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摘要:县城配电网自动化系统的设计原则以及整体结构和各个层次的设计思路进行了探讨，阐述了实施配电自动化系统的必要性，以及配电网自动化总体设计方案，主站、子站系统、通信系统、终端设计方案，并对实施配电自动化系统产生的效益进行了预测。
关键词:配电自动化；FTU ；通信系统
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
0引言
配电自动化系统是为适应电力企业发展的需要应运而生的。配电自动化（DA）借助于成熟的现代通信、计算机及网络技术，将配电网在线数据、离线数据以及电网结构和地理图形等信息进行集成和整
合，实现配电网各种监视、控制和管理功能。
1 实施县城配电自动化的意义
（1）是提高县级供电企业管理水平，提高经济效益的需要。通过对配电网络的监控，减轻倒闸操作的工作量，提高全员劳动生产率和安全性。
（2）是大力开拓电力市场，不断提高供电能力的需要，兑现供电服务“十项承诺”的有力保证。实施配电自动化，能正确判断故障位置，自动隔离故障，自动恢复供电，将故障损失减少到最小程度，大大提
高电网安全性和可靠性，提高事故处理的效率。
（3）是提高供电质量的需要，实施配电自动化，降低损耗，提高供电可靠性，改善供电质量。
（4）是提高配电网科技含量的需要，实施配电自动化，提高设备及技术水平，提高供电企业管理水平。
2 配电自动化系统方案设计
2.1 系统设计原则和功能要求
配电网络涉及面广，其质量和可靠性直接关系到国民经济和人民的日常生活，配电网自动化技术是一项长期而艰巨的系统工程，配电自动化系统布点多、信息量大、站点分散，一次性投资巨大，因而必须与市政工程、业扩报装工程相结合，统一规划、分期投入、分步实施，配电自动化系统建设也必须适应配电网的特点。
配电网自动化系统功能上分为四个子系统：配电网SCADA系统、配电网高级应用系统、基于GIS的配网管理系统和馈线自动化系統。
（1）配电网SCADA功能：配电网SCADA系统在于能够根据地理信息系统（GIS）提供的地理信息背景，通过RTU、FTU收集配电网和配电线路的实时数据，完成数据处理及监视控制功能，对配电网的运行状态进行监控，具有的功能包括：数据采集与处理、控制、开关操作连锁、人机界面、报表等。
（2）配网高级应用系统（D-PAS）：配电自动化系统可根据需要开发出包括以下三个层次的软件。基本应用软件，如网络拓扑、潮流计算、负荷预报、短路计算等。 派生的应用软件，如变电所负荷分图 配电网自动化系统结构原理图配、馈电负荷分配等。C专用应用软件，如负荷预报、投诉电话处理、设备管理等。
（3）基于GIS的配电网管理功能：配电网管理系统包括设备查询管理、TCM投诉电话、业扩报装、停电管理等功能。这些功能，均是基于GIS（地理信息系统）基础上实现的，形成实时监控、运行分析等一系列功能。
2.2 网络结构及一次设备的建设方案
一次设备的建设方面，为减少工作量和节省投资，充分利用原有的10kV配网设施，新选用柱上电动真空断路器、自动重合器，该自动重合器留有遥合、遥跳、遥信、遥测接口，实现配网自动化，同时也可在电杆下当地合、跳。在进行配电网建设过程中可选用ZCW型重合器，其重合器采用真空室和永磁操作机构，具备体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、免维护、使用寿命长等特点，采用微机保护，配合灵活，具有遥控、遥测、遥信功能，可实现故障自动隔离、自动转移供电、自动恢复供电的馈线自动化功能，且支持多种通讯规约和光纤、无线、有线等多种通讯方式，配电网改造过程中采用自动重合器的改造模式，两线安装一台联络断路器、多台分段断路器，FTU具有分布智能，依靠每个控制器对电压和电流的检测和判断，可以自动跳开故障点两侧的开关，自动延时闭合联络开关，实现自动转移供电。同时每个FTU具有保护功能，按照设置的保护定值，能够自动开断短路的故障电流。
3 主站系统设计
主站系统设计思想
配电自动化（DA）主站是配电自动化系统的控制与管理中心，一般采用客户／服务器方式构成计算机局域网络系统，以SCADA和GIS作为基本平台，配合各种软件完成配电自动化功能。
主站系统设计应该层次化、模块化，使得功能扩充和修改时仅增改功能模块而不改变作为核心的基础平台层，这样的系统可靠性高，可扩充性强。可方便地增加、修改功能和精简以适应不同的投资规模。
4 配电子站、终端 的设计方案
故障区域的判断和隔离是根据“配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法”的方法，依据FTU上报的故障信息由主站经过分析处理后得出。健全区域恢复供电是主站根据故障前配电网上的负荷分布和网络拓扑结构，推算各种可能恢复策略的综合指标，包括网络安全性（不发生过电流），网络经济性（线损最低）和网络合理性（负荷分布最均衡）等。选择最优的运行方式通过遥控或人工干预操作下去。
子站终端在硬件上要求采用工业级芯片，特别是柱上FTU，除了有工业的温度要求外，还要求低功耗设计，因为FTU要考虑到户外密封，不可能有散热孔。再者，抗干扰设计也非常重要，特别是FTU，它就在柱上开关旁边，又挂在电杆上，最容易受到外界干扰，要求对电源的输入、信号的输入、输出回路采取抗干扰措施，如浪涌抑制静电屏蔽、脉冲群抑制等方法，软件上也有相应的抗干扰算法。
5 实施配电网自动化效益预测
（1）供电可靠性预测：配电网自动化实施后，通过对配电网一次设备的升级及一次网络的优化建设，配电自动化系统将大大降低配电网的故障率，缩小配网故障的影响停电范固，而且必将带来配网管理模式的重大变革，提高城网供电可靠性。
（2）工作效率预测：通过配电网自动化的实施，能够在较短时间内确定故障位置，引导检修人员快速赶赴现场，处理事故，提高工作效率，通过确切的安全措施以及相应监控功能保证安全措施正确执行，保障工作人员和电网的安全，增供电量和提高供电企业社会信誉，给社会承诺服务提供了有力的保证。
（3）经济效益预测：通过配网自动化的实施，平衡负荷，加强对配电网络的监控，减轻倒闸操作的工作量，提平负荷曲线，提高运行效率，最优化无功控制，动态无功补偿，降低线损，效益可观。
（4）社会效益预测：因配电自动化的实施，减少了对客户停电的次数和实施停电的时间，也就大大减少了客户因停电而受到的损失，为客户提供合格的电能质量，满足社会不断发展和人民生活水平日益提高的需要，亦是社会形象的需要。
6 参考文献
［1］配电自动化系统功能规范，延安出版社，2000
［2］中国电机工程学会农村电气化分会农村电网建设与改造［M］中国电力出版社，1999
关键词:配电自动化；FTU ；通信系统
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
0引言
配电自动化系统是为适应电力企业发展的需要应运而生的。配电自动化（DA）借助于成熟的现代通信、计算机及网络技术，将配电网在线数据、离线数据以及电网结构和地理图形等信息进行集成和整
合，实现配电网各种监视、控制和管理功能。
1 实施县城配电自动化的意义
（1）是提高县级供电企业管理水平，提高经济效益的需要。通过对配电网络的监控，减轻倒闸操作的工作量，提高全员劳动生产率和安全性。
（2）是大力开拓电力市场，不断提高供电能力的需要，兑现供电服务“十项承诺”的有力保证。实施配电自动化，能正确判断故障位置，自动隔离故障，自动恢复供电，将故障损失减少到最小程度，大大提
高电网安全性和可靠性，提高事故处理的效率。
（3）是提高供电质量的需要，实施配电自动化，降低损耗，提高供电可靠性，改善供电质量。
（4）是提高配电网科技含量的需要，实施配电自动化，提高设备及技术水平，提高供电企业管理水平。
2 配电自动化系统方案设计
2.1 系统设计原则和功能要求
配电网络涉及面广，其质量和可靠性直接关系到国民经济和人民的日常生活，配电网自动化技术是一项长期而艰巨的系统工程，配电自动化系统布点多、信息量大、站点分散，一次性投资巨大，因而必须与市政工程、业扩报装工程相结合，统一规划、分期投入、分步实施，配电自动化系统建设也必须适应配电网的特点。
配电网自动化系统功能上分为四个子系统：配电网SCADA系统、配电网高级应用系统、基于GIS的配网管理系统和馈线自动化系統。
（1）配电网SCADA功能：配电网SCADA系统在于能够根据地理信息系统（GIS）提供的地理信息背景，通过RTU、FTU收集配电网和配电线路的实时数据，完成数据处理及监视控制功能，对配电网的运行状态进行监控，具有的功能包括：数据采集与处理、控制、开关操作连锁、人机界面、报表等。
（2）配网高级应用系统（D-PAS）：配电自动化系统可根据需要开发出包括以下三个层次的软件。基本应用软件，如网络拓扑、潮流计算、负荷预报、短路计算等。 派生的应用软件，如变电所负荷分图 配电网自动化系统结构原理图配、馈电负荷分配等。C专用应用软件，如负荷预报、投诉电话处理、设备管理等。
（3）基于GIS的配电网管理功能：配电网管理系统包括设备查询管理、TCM投诉电话、业扩报装、停电管理等功能。这些功能，均是基于GIS（地理信息系统）基础上实现的，形成实时监控、运行分析等一系列功能。
2.2 网络结构及一次设备的建设方案
一次设备的建设方面，为减少工作量和节省投资，充分利用原有的10kV配网设施，新选用柱上电动真空断路器、自动重合器，该自动重合器留有遥合、遥跳、遥信、遥测接口，实现配网自动化，同时也可在电杆下当地合、跳。在进行配电网建设过程中可选用ZCW型重合器，其重合器采用真空室和永磁操作机构，具备体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、免维护、使用寿命长等特点，采用微机保护，配合灵活，具有遥控、遥测、遥信功能，可实现故障自动隔离、自动转移供电、自动恢复供电的馈线自动化功能，且支持多种通讯规约和光纤、无线、有线等多种通讯方式，配电网改造过程中采用自动重合器的改造模式，两线安装一台联络断路器、多台分段断路器，FTU具有分布智能，依靠每个控制器对电压和电流的检测和判断，可以自动跳开故障点两侧的开关，自动延时闭合联络开关，实现自动转移供电。同时每个FTU具有保护功能，按照设置的保护定值，能够自动开断短路的故障电流。
3 主站系统设计
主站系统设计思想
配电自动化（DA）主站是配电自动化系统的控制与管理中心，一般采用客户／服务器方式构成计算机局域网络系统，以SCADA和GIS作为基本平台，配合各种软件完成配电自动化功能。
主站系统设计应该层次化、模块化，使得功能扩充和修改时仅增改功能模块而不改变作为核心的基础平台层，这样的系统可靠性高，可扩充性强。可方便地增加、修改功能和精简以适应不同的投资规模。
4 配电子站、终端 的设计方案
故障区域的判断和隔离是根据“配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法”的方法，依据FTU上报的故障信息由主站经过分析处理后得出。健全区域恢复供电是主站根据故障前配电网上的负荷分布和网络拓扑结构，推算各种可能恢复策略的综合指标，包括网络安全性（不发生过电流），网络经济性（线损最低）和网络合理性（负荷分布最均衡）等。选择最优的运行方式通过遥控或人工干预操作下去。
子站终端在硬件上要求采用工业级芯片，特别是柱上FTU，除了有工业的温度要求外，还要求低功耗设计，因为FTU要考虑到户外密封，不可能有散热孔。再者，抗干扰设计也非常重要，特别是FTU，它就在柱上开关旁边，又挂在电杆上，最容易受到外界干扰，要求对电源的输入、信号的输入、输出回路采取抗干扰措施，如浪涌抑制静电屏蔽、脉冲群抑制等方法，软件上也有相应的抗干扰算法。
5 实施配电网自动化效益预测
（1）供电可靠性预测：配电网自动化实施后，通过对配电网一次设备的升级及一次网络的优化建设，配电自动化系统将大大降低配电网的故障率，缩小配网故障的影响停电范固，而且必将带来配网管理模式的重大变革，提高城网供电可靠性。
（2）工作效率预测：通过配电网自动化的实施，能够在较短时间内确定故障位置，引导检修人员快速赶赴现场，处理事故，提高工作效率，通过确切的安全措施以及相应监控功能保证安全措施正确执行，保障工作人员和电网的安全，增供电量和提高供电企业社会信誉，给社会承诺服务提供了有力的保证。
（3）经济效益预测：通过配网自动化的实施，平衡负荷，加强对配电网络的监控，减轻倒闸操作的工作量，提平负荷曲线，提高运行效率，最优化无功控制，动态无功补偿，降低线损，效益可观。
（4）社会效益预测：因配电自动化的实施，减少了对客户停电的次数和实施停电的时间，也就大大减少了客户因停电而受到的损失，为客户提供合格的电能质量，满足社会不断发展和人民生活水平日益提高的需要，亦是社会形象的需要。
6 参考文献
［1］配电自动化系统功能规范，延安出版社，2000
［2］中国电机工程学会农村电气化分会农村电网建设与改造［M］中国电力出版社，1999