摘要：配电网自动化可以提高配电网运行的可靠性和效率，提高供电质量、降低劳动强度和充分利用现有设备的能力，笔者通过下文阐述了自动化系统在配电网中的构思与运用；并提出了相应的问题，从而对于用户和电力公司均能带来可观的收益。
关键词：系统功能；难点分析；系统构思
1 配电网自动化的功能
（1）在配网上大量的户外分段开关处安装微型RTU 对其进行测控。
（2）在配网中的开闭所和部分小区变、箱式变安装RTU，对其进行测控。
（3）对配网的进线变电所（主变电所）的10kV部分进行测控。由于在这些地方可能已经安装地调的RTU，因此可以采用在地调或县调的调度所转发的方式获取必要的信息。测控项目可分为：
（4）在配网的控制中心设置一套面向配电网自动化的SCADA 局域网络系统，除了具有输电网自动化的SCADA 局域网络系统所具有的数据采集与监控功能外。
2 配电网自动化的难点分析
输电网的自动化程度已有很大的提高，地区电网自动化调度系统已基本普及，县级电网自动化调度系统、无人值班变电站和变电站综合自动化的建设和改造也发展很快，但是配电网的自动化程度却仍然很低。
（1）输电网自动化系统的测控对象一般都是较大型的110kV 以上变电站以及少数35kV 和10kV变电站，因此站点少。一般小型县调少于7个站，中型县调有7～ 16个站，大型县调有16～ 24个站，小型地调有24～ 32个站，中型地调有32～ 48个站，大型地调有48～ 64个站。而配电网自动化系统的测控对象为进线变电站、10kV 开闭所、小区变电所、配电变电所、分段开关、并补电容器、用户电能表和重要负荷等，因此站点通常要有成百上千甚至上万点之多。这不仅对于系统组织会带来较大的困难，而且在控制中心的计算机网络上处理这么大量的信息，也是很不容易的，即使在图形工作站上，要想较清晰地展现配电网的运行方式，就必须下更大的功夫。对于配电网自动化系统的后台控制主机无论从硬件上还是软件上，较输电网自动化系统都有高得多的要求。此外，由于配电网自动化系统的站端设备极多，要求设备的可靠性和可维护性一定要高，否则电力公司会陷入繁琐的维修工作。但是，同样由于配电网自动化系统的站端设备极多，每台设备的成本就必然受到限制，否则整个系统造价会过高，影响配电网自动化潜在效益的发挥。
（2）输电网自动化系统的站端设备一般都可安放在所测控的变电站内，因此行业标准中这类设备按户内设备对待，即只要求其在0℃～ 55℃环境温度下工作即可。而配电网自动化系统中却有大量的站端设备不能工作在室内环境，如测控馈线分段开关的馈线RTU，就必须安放在户外，我们称这类安放于户外的远方终端为现场RTU。对于现场RTU，因为其工作环境恶劣，通常要能够在- 25℃～ 65℃，湿度高达95% 的环境下工作，这样设备的关键部分就必须采用工业级的芯片，还要考虑防雨、散热、防雷等因素，因此不仅设备制造难度大，造价也较户内设备高。因经常需要调整配电网的运行方式，对配电网自动化系统中的站端设备进行远方控制的频繁程度输电网自动化系统要高得多，这更要求配电网自动化系统中的站端设备具有高的可靠性。
（3）由于配电网自动化系统的站端设备数量非常多，会大大增加通信系统的建设复杂性，从目前成熟的通信手段看，没有一种方式能够单独满足要求，因此往往综合采用多种通信方式，并且通常采取多层集结的方式来减少通道数量和充分发挥高速信道的能力，这样就更增加了通信系统的难度。此外，在配电网自动化系统内众多的站端设备中既有容量较大的开闭所RTU 和变电站RTU，又有容量小的现场RTU，而且对于现场RTU往往还有设置定值、故障录波等更复杂的要求，这使得它们难以采用统一的通信规约，进一步使问题复杂化。
（4）在配电网自动化系统中，必须面对许多在输电网自动化中不会遇到的问题，其中最重要的是控制电源和工作电源的提取问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆故障位置判断、隔离故障区段、恢复正常区域供电，是配电网自动化最重要的功能之一，为实现这项功能，必须确保在故障期间，能够获取停电区域的信息，并通过远方控制跳开一部分开关，再合上另一些开关。可是由于该区域停电，无论计算机系统工作所需的电源和通信系统所需的电源，还是跳闸或合闸所需的操作电源，都成了问题。长期未进行深放电的蓄电池的性能往往会受到较大的影响，而对于蓄电池的充放电，通常是不便进行控制的。
（5）配网的拓扑结构进行改造，使之适合于自动化的要求，如馈线分段化、配网环网化等；分段开关也需更换成为能进行电动操作的真空开关，并且应具有必要的互感器。开闭所和配电变电所中的保护装置，应能提供一对信号接点作为事故信号，以区分事故跳闸和人工正常操作；开关柜的操作机构应具有防跳跃机构等。但是我国现在的配电网和上述要求尚存在较大的差距。因此为了实现配电网自动化，往往必须把对传统配网的改造纳入工程之中，从而进一步增加了实施的困难。
3 一个简易可行的配网自动化系统的构成
3.1 体系结构
由于配电网自动化的测控对象即包含较大容量的开闭所和小区变，又包括数量极多但单位容量很小的户外分段开关，因此宜将分散的户外分段开关控制器集结成若干个点（称作区域站）后再上传至控制中心。
3.2 通信方式
为了以较经济的方式全面满足配电网自动化的要求，通常需要根据配电网的具体情况，在不同层次上采用不同的通信方式，即构成混合通信系统。混合通信系统的优点在于能够为每一条信道提供最合适的通信方式。在一个具有分层集结的配电网自动化系统中，所处的层次越高，所需要的通信数越少，所需带宽和可靠性越高，通常将高层次处的通信信道称为通信主干线。在一个大型的配电网自动化系统中，不适合于较低层次的通信方式有时对于通信主干线却是很合适的。
由于主干通道集结了大量的分散站点，宜采用较高质量的通信方式，如光纤、微波、无线扩频等。由于次主干通道也集结了大量的分散站点，也应采用较高质量的通信方式，如无线扩频通信。对于一般通道，则可采用有线基带传输、有线宽带传输或载波等通信方式。
实践表明，若SCADA 采用问答式规约，则主干通道可以采用一点多址无线扩频通信方式并能保证不低于1200bps 的通信速率；对于长度不超过3000m 的一般通道，采用屏蔽双绞线构成的隔离RS485通道能保证不低于600bps 的通信速率；对于长度不超过10000m 的一般通道，采用配电线载波方式能保证不低于300bp s 的通信速率。在具体的工程设计中，恰当运用上述原则选择通信方式，则既可以获得良好的通信效果，又能大大降低造价。
3.3 供电电源问题
配电网控制中心的SCADA 网络系统可以通过10kVA 的UPS 来保证在停电后能够安全运行16h；区域工作站的集中转发系统可以通过1kVA 的UPS来保证在停电后安全运行4h；开闭所和小区变的RTU 可以采用双电源供电和自动切换装置保证其电源不间断；柱上开关控制器的工作电源也必须采用双电源才能有可靠的保证，根据开关所处位置的不同，电源可采取三种型式，如图2所示。
3.4 柱上开关控制器FTU
柱上开关控制器FTU 可采用80196KC 型高性能十六位单片机，为了满足对恶劣环境的适应性，应选择能工作在- 25℃的工业品级芯片，并通过恰当的结构设计使之防雷、防雨和防潮。
安装远方遥控闭锁开关的目的在于当检修操作时，避免由于控制中心误遥控而对设备和人员造成伤害；设置内外两个机壳的目的是为了进一步防雨和便于维修。
若FTU 的CPU 模块、I/O 模块或电源模块故障，则只需要拔下相应的插件检修即可；一旦底板或互感器故障，则可短接试验端子，并拉开刀闸后将FTU 整体卸下而不需要停电。
4 结束语
随着经济飞速的发展和供电行业的生产技术不断进步，上文从配电网自动化系统的功能，指出系统选型和实际工作经验也需不断提高，分析配电网自动化系统的体系构思和解决措施，从而提高供电系统的生产水平。
论文作者:陶中云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
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