范明天张祖平

【摘要】　配电自动化是当前我国城市电网的重要课题，配电自动化在我国还处于低级阶段，还有需要进行一些研究和探讨。文中简要集中探讨了有关配电自动化的主要基本功能，和什么样的网络才能实现配电自动化，什么样的网络及负荷才有需要采用配电自动化等问题。

【要害词】　配电自动化　配电治理系统　基本模式　基本问题

随着社会经济与科学技术的高速成长和现代化，城市社会对高和高靠得住性的电能供给提出了越来越高的要求。城市社会越蓬勃，承受停电扰动的能力越懦弱，有时即使是很短时的停电扰动也往往会给城市社会造成不安宁的影响，和较年夜的经济损失。我国今朝正投以巨资对城市电网进行改造，若何连系此次改造，有目的地在不远的未来慢慢实现配电自动化，以提高整个配电系统的电能和供电靠得住性，其社会效益及经济效益城市长短常显著的。

1、概况

今朝我国使用的配电自动化界说很是普遍，随着负荷的成长，供电部门管辖的范围越来越年夜，高压网也起头解环进城，广义上从高压到低压几近所有与自动化有关的内容都可算是配电自动化的组成部门。今朝配电自动化主要斟酌的功能有：(1)变电站综合自动化；(2)馈线自动化；(3)负荷治理与控制；(4)用户抄表自动化。

但就城市内的区域供电部门来说，变电站内的综合自动化一般轻易做到，而实现中压配网的馈线自动化将是城网建设的一项重要内容。中压馈线发生故障时，馈线自动化系统经由过程控制可远控的开关装备，可到达自动隔离故障和转移故障负荷的功能，是以馈线自动化是提高供电靠得住性，削减停电时间所要斟酌的主要的配电自动化手段。从某种意义上说，没有馈线自动化功能的城市配网，就很难说已实现了配电自动化。

随着我国社会和经济的成长，用户对供电靠得住性也起头提出了较高的要求，国家电力公司对此也有要求，从此供电企应到达的供电靠得住性指标，一般城市地域为99.96，使每户的年平均停电时间不年夜于3.500h；重要城市中心区应到达99.99，使每户的年平均停电时间不年夜于0.876h，即53min。而国外经济蓬勃国家的每户年平均停电时间均已到达不跨越1h，甚至只有几或几十分钟的水平，与国外仍有较年夜的差距。只有进一步增强城市电网改造，慢慢实现配电自动化才有可能提高我国的供电靠得住性水平。

配电系统及其装备的散布年夜面广，配电自动化系统触及的费用年夜部门为可远控操作的开关装备的费用，和控制系统、数据收集系统和通讯系统的费用。在一次装备方面，由于国产的中压配网开关装备，一般还不具有可远控操作的功能，因而需要采用部门进口装备，但进口的可远控操作开关装备的价格较贵。在控制及通讯装备方面，中压配网的数据收集系统(SCADA系统)及通讯系统的投进远比控制系统自己高得多，这使配电自动化的实现很难在一个区域供电局所管辖的网络内同时周全展开，只能先对个体局部线路进行配电自动化的实验性运行，然后再慢慢周全推行。

对于低压0.4kV配网，实现实时配电治理系统和配电自动化则需要更年夜的投资。国外今朝也只进行了一些实验性的研究项目。是以，即使在我国沿海经济蓬勃地域，还难以从高压网到低压网周全实现配电自动化。非凡是由于缺少实时数据的收集，因而只有高压配网的配电治理系统可在线运行，中低压配电治理系统还只能离线执行。

是以，就国情而言，今朝还缺少年夜规模实现中低压配电网络配电自动化的物资根蒂根基，但配电自动化肯定是从此的成长标的目的。由于计较机技术的更新周期是1～3a，开关装备为20～30a，配电自动化只能慢慢实现，在网络装备还未知足配电自动化要求时，计较机控制系统一次到位将造成很年夜的浪费。必需首先按从此可实现配电自动化的要求，作好配电网络的成长计划，改造现有装备，对计较机控制系统的慢慢升级作好计划。应当在知足当前一次装备水平及其规模的条件下，选择当前计较机控制系统的功能，不宜一味求全求新。

我国电网1995年的统计网损率为8.77，而经济蓬勃国家的平均网损率仅为3～5。国家电力公司提出2000年的方针是到达网损率小于7.80。以某城区供电局为例，该局年高负荷约150MW，年售电约8亿kW.h，假设能增强城网改造，合理进行网络设置装备摆设及化无功抵偿，下降线损率0.10，经初步测算每一年就可节省300万元以上。上述例子说明，城网改造有着可观的经济效益，是以，有需要在实施配电自动化工程之前，作好一次网络的计划改造工作，使一次网络具有倒供能力。随着经济的慢慢成长，配电自动化才有可能慢慢实施。

2、配电自动化的基本模式

配电治理系统(DMS)在范围内已获得越来越多的重视，其主要缘由是电力的分配越来越开放和竞争越来越剧烈。是以，有需要在配电治理方面周全提高效率。配电治理的主要目的就是要提高配电系统运行的效率。在配电治理系统的设计上，强调开放，可将分歧功能的子系统集成使用。

配电自动化(DA)是配电治理系统的重要组成部门。配电自动化需要建立在集成的根蒂根基上，不仅是配电自动化分歧功能之间的集成，还必需与其它信息系统进行集成。配网和配网元件的散布面很广，集成系统的要害是经由过程有用的数据通讯系统把这些普遍散布的网络和元件联系起来。是以，准确选择配电自动化的通讯系统长短常重要的。一个能够高效运作的配电自动化系统才能年夜限度地提高配电系统运行的效率。

2.1配电治理系统和配电自动化的基本概念

配电治理系统和配电自动化的概念在很多地方被人们采用，这2个领域都有许多新的成长，但它们的概念往往被人们混淆。混淆的缘由是由于配电治理系统的复杂性，各类功能的集成度增加了配电治理系统的复杂性，一些人认为，用户信息系统、工作票治理系统等也是配电治理系统，这样，一个供电企内部可能就会有许多配电治理系统；也有人认为，配电治理系统支持配电企的所有勾当，这样的看法超越了传统的技术、经济、运行和治理的范围。配电自动化也有不异的混淆缘由，一些人认为配电自动化是配电治理系统的一部门；另外一些人则认为在概念上配电自动化包括配电治理系统、地舆信息系统(GIS)、能治理系统(EMS)及比配电治理系统更高层的工具。

由于这些混淆，年夜电网会议把配电自动化看做为零丁的功能，当包括化运行的部门功能时，则也可把配电自动化看做为实现某些功能的综合体。

以本文的界说，配电治理系统可看为运行一些功能的综合系统，它能保证配电网络的运行效率。由于它包括很广的范围，从治理的计较机化到变电站开关的自动化。由于没有一个零丁的系统能提供所有的功能，是以，从逻辑上可看做为一个供电企内有许多配电治理系统来提供分歧的功能，而不管它们是否集成运行在一个平台上。

配电治理系统有5个主要功能：(1)网络运行；(2)运行计划和化；(3)检修治理；(4)用户信息治理和控制；(5)数据治理。

在每一个功能之下，都有一个主系统治理许多子功能。可采用以下的判据把功能划分成3个主要纠合：(1)区分网络功能和用户功能；(2)区分在线功能和计划功能；(3)区分运行和检修功能。

为了在需求之间划清界限，界说以下2个概念：(1)功能界说为由分歧系统所执行的使命的纠合，包括方针、动态输进、动态输出和静态数据；(2)系统界说为软件源并能提供功能。

配电自动化偏重于控制功能的自动化，非凡是在网络控制和运行方面，如馈线控制、电容器控制等，它不包括地图计较机化和检修治理等。是以，基于本文的界说，配电治理系统中配电治理和配电自动化的年夜致功能以下：(1)配电治理：数字地图系统；网络装备文件；冗余部件治理；检修计划治理；运行计划；其它治理使命，如故障电话治理等。(2)配电自动化：SCADA系统；电压/无功控制；庇护的协和谐控制；馈线控制为馈线开关和馈线重组；故障检出、定位、隔离，和恢复供电；自动读表；负荷治理；装备：网络装备的自动化，故障指示器，RTU，通讯。

2.2国内外现有配电自动化已到达的规模

国外配电自动化的主要内容是围绕着馈线自动化展开的。日本在70年月就起头进行高电压年夜容的配电方式，以解决年夜城市的配电问题，并着手开发依靠配电装备及继电庇护进行配电网络自动化运行的方式；从80年月到现在已完成了计较机系统与配电装备配合的配电自动化系统，在主要城市的配电网络上投进运行；其中年夜规模的配电自动化系统可控制4000个以上的中压开关，中小规模的也可控制1500个中压开关。香港港灯公司的3000多个中压开关全数可以远控。韩国、台湾地域于90年月也完成下场部配电系统的馈线自动化，并建立了自己的配网自动化实验网络。与其它方面的现代化一样，配电技术的现代化是建立在一定的工根蒂根基之上的，是社会技术经济成长到一定水平后的产物。

3、国内成长配电自动化的可能性

成长配电自动化的可能性，即什么样的网络才能实现配电自动化?随着社会和经济的成长，用户对电能和供电靠得住性都提出了较高的要求，城市电网终要到达供电靠得住性99.99的方针，除增强电网改造，采用进步前辈装备外，还要慢慢实现配电自动化才有可能到达。今朝我国年夜部门中低压电网装备陈旧，部门线路和装备存在过载现象，缺少年夜规模实现中低压配网配电自动化的条件和物资根蒂根基，是以必需充实领会国情，探讨配电自动化在分歧电压品级电网上实现的可能性，以便肯定计议范围。

3.1实施配电自动化所在的电压品级

今朝电网运行电压条理主要由500、220、110、10、0.4kV组成。西北地域还保留了部门330kV电压网，部门地域及一部门农网还保留了66、35、6.6kV电压品级。此外，部门经济蓬勃地域已起头20kV配电电压的可行性及试点研究。

按电压品级划分，电网治理模式主要由以下几个条理组成：(1)500、220kV高压输电网由年夜区或省电力局进行调剂和治理，并由国家电力调剂中心对其进行宏观调控；(2)220～110kV的城市或地域电网主要由城市或地域电力局进行调剂和治理；(3)110kV以下的配电网由城市或地域电力局下属的城区或县市供电局直接面向用户进行治理。

一般实现配电自动化是指10kV配电网实现馈线自动化。

配电系统实现自动化的主要目的是提高配电系统的运行水安然平静供电靠得住性。随着城市地域负荷密度的增加，更高一级的电压已起头进城，城市供电局管辖的高电压品级也由原来的110kV向220kV甚至500kV过渡。如北京地域，城区外围的500kV环网计划1998年即可形成，城区内也已有220kV线路，北京供电局把这类高压电网称为城市电网，除少数110kV及220kV高压直供的年夜用户外，一般把配电网特指为直接面向终用户的10/0.4kV中低压电网。配电系统在国外的界说为36～0.4kV，一般把36～6kV的网络称为中压系统，1kV以下的网络称为低压系统。

网络的电压品级越高，对系统平安稳定的影响越年夜，但其触及的系统元件数却越少，一般来说，每向下相差一个电压品级，实现自动化所触及的系统元件数就增1～2个数目级。也就是说，在高压网实现自动化，投资小影响面年夜；而在中低压网实现自动化，则投资年夜影响面小。

虽然分歧条理电压品级的电力系统对自动化的要求在技术上有很多共性的工具，但分歧条理电压品级的电力系统对自动化的要求是分歧的。高压电网的局部故障，一般不应引发用户停电，高压电网自动化的目的是快速切除故障，避免系统失往负荷，由继电庇护来实现；而中低压电网的故障，往往会致使部门用户停电，对自动化的要求就是能把故障尽快隔离和对负荷尽快转供，以削减用户的停电时间。

3.2国内中低压电网配电自动化的现状

上现流行的配电治理系统和配电自动化主要是针对中低压系统而言的，是以，国外配电自动化也往往称为馈线自动化。实现馈线自动化在技术上是完全可行的，阻碍馈线自动化周全实行的要害是可远控开关的价格较高，即使在经济蓬勃的进步前辈国家也是如斯。如法国的一个年夜型配电自动化计划，期工程也只在0.1的配变站建立自动化控制功能。是以即使在欧洲及日本等经济蓬勃国家，中压配网也仅在非凡需要或不能不进行配电自动化的网络中实现配电自动化控制。为了削减高昂的人力检修费用，日本部门电力公司也在斟酌在负荷密度非凡低的低压配电网实施配电自动化控制，以节省人力费用。

今朝，我国地域供电局的管辖范围通常是110～220kV网络，这一级的变电站基本有数据收集SCADA系统，对这样的高压城市电网进行治理和控制，可在原有能治理系统(EMS)的根蒂根基上，增加部门投资即可，因我国110～220kV网络的综合自动化已到达一定的水平。

我国除台湾、香港、澳门外，国家电力公司管辖的电力企遍及全国30个省、市、自治区，约有几百个地域供电局，这一级供电局治理的高压配电网已到达一定的自动化水平。但全国几千个县市区供电局治理的中低压电网还基本不具有周全实现配电自动化的条件，然而，配电治理系统和配电自动化正应运行在这一级电网。

4、实现配电自动化的步骤

4.1采用配电自动化的基本要求

电力分配是一项高度复杂的系统工程，为了完成知足电力需求及保证电力供给的两重使命，供电企不能不对从高压到低压的整个配电网络进行控制。为了提高整体效益，实现配电自动化的基本要求，应从技术和经济2个方面斟酌。

4.1.1在技术上可实现配电自动化的条件条件是：(1)一次网络计划合理，接线方式简单，具有足够的负荷转移能力；(2)变配电装备自身靠得住，有一定的容裕度，并具有远控和智能功能。

4.1.2在经济上值得进行配电自动化的要求为：要将没有采用配电自动化时的隔离故障、转移负荷所需时间，与采用配电自动化时进行比力，并综合斟酌该时间差内因故障所失往的负荷和所损失的电价值及重要水平。实现配电自动化所获得的经济效益或社会影响，必需足以抵偿为实现配电自动化所投进的资金。此外，因修复故障所需时间与配电自动化无关，故是否采用配电自动化的经济评估，不需要斟酌修复故障所需的时间。

是否有需要实施配电自动化的先决条件，是用户的需求和用户的重要性。只有用户对供电靠得住性的要求及用户的重要水平到达一定要求时，才有需要斟酌经由过程实施配电自动化来进一步提高配电网络的供电靠得住性和供电。而对于具体的配电自动化工程，还应凭据技术经济论证的成效，斟酌实施的需要性和可能性，否则可经由过程提供自备电源的方式来知足部门用户对供电靠得住性和供电的要求。

4.2采用配电半自动化的设想

为了实现配电自动化应充实斟酌当地区社会经济的成长水平，凭据配网的现实情况及前景计划，在经济能力能够承受的范围内运作，有目的地进行城网改造，分阶段投资和分阶段实施配电自动化，并使各配电自动化子系统终有可能组成一个健全的配电自动化年夜系统。由于有些供电部门管辖区域较小，维修人员较多，可斟酌经由过程实现配电半自动化方式来提高供电靠得住性水平。由于可自动操作的一次开关价格昂贵，而二次装备相对廉价，故实现配电半自动化的具体方式可斟酌采用故障自动测和定位、人工操作开关、隔离故障和转移负荷的方式。

为此制定适用的配电自动化设计原则长短常需要的，这样可到达庇护以往投资及可延续成长配电自动化的目的，同时也保证了整体经济效益。配电自动化分阶段实施的早期应有一个整体斟酌，为配电自动化制定一个可行的设计原则。

4.3预先开发离线配电治理软件系统的需要性

配电自动化的实现需要分阶段投资，慢慢进行。配电自动化应建立在完善的配电治理系统之上。各下层县区供电局需要在周全实现配电自动化之前，需要引进配电治理系统软件。现在一般的配电治理系统软件应具有的主体结构共有4个主要子系统：Ⅰ计划分析计较；Ⅱ用户信息治理；Ⅲ实时配电治理；Ⅳ地舆信息系统。这4个子系统都应与基本数据库系统相联系，其中子系统Ⅲ与配电自动化有着紧密亲密的关系；子系统Ⅰ、Ⅱ的开发工作需要预进步前辈行，且开发需要相当的时日，仅靠投资是不能解决的；子系统Ⅳ主要为集成方式，子系统Ⅲ在解决配电自动化投资中即可进行。今朝我国治理中低压用户的下层供电局迫切需要的是子系统Ⅰ、Ⅱ，这是提高下层供电部门现代化运行和治理水平的要害。

5、竣事语

探讨了我国城市电网配电自动化的重要课题，集中探讨了有关配电自动化的一些基本模式，介绍了国内外现有配电自动化系统的规模，还计议了实现配电自动化所需的基本技术条件，实现配电自动化所需的基本经济评估的思绪，此外，还提出了实现配电半自动化的设想，并对我国下层供电企在实现配电自动化之前应进行的前期根蒂根基性工作，提出了一些具体建议。

作者单元：国家电力公司电力科学研究院　(北京100085)