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[摘 要]城市配网自动化是一项系统的综合性工程，成功的配网自动化是设备的可靠性和方案的有机结合。针对配网综合自动化技术发展的过程及其特点，在环网配电的前提下，结合太原市城网实际情况，给出灵活多变、易于实施的技术方案，并具体说明它在实际应用中的诸多优越性。
[关键词]配网综合自动化；环网配电；供电可靠性；应用技术
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0169-01
前言
随着电力供应从卖方市场走向买方市场，电力用户对电能质量和供电可靠性提出了更高的要求。国家电力公司对电能质量也提出了较高的要求，对供电可靠性作出了明文规定：一般城市地区为99.96%，使每户平均停电时间不大于3.5小时；重要城市中心区应达99.99%，每户平均停电时间不大于53分钟。要实现这一目標，传统的城市配网结构及保护、运行和管理方式，已经不适应电力市场发展的要求，迫切需要新的配电模式来解决这个矛盾。
一、城市配网综合自动化概述
1、配网综合自动化的提出
配电系统自动化，是利用现代计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统。其中运行及控制部分功能的自动化，由配电自动化系统（DAS）实现，具体又可分为SCADA系统、电压/无功控制、保护的协调管理及控制、馈线控制、故障处理、自动抄表和负荷管理等。配电综合自动化系统称为DMS/DA 系统，其中 DMS 是配电管理系统，DA是配电自动化。DMS 涵盖了电力 MIS、电力调度、变电站综合自动化、出线管理、负荷管理、供用电管理等供、配、用电多个环节，是一个包含多学科技术的综合性大系统。
由于计算机通信技术的发展及分布式实时网络系统结构的引入，给配电系统的控制、管理、通信提供了良好的界面。按照微机局域网的思想，将电网中所有的智能化装置（IED）以最优的结构连接起来，组成一个无论在电网结构还是在保护、控制、管理和运行等方面均能适应电网建设需要的综合自动化系统成为可能，并开始逐步进入实用阶段。
2、配网综合自动化技术的主要突破
在电力系统自动化的发展进程中，变电站综合自动化技术首先得到足够的重视、研究和
发展，相比之下，配网综合自动化技术却因设备、使用环境和保护方式等原因而滞后。从国外DMS 的发展历程看，主要集中在 DA 部分，大致经历了自动就地控制、智能性自动就地控制以及近远程可选控制方式加集中数据库和专家系统三个阶段，而完整DMS 的开发在发达国家也是近几年的事。我国DMS的发展由于起步较晚，基础较为薄弱，在配网综合自动化技术方面主要有以下发展：
1）DA模式：充分发挥快速、准确隔离故障的优点，配网终端可以通过主站灵活设置工作模式。
2）馈线自动化FA：子站一直通过专用的FA通道高速轮询所有的装置状态，收集故障信息，在短时间内启动FA定位功能，在定位的过程中动态搜集所需要的FTU故障信息，故障隔离或恢复的命令采用广播报文的形式传递。
3）开闭所自动化：配电环网开关采用电动操作式负荷开关，并用微机故障识别、监控的保护方式取代了使用短路器的传统继电保护方式，可方便地实现配网的故障隔离、恢复供电与网络优化等功能。对于包含馈线和开闭所的线路，按照馈线自动化处理。环网柜按照馈线自动化处理。
4）开放的、分布式实时网络结构：实现了微机就地监控和远方通信功能的分离，为配网的调度、管理、运行、控制、通信及地理信息系统等提供了良好的界面。
二、配网综合自动化的实施
1、 配网自动化的模块化设计
配网自动化技术的实现要涉及大量的单元设备和多层次、多流程的操作程序，电能使用的方便性、灵活性、可靠性和电能质量是用户最为关心的问题，而配网又是我们向用户售电的渠道，因此，实用性、安全性、经济性、开放性、发展性和灵活性等都是我们发展配网自动化尤为重视的问题。要满足以上要求，在系统开发时，一般采用最新的面向对象（00P）的设计方法，对单元设备采用模块化的方式，即根据对象（实际的设备对象和操作流程对象）分别进行配网结构的设计，然后象搭积木一样将组件通过标准的管理机制和现定模式构造成完整的系统，模块间采用标准规约进行联系，能有助于配网综合自动化建成后的调度、管理、运行与控制等的实现。
1）环网配电
常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式。其中，环网接线是城市配网最常用的一种形式。这是因为环网配电供电能力强、范围广、形式方便灵活，稍加变化即能适应不同负荷等级的要求，并且可靠性高，网络潮流计算方便，有利于系统的保护、控制、管理、运行和维护。特别是其节省变电站出线回路、减少占地、少占路由等优点，在城市基础设施建设中尤为突出。因此，配网综合自动化技术在环网中的实施，应该是首先考虑的问题。
2）环网结构的划分
环网配电有单环、多环之分，还有开环、闭环的区别。按照使用功能的不同，单环、开环运行的配网系统一次部分可分为：
a、变电站出线断路器：用于配电环网线路及环网开关柜的保护，以及作为用户10千伏的配电装置、变压器的后备保护。
b、环网线路：用于电能的输送。可以是架空线路、电缆线路以及架空、电缆线路。
c、环网开关柜：用于电能的分配与计量，并与智能化控制器一起完成配网故障隔离与恢复供电、网络优化等。在用户变压器容量较小、无特殊供电要求的情况下，可在其馈线回路加装熔丝，直接作用户变压器保护，取消用户10千伏配电装置，以简化网络结构和减少电能损失。
d、用户站10千伏配电装置：在用户变压器容量较大、数量较多、保护要求高或者有中压负荷，需加中压无功补偿等特殊情况下，用户可根据自己的需要，增加相应的配电柜，以实现相应的保护功能。 e、用户变压器：为用户提供正常的工作电源。在双台变压器同时投入、低压母线分段运行情况下，母联应设电源互投闭锁装置。
这样，可将配电环网分成五个不同部分，根据环网开关柜、用10kV配电装置和用户变压器单元的不同组合，组成环网开关站、用户变电站和环网用户变电站三种不同的模式。一方面，保证技术方案实施的灵活性。另一方面，我们可以根据不同的调度、管理、控制和通信要求，对应不同的模块设定不同的功能要求，从而达到我们和用户之间建设与管理界面清楚、功能设置合理。
2、配网综合自动化系统的特点
a、系统结构：主要由主站系统、变电站监控系统、配电网监控系统、通信系统以及单项接地故障选线定位系统组成。
b、主要功能：电能质量最优控制、微机监控、故障分析处理及网络优化、自动读表和负荷控制、用户服务与地理信息系统。
三、配网综合自动化预计效果分析
（1）减少发现和检修故障的时间。配电管理系统快速分析故障，可减少每个用户停电的时间，这对我们供电企业来讲相当于多供电，提高供电可靠性，进而提高经济效益。
（2）降低设备的运行维护成本。根据对系统元件参数的监控，将检修工作從计划检修向状态检修过渡。
（3）减少新建变电站控制线路的投资。配电自动化设备的应用大大提高数据采集设备的利用度，可以有效地防止重复投资。
（4）最大限度地减少停电对用户的影响。配电自动化设备自动隔离故障，并对非故障线路恢复供电，缩短了用户停电时间，缩小了停电区域，对用户来讲，得到了更高质量的服务。
（5）提高运行效率，增强可靠性。评估以往的事故处理方法，确定正确方案，可以在将来发生类似事故时进一步减少损失，降低运行维护费用。
（6）推迟新的一次设备投资。通过配电自动化，在保障供电可靠性的前提下最大限度地发挥系统供配电能力，从而推迟新的一次设备投资。
四、结语
通过以上分析可以看出，城市配网综合自动化技术具有自动化水平高、供电可靠性高、功能强、实时性好、适应电力计量市场化需要、免维护等技术特点，同时又具有维护费用低、节能、节资等显著的经济优越性。另外，在提高能源可供条件，降低社会能耗指标，保障社会安定等方面，具有潜在而又巨大的社会综合经济效益。所以，积极采用、推广配网综合自动化技术具有十分重要的现实意义。
[关键词]配网综合自动化；环网配电；供电可靠性；应用技术
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0169-01
前言
随着电力供应从卖方市场走向买方市场，电力用户对电能质量和供电可靠性提出了更高的要求。国家电力公司对电能质量也提出了较高的要求，对供电可靠性作出了明文规定：一般城市地区为99.96%，使每户平均停电时间不大于3.5小时；重要城市中心区应达99.99%，每户平均停电时间不大于53分钟。要实现这一目標，传统的城市配网结构及保护、运行和管理方式，已经不适应电力市场发展的要求，迫切需要新的配电模式来解决这个矛盾。
一、城市配网综合自动化概述
1、配网综合自动化的提出
配电系统自动化，是利用现代计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统。其中运行及控制部分功能的自动化，由配电自动化系统（DAS）实现，具体又可分为SCADA系统、电压/无功控制、保护的协调管理及控制、馈线控制、故障处理、自动抄表和负荷管理等。配电综合自动化系统称为DMS/DA 系统，其中 DMS 是配电管理系统，DA是配电自动化。DMS 涵盖了电力 MIS、电力调度、变电站综合自动化、出线管理、负荷管理、供用电管理等供、配、用电多个环节，是一个包含多学科技术的综合性大系统。
由于计算机通信技术的发展及分布式实时网络系统结构的引入，给配电系统的控制、管理、通信提供了良好的界面。按照微机局域网的思想，将电网中所有的智能化装置（IED）以最优的结构连接起来，组成一个无论在电网结构还是在保护、控制、管理和运行等方面均能适应电网建设需要的综合自动化系统成为可能，并开始逐步进入实用阶段。
2、配网综合自动化技术的主要突破
在电力系统自动化的发展进程中，变电站综合自动化技术首先得到足够的重视、研究和
发展，相比之下，配网综合自动化技术却因设备、使用环境和保护方式等原因而滞后。从国外DMS 的发展历程看，主要集中在 DA 部分，大致经历了自动就地控制、智能性自动就地控制以及近远程可选控制方式加集中数据库和专家系统三个阶段，而完整DMS 的开发在发达国家也是近几年的事。我国DMS的发展由于起步较晚，基础较为薄弱，在配网综合自动化技术方面主要有以下发展：
1）DA模式：充分发挥快速、准确隔离故障的优点，配网终端可以通过主站灵活设置工作模式。
2）馈线自动化FA：子站一直通过专用的FA通道高速轮询所有的装置状态，收集故障信息，在短时间内启动FA定位功能，在定位的过程中动态搜集所需要的FTU故障信息，故障隔离或恢复的命令采用广播报文的形式传递。
3）开闭所自动化：配电环网开关采用电动操作式负荷开关，并用微机故障识别、监控的保护方式取代了使用短路器的传统继电保护方式，可方便地实现配网的故障隔离、恢复供电与网络优化等功能。对于包含馈线和开闭所的线路，按照馈线自动化处理。环网柜按照馈线自动化处理。
4）开放的、分布式实时网络结构：实现了微机就地监控和远方通信功能的分离，为配网的调度、管理、运行、控制、通信及地理信息系统等提供了良好的界面。
二、配网综合自动化的实施
1、 配网自动化的模块化设计
配网自动化技术的实现要涉及大量的单元设备和多层次、多流程的操作程序，电能使用的方便性、灵活性、可靠性和电能质量是用户最为关心的问题，而配网又是我们向用户售电的渠道，因此，实用性、安全性、经济性、开放性、发展性和灵活性等都是我们发展配网自动化尤为重视的问题。要满足以上要求，在系统开发时，一般采用最新的面向对象（00P）的设计方法，对单元设备采用模块化的方式，即根据对象（实际的设备对象和操作流程对象）分别进行配网结构的设计，然后象搭积木一样将组件通过标准的管理机制和现定模式构造成完整的系统，模块间采用标准规约进行联系，能有助于配网综合自动化建成后的调度、管理、运行与控制等的实现。
1）环网配电
常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式。其中，环网接线是城市配网最常用的一种形式。这是因为环网配电供电能力强、范围广、形式方便灵活，稍加变化即能适应不同负荷等级的要求，并且可靠性高，网络潮流计算方便，有利于系统的保护、控制、管理、运行和维护。特别是其节省变电站出线回路、减少占地、少占路由等优点，在城市基础设施建设中尤为突出。因此，配网综合自动化技术在环网中的实施，应该是首先考虑的问题。
2）环网结构的划分
环网配电有单环、多环之分，还有开环、闭环的区别。按照使用功能的不同，单环、开环运行的配网系统一次部分可分为：
a、变电站出线断路器：用于配电环网线路及环网开关柜的保护，以及作为用户10千伏的配电装置、变压器的后备保护。
b、环网线路：用于电能的输送。可以是架空线路、电缆线路以及架空、电缆线路。
c、环网开关柜：用于电能的分配与计量，并与智能化控制器一起完成配网故障隔离与恢复供电、网络优化等。在用户变压器容量较小、无特殊供电要求的情况下，可在其馈线回路加装熔丝，直接作用户变压器保护，取消用户10千伏配电装置，以简化网络结构和减少电能损失。
d、用户站10千伏配电装置：在用户变压器容量较大、数量较多、保护要求高或者有中压负荷，需加中压无功补偿等特殊情况下，用户可根据自己的需要，增加相应的配电柜，以实现相应的保护功能。 e、用户变压器：为用户提供正常的工作电源。在双台变压器同时投入、低压母线分段运行情况下，母联应设电源互投闭锁装置。
这样，可将配电环网分成五个不同部分，根据环网开关柜、用10kV配电装置和用户变压器单元的不同组合，组成环网开关站、用户变电站和环网用户变电站三种不同的模式。一方面，保证技术方案实施的灵活性。另一方面，我们可以根据不同的调度、管理、控制和通信要求，对应不同的模块设定不同的功能要求，从而达到我们和用户之间建设与管理界面清楚、功能设置合理。
2、配网综合自动化系统的特点
a、系统结构：主要由主站系统、变电站监控系统、配电网监控系统、通信系统以及单项接地故障选线定位系统组成。
b、主要功能：电能质量最优控制、微机监控、故障分析处理及网络优化、自动读表和负荷控制、用户服务与地理信息系统。
三、配网综合自动化预计效果分析
（1）减少发现和检修故障的时间。配电管理系统快速分析故障，可减少每个用户停电的时间，这对我们供电企业来讲相当于多供电，提高供电可靠性，进而提高经济效益。
（2）降低设备的运行维护成本。根据对系统元件参数的监控，将检修工作從计划检修向状态检修过渡。
（3）减少新建变电站控制线路的投资。配电自动化设备的应用大大提高数据采集设备的利用度，可以有效地防止重复投资。
（4）最大限度地减少停电对用户的影响。配电自动化设备自动隔离故障，并对非故障线路恢复供电，缩短了用户停电时间，缩小了停电区域，对用户来讲，得到了更高质量的服务。
（5）提高运行效率，增强可靠性。评估以往的事故处理方法，确定正确方案，可以在将来发生类似事故时进一步减少损失，降低运行维护费用。
（6）推迟新的一次设备投资。通过配电自动化，在保障供电可靠性的前提下最大限度地发挥系统供配电能力，从而推迟新的一次设备投资。
四、结语
通过以上分析可以看出，城市配网综合自动化技术具有自动化水平高、供电可靠性高、功能强、实时性好、适应电力计量市场化需要、免维护等技术特点，同时又具有维护费用低、节能、节资等显著的经济优越性。另外，在提高能源可供条件，降低社会能耗指标，保障社会安定等方面，具有潜在而又巨大的社会综合经济效益。所以，积极采用、推广配网综合自动化技术具有十分重要的现实意义。