【摘 要】文章针对配电自动化具体实施中出现的若干问题，对实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的自动化模式及运行管理进行了叙述，并对配网自动化的系统实施与规划提出了建议。
【关键词】配电网；自动化；FTU分层；电力市场
对于配电自动化，配电系统自动化设计导则中针对其特点给出了很确切的定义：“利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、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，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电荷配电管理的现代化”。
1、配电自动化的系统结构分层
配电自动化的内容是对区域所辖的全部柱上开关、开闭所、配电变压器进行监控和协调。既要实现FTU的三遥功能，又要有故障的识别和控制功能，从而配合配电自动化主站实现城区配网运行中的工况监测、网络重构、优化运行。作为系统自动化的一部分，它直接面向用户且信息量大，故要求它必须具备很先进的适应性和强大的多系统接口能力。与其他自动化系统比，它在使用上的特点是协调和集成，在充分数据共享的基础上发挥集成后系统整体的性能，以支持和带动电力企业业务和管理水平的提高。
1﹒1配调中心层
配调中心局域网是整个自动化系统的最高层，采用高速以太网双机配置，互为备用。该网络构成配网自动化的调度中心（中心主站），由共享同一数据库、实现配网自动化不同功能的工作站及服务器组成。系统硬件设备及接口符合国际工业标准。操作系统可选用中文WindowsNT网络操作系统。在此基础之上提供配网自动化软件支持平台，包括数据库软件、人机交互软件、通信软件、分布式的配电监控、管理应用软件。采用开放式和分布式的体系及面向对象技术，具有开放性和可扩展性。应用软件以配网实时数据库为基础，应用客户机／服务器模式，各自独立实现不同的自动化功能。系统的接口能力及开放性全依赖于这一层的设计。
1.2变电站层
系统结构的第二层网络是配调中心主站与各变电站子站通信的城域网。该网络利用各变电站原有的一路通道，光纤、电缆、载波、微波均可实现区域内SCADA功能及部分故障处理功能。变电站层的设计主要有两个原因：①进行信息分层，减少中心层负担和底层对中心层的依赖；②因故障处理是需遥控变电站（开闭所）出口断路器，它的实现必须通过安装在变电站的终端单元。变电站层的实现有两种方式：①利用现有的现场智能设备，仅增加一套现场的远动通信单元（或一发双收）；②再建一套带通信的现场装置完成通信和控制功能。
1.3中压网层
系统结构的第三层网络是以中压10kV电力网络为依托的中压监测、控制网络。该网络由变电站子站、馈线出口保护FTU、分段开关FTU、开闭所FTU、配电变压器FTU组成。这层网络完成配网自动化的主要数据交换及控制，是配网自动化的核心网络。所以这层网络的实施是配电自动化是否成败的关键，其难点是通信方式和系统控制方式的选择，小电流接地选线定位。
系统通过FTU的测量实现配网的SCADA功能，并能通过对各FTU的控制实现配网的故障识别、故障隔离、网络重构及配网的无功／电压控制和优化运行等功能。FTU系列因需与开关、变压器配套，往往安装在户外且现场很恶劣的电气环境中，所以相对于变电站综合自动化系统中的现场单元，它的抗干扰、抗震动以及温度范围要求更高。
配电自动化的控制模式主要分为两类：分布式就地控制、远方集中控制。前者主要应用于20世纪60~70年代，仅仅实现故障隔离功能，不具有扩展性和通用性；远方集中控制依赖于强大的通信系统，适合于建立一个完整的、统一的自动化体系平台，现已成为主流。
配电网的一个主要故障是小电流接地，在我国目前中性点不接地系统现状下定位仍是一个难题。现有的小电流接地保护主要是利用各出现的零序电流实现故障选线。由于实际中的种种技术原因导致现有的小电流接地选线的正确率很低（20~30%）。实际的配电网运行还是采用“拉线法”进行选线，因而对新原理的小电流接地保护的呼声越来越高。
1.4低压网层
系统结构的第四层网络是面向10kV/04kV配电变压器低压侧负荷的低压数据网。该网络由各配电变压器的低压侧出发，到各负荷节点结束，实现对各负荷节点的测量与控制，如自动抄表、负荷控制，并通过中压网、城域网与配网自动化中心主站通信。低压网在“营配合一”的系统中是用电营业系统的主要网络，该网络的通信量很小，波特率仅为几百bit/s，通信方式可采用载波、无线。因绝大部分用户是低压用户，且“一户一表”也正在全面推行，故最终的低压网的配电自动化必将是抄表、负荷管理、SCADA、需求侧管理（DSM）集成为一体的系统。对于低压网制约的主要问题仍是通信问题，而目前流行的有双绞线，低压载波；双绞线敷设困难，现有的低压载波应用有一定的困难。
2、配网自动化管理系统的基本功能
2.1配电网的SCADA功能
配电网的SCADA功能就是通过RTU、FTU数据采集设备收集电网的实时信息，通过一定的通信手段将数据送入前置机，再通过计算机网络并遵从一定的协议，把数据送入后台服务器进行处理，供其他功能工作站使用。
2.2配电网的负荷管理（LM）功能
负荷管理提供控制用户负荷，以及帮助控制中心操作员制定负荷控制策略和计划的能力。其中削峰和降压减载为其主要的两个功能。此外，配网管理系统应用软件中估计负荷增减的预报模型，以及在操作培训模拟DIS上，按区域或系统对控制方案进行评价研究的功能，也属于负荷管理的范畴。
2.3配电管理系统的高级应用软件功能
面向配网管理的应用软件应按重点分成以下几个层次进行开发：
①基本应用软件：如网络拓扑、状态估计、潮流计算、短路电流、电压无功控制、负荷预报等。
②派生应用软件：如变电所负荷分配、馈线负荷分配、按相平衡负荷等。
③专门应用软件：小区负荷预报、故障电话处理等。
2.4配电网的AM/FM/GIS功能
即配电网的图纸管理。标有各种电力设备和线路的街道地理位置图，是配电网用来管理和维护电力设备以及查找和排除故障的有力工具。
3、配网管理系统的规划
3.1配网结构的改造
对单一的辐射型网络进行必要环网优化，使其向混合型多样化的网络发展，优化供电范围和线路线径，优化负荷的分配，特别是对城网，更应如此。
3.2配网管理系统的详细设计及应具备功能
配网管理系统的详细设计应注意开放性、安全性、可靠性、可用性、模块化设计、可维护性、可扩展性。面向对象的程序设计应以电力系统来创建系统模型。其应具备的基本模块和功能包括自动绘图AM与设备管理FM的配电图纸地理信息系统（AM/FM/GIS）。自动绘图利用数字化仪，手工录入地图，经过矢量化操作，将其转化为矢量图。也可利用测绘部门提供的基于合适比例尺的电子地图得到矢量图或通过光栅矢量化功能，将单色光栅地理图转换成矢量图。
设备管理包括设备技术档案和设备运行工况的管理，同时将变电所、用户作为设备管理相关的参数，不仅具有录入设备技术档案功能，记录运行工况变更情况，并具有设备技术档案与设备运行工况的对象查询和区域查询功能。配电设备管理是以电压等级及线路组织设备。变电设备是以变电所组织数据，管理变电所及其所辖设备。用户表计管理是以用户组织数据，管理用户信息及其所属表计。
GIS功能主要包括：地理信息、设备信息，适应配网运行管理和建设的分层管理。图纸任意缩放、图纸自动漫游、图纸导航、地图管理、地图编辑、距离自动测量。电网SCADA包括数据采集和发送、进行数据处理、计算功能、信息报警、数据转发。
配网自动化应能实现故障自动定位、隔离和自动恢复供电，自动分配负荷、平衡电网。通信方式应能满足多样性。
故障电话管理是通过电话进行故障的快速管理，包括客户故障电话管理、故障诊断、故障定位和恢复供电等整个故障处理过程。应有人工接听和自动接听两种形式。可进行停电咨询、故障电话自动处理。停电管理：可进行故障定位和诊断、停电信息统计、停电确认、紧急抢修和恢复送电。
客户信息服务一般有电表管理、用电管理、自动结算、服务申请、电量管理。配电工作管理是在图纸管理系统的础上完成配电网的运行管理工作。它包括设备巡视管理、设备检修管理、缺陷管理、移动管理、档案及统计管理、工程计划管理、施工计划管理、操作票、工作票管理。
4、结语
随着经济的发展，配网规模和结构出现实质性的变化是必然的。不断提高配网的运行及管理的自动化水平是客观实际的需要，这种需要使配网管理系统的建设势在必行。配网管理系统是一个综合多门学科、集成度很高的综合性系统。在规划和建设中一定要深思熟虑。随着电力市场化的实行和计算机软硬件技术的发展，将会有越来越多的新技术应用于配电网中，配网自动化技术会逐步成熟，为配电网安全高效的运行提供技术保证。
参考文献
[1]王兰，梁国英.10kV配网系统自动化建设[M].电气时代2004（4）
[5]王士政．电网调度自动化与配网自动化技术[M]．北京：中国水利水电出版社，2003．
[4]陈堂等．配电系统及其自动化技术[M]．北京：中国电力出版社，2003．
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