作者：杨奇逊焦邵华

　　80年月以来，我国的电力工获得了快速成长，90年月中后期，电力工的成长重点由增加装机容转变为增强电网建设。电力工成长的这类非凡性，使得我国适合采用更进步前辈的技术，从高起点进行电网改造。今朝在我国220kV及以上系统中运行的微机庇护跨越一万台，有1000多个基于散布式网络的综合自动化变电站投进运行。这些技术以其秀的靠得住性、灵活性和可扩大性为电力系统广年夜用户所接受。在信息时代光降的今天，我国正在进行年夜规模的配电网改造建设，一批城乡电网改造工程正在兴修，可以预见，基于信息技术的配电网自动化将会获得普遍推行并阐扬庞大作用。

　　2基于信息技术的配电网自动化的基本功能

　　配电网持久以来只能采用手工操作进行控制，自90年月起头慢慢成长实现了一批功能自力的孤岛自动化，从此的成长趋向必然走向基于进步前辈通讯技术的网络自动化。配电网自动化主要包括馈线自动化、自动制图/装备治理/地舆信息系统及配电网分析软件，它是配电自动化的根蒂根基部门。与传统的孤岛自动化相比，基于信息技术的配电网自动化的要害在于以下三点：年夜的智能终端、通讯技术和丰硕的后台软件。针对我国配电网的具体情况，配电网自动化应当分期分批慢慢成长完善，终实现对配电系统资本的综合哄骗。

　　2.1馈线自动化

　　图1所示为典型的配电网手拉手环网结构，联络开关S3处于常开状态，负荷由变电站A和变电站B划分供电。当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口庇护使断路器B1动作，将故障线路切除，传统的故障隔离和恢复供电的方式是经由过程重合器和分段器的配合，经重合器屡次重合实现的，该方式不依靠于通讯[1]。可是，由于重合器的屡次重合对配电系统酿成的扰动在某些情况下是不能接受的，为了实现具有更好性能的馈线自动化人们在开关上装设了智能终端，即配电终端单元（FTU），并经由过程通讯系统实现集中式馈线自动化。这类馈线自动化的基来源根基理以下：当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口庇护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在开关S2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，快速跳开S1和S2实现故障隔离并合上线路出口的断路器，后合上联络开关S3完成向非故障区域的恢复供电。这类依靠通讯系统和FTU实现的馈线自动化是配电网自动化的根蒂根基，对于配电系统的运行与监控是十分重要和需要的。

　　2.2小电流接地系统的单相接地庇护

　　我国尽年夜大都配电网采用小电流接地方式。小电流接地系统在发生单相接地故障后，规程答理带故障运行两个小时，由于非故障相的电压升为线电压，长时间运行有可能致使尽缘破坏，因而需要快速实现故障定位。

　　传统的接地选线的方式是哄骗零序电流的基波或5次谐波的年夜小及标的目的。实践中该原理的效果其实不理想，年夜大都供电部门仍在采用“拉线法”进行故障选线，这对于提高供电靠得住性是十分晦气的。在图1所示系统中，散布安装在配网各点的FTU及集中通讯将为这一传统问题的解决注进活力，位于接地址两侧的相邻的两个FTU对某些小电流接地的故障特征的丈将有较着区分，初步的研究讲明，建立在FTU与通讯根蒂根基之上的馈线自动化技术有可能很好地解决小电流接地问题。

　　2.3配电网化运行

　　统计资料讲明，与超高压电网、高压电网相比，配电网的网损是高的，三者之间的比例关系如表1所示[2]。

　　有了散布式的FTU及通讯系统后，该问题可以从以下两方面获得更好的解决。

　　2.3.1化配网负荷

　　如图1所示，配电网自动化系统经由过程对智能终端和手拉手环网中的负荷开关的控制，可以利便地改变环网的开环点已到达调整潮水的目的。自动化的后台软件将给出化潮水的方案，终实现减小网损。

　　2.3.2无功/电压控制

　　在后台系统的支持下，经由过程对电容器和有载调压配电变压器等散布式无功电源的控制，可以实现全网的无功/电压控制，这不单可以下降网损，而且可以实现对电能的抵偿。

　　2.4进步前辈的配电治理系统

　　配电治理系统是配电网自动化的焦点部门，主要包括配电图资系统及配电网分析软件。

　　2.4.1配电图资系统（AM/FM/GIS）

　　配电图资系统由自动绘图AM（AutomaticMapping）、装备治理FM（FacilitiesManagement）和地舆信息系统GIS（GeographicInformationSystem）组成。其中，图资系统（AM/FM）是配电自动化的根蒂根基，该系统建立在地舆信息系统（GIS）的根蒂根基上，与动态SCADA相连系，将年夜年夜提高配电网的运行治理水平。

　　2.4.2配电网分析软件（DPAS）

　　配电系统的运用软件为配电网的运行提供了有力的分析工具，主要包括：潮水计较、负荷猜想、状态估、拓扑分析、电流/阻抗计较及无功电压化等。

　　3基于网络化的配电载波

　　配电网自动化的要害在于通讯，选择通讯方式应当适合我国配电网的具体情况。今朝主要的通讯方式包括光纤、载波、有线及无线方式，配电网自动化的终通讯方式将是多种通讯方式的夹杂运用，尤其以光纤、载波为主。其中光纤通讯获得普遍认可，而网络化配电载波以其秀的鲁棒性、平安性、易于实现、投资较低等突出点，在多种通讯方式中倍受注视。

　　3.1电力线载波技术的成长

　　初的电力线载波是为了传输高频庇护旌旗灯号和话音旌旗灯号设计的。它是基于线路两头阻波器的点对点的通讯。配电网节点众多，这类点对点的通讯方式不能知足配电自动化的要求，是以配电载波将不再使用阻波器。第二代的载波技术基于扩频原理，能够在很低的信噪比情况下工作，具有很强的通讯能力。新一代的载波技术基于数字旌旗灯号处置芯片（DSP），由于DSP具有壮大的实时解码功能，这类载波技术具有很是理想的通讯能力。现在，基于DSP解码的载波技术已可以哄骗10kV配电线路作为计较机总线组成总线式网络，称为网络化配电载波（NDLC）。采用NDLC技术，在10kV配网中的任一位置注进旌旗灯号，都可以在统一10kV网络中肆意位置的节点准确接收。今朝已有集成了这类载波技术的芯片问世。其发信功率不年夜于1w，典型的接收能力为-80dB。理论研究与实验讲明该技术是一项完全可行的、很有成长前途的新技术。

　　3.2各类衰耗的估算

　　在年夜仿真研究和现场实验的根蒂根基上，文献[3]给出了配电载波的通道建模和对各类衰耗的估算，如表2所示：

　　对于以电缆线路为主的配电网，采用光纤通讯实现配电自动化更为有益，对于以排挤线路为主的配电网，网络化配电载波具有突出点。现实上，排挤线很有可能与很短的电缆线路夹杂毗连，如图3所示。配电系统的节点间的主要的通道衰耗来自变电站母线，包括变压器的杂散电容、母线的对地电容、变电站的其他馈线等的影响。这里需要强调的是故障发生后，断路器A断开，在切除故障的同时使故障线路与变电站断开，此时的通讯衰耗将不受变电站的影响。

　　网络化配电载波的通讯节点在变电站的出线处由双绞线与通讯主站相连，是以馈线的出口庇护动作不影响故障线路的FTU与变电站通讯主站的通讯。

　　3.3网络化配电载波在线路故障时的情况

　　当采用网络化配电载波实现故障定位、故障隔离时必需斟酌载波旌旗灯号在故障线路上的传输情况。这是NDLC技术实用化的主要问题。对该问题的分析以下：

　　（1）在线路故障后，故障线路出口的庇护动作，断路器将线路与变电站断开，载波旌旗灯号不受变电站的影响。由于线路停电，线路上几近没有了噪声，这些都将有益于载波通讯。

　　（2）由于10kV配电网的载波耦合装备与超高压系统相比成本很低，价格廉价，完全可以采用相相耦合方式，相相耦合方式比相地耦合方式具有更高的靠得住性，在单相接地时可以退化为相地耦合方式继续工作，仅是在三相故障时需做非凡斟酌。

　　（3）即使发生三相短路故障，假设故障使得载波通道中断，在故障点后面的FTU不能与变电站主站通讯，该节点将经由过程联络开关处的桥节点与对侧系统联系，桥节点的存在使得载波通讯具有手拉手的双路由。

　　（4）现实上，断路器跳开后，尽年夜大都情况故障点的故障电弧熄灭，尽缘恢复，这对于不足1w的载波旌旗灯号的衰耗很小。

　　3.4网络化配电载波的节点治理

　　配电网络可以被视为自然的总线网，该总线上的每两个节点都可以通讯。可是，斟酌到配电系统的节点众多，节点的治理十分重要，下面计议经由过程节点治理提高网络化配电载波的靠得住性和可扩大性。

　　（1）面向对象的寻址

　　配电系统的每一个节点都可以经由过程以下三个元素肯定地址：域、子网和节点号。域对应于变电站，域内的子网对应于该变电站内的一条馈线，子网的节点则对应于该馈线上的各FTU。在图1所示的手拉手环网中，当S3处于常开状态时，节点B1、S1和S2属于与变电站A相对应的域，而节点B2、S4和S5属于与变电站B相对应的域。作为数字通讯桥的联络节点如图2所示，正常情况下，联络节点一侧的节点“听不到”另外一侧节点的声音，属于分歧变电站的域之间互不

　　影响。仅当一个子网的某节点被其所在的变电站主站丢失或其他缘由，诸如线路断开、线路严重故障等，节点将经由过程桥节点向对侧申请漫游。

　　界说每条馈线的个节点为子站，该节点是这一子网的治理节点，它在作为该子网所有节点与变电站主站的路由的同时，还记忆了这些节点的基本信息，如节点地址、节点类型，这将年夜年夜有益于NDLC系统的可扩大性。

　　（2）自动设置中继

　　当一个子网中的某节点远离变电站时，变电站主站可能不能与该节点成功通讯，这时候主站可以经由过程下载定值，界说比来的节点为中继节点，该节点将完成对通讯不顺畅的节点的中继转发，这将年夜年夜提高了通讯系统的靠得住性。

　　（3）节点漫游

　　网络化配电载波系统在运行中不竭进行自检，一旦子网的子站发现该子网的某节点丢失，将向主站汇报，主站经由过程自动设置中继试图找回丢失了的节点，如仍未成功，被丢失的节点将自动向桥节点申请漫游，这一措施对于提高通讯系统的靠得住性十分有益。

　　3.5网络化数字载波的现场实验

　　下面介绍在河北唐山某10kV电网进行的一次现场实验。NDLC系统的通讯功率为0.5w。配电网络如图3所示。

　　变电站有5条出线，即5个子网，图中仅具体给出实验线路的接线。FTU划分装在节点A、B、C、D和E处。A为子站，AB间距离为4km，中心包括两段各为300m长的电缆，BC间距离为2km，中心包括一段200m长的电缆，CD、AE间的距离划分为3km和2.5km。哄骗表2中的成效估算的通道衰耗如表3所示：

表3
衰耗(dB)
AB43
AC60
AD72
AE30
噪声20~30

　　实验中的通讯报文的长度为20字节。划分在两种情况下进行测试，一是在断路器A闭合的情况下，存在变电站的母线衰耗和10kV系统的噪声的干扰，测试成效见表4；二是在断路器A断开时，测试成效见表5。表4中只有AD间的通讯是不理想的，AD间的距离为9km，这已接近10kV配电网的年夜长度，而且中心包括三段电缆。当界说节点B为节点D中继后，通讯效果理想。而当断路器A断开后，如表5所示，在没有中继的情况下AD的通讯也是理想的。

　　4结论

　　信息技术的快速成长，为我国的年夜规模配电网改造使用更进步前辈的自动化技术提供了强有力的支持。采用基于信息技术的配电网自动化系统将在很年夜水平上改善配电网的运行状态，更好地实现资本的综合哄骗。城市配电网建设应当在做好计划的根蒂根基上连系现实试点慢慢实现。当前实施配电网自动化的要害是在实践的根蒂根基上开发出经济的、靠得住的、实用的配电网通讯系统。光纤和配电载波将成为主要的通讯方式，理论分析和实验证实网络化配电载波是可行的、靠得住的、经济的。

　　参考文献

　　[1],AutomatedPowerDistribution,IEEESpectrum,pp.55~60,April1982

　　[2]中国电力科学研究院,关于电网网损的查询拜访陈述,1989

　　[3]焦邵华,电网智能庇护新技术的研究,华北电力年夜学博士学位论文，2000.4