方式并不适应城市电力系统配网自动化的要求。所以应当采用光纤通信方式，其优点是快的通信速率和高的可靠性，可以适应城市的电力系统配网自动化的要求。电力系统配网自动化首选的通信方式是这种通信方式支持接口(RS232／485)和以太网等多种通信模式。
一般选择交流220V充当操作电源，通常由充电屏、电池屏、逆变电源屏和交流配电屏组成的电源系统。在整个配电网络中设置多套电源系统来适应设计的需要，应按照电压降和电源线路的具体情况来决定具体的数量。
5 电力系统配网自动化实用化模式
电力系统配网自动化按照故障处理的具体形式分为集中智能模式和分布智能模式。
5.1、集中智能模式
集中智能模式是指通过现场的开关(断路器)把检测的故障信息上传给主站，由主站根据一定的算法定位故障，按照配电网的实时拓扑结构，通过有关FTU、开关(断路器)断闸隔离故障。此后考虑过负荷，网损等情况，根据计算主站给出最合适的恢复方案，并通过控制开关(断路器)进行负荷转供，此模式可以适合于任何构造的配电网，并且可以处理一些如多重故障的特殊情况等。
以配电网的实时拓扑结构为基础的主站故障处理算法，同样适用于多电源复杂的网络，并且时间上基本一致。
它具有以下的特点：
(1)系统的故障时的运行方式和正常运行方式可以实现自动最优化，调度灵活，同时可以根据操作员的指令或者调度员选择预定的运行方式。
(2)可以将开关(断路器)的电压、电流以及其开关量等具体数据传至调度主站或控制中心，并且可以对其进行遥控操作，具有较好的上行和下行通信功能。
(3)可以与电压无功补偿装置及配变计量监测终端相兼容，进行配网的VQC电压无功自动控制功能。
(4)系统本身具有自动切除故障点和自动判断故障点的功能，而且能够与继电保护的重合闸、整定、备自投等配合，把故障程度减小到最小。
这种模式能适用于电缆线路(包括环网柜方式、开闭所方式)、架空线路。因此集中智能模式是配网自动化较高级、先进的模式。
5.2、分布智能模式
分布智能模式是指现场的开关(断路器)拥有在不需要通信与主站系统参与情况下，网络重构和自动故障判定隔离的能力。其主要设备是FTU结合负荷开关或断路器形成的拥有重合功能的分段开关。一般可以分成电流计数型(根据开断故障电流重合器动作次数确定故障区域)和电压时间型(根据变电站保护重合闸到再次出现故障电流的时间确定故障区域)两种。
这种方法具有的优点是：成本低、不需要主站参与。因受原理的制约，不可避免地拥有以下几个缺点：
(1)对系统及用户冲击大，故障处理及供电恢复速度慢；
(2)缺乏在同一线路上、下级重合器动作的选择性；
(3)调整变电站重合闸次数和速断保护定值。
还有，当网络重构后其参数配合较困难，如需要调整重合器的整定参数，多电源多分支的复杂网络等。
总之，此种方法只适合于可靠性较低或通信条件不完善、不具备通信手段的场合和较简单的网架结构(双电源供电的“手拉手”线路)。
6 结论
因此，真正发挥出电力系统配网自动化的潜在功能还需运行专家和通用控制平台进一步的合作，面向实际的需求，解决特定的应用对象和问题。能够充分包容吸收现场专家经验的柔性控制系统才是一个性能优良的配网自动化控制系统。