摘要：随着我国城乡的快速发展，配电自动化在经济的快速发展和科学技术的提高情况下，对供电可靠性和供电质量的要求也越来越高。配电网作为电力系统中直接面对用户的输电系统，只有采用先进的网络技术，智能的配电系统，才能确保配电网的可靠性，这也是未来发展的重点。本文分析了电力系统配电自动化的应用现状、应用原则、应用要求及自动化模式方案，以加快配电网自动化的发展，提高配电网供电可靠性。
关键词：电力系统；配电网自动化；应用原则
引言
配网自动化系统的实施可缩小故障停电范围、停电时间，改善用户用电的环境和条件，满足生产和生活的需求，提高配网供电能力，增加系统的可靠性，缩短人员查找和处理故障的时间，可以提高工效和电网运行稳定性。有效地降低损耗的同时，改善电能质量，提升供电服务，增加经济效益。
电力事业的发展越来越快，用电量也随之增加；广大用户对供电质量与供电可靠性的要求也会越来越高。电网改造将给配网自动化技术与可靠性水平带来前所未有的发展机遇，电网智能化的升级步伐加快，农村配电网的改造逐步升化；因此，配电自动化将真正进入大规模的推广期。配电网自动化的建设将不断提高供电公司对整个配电网的运行水平和管理水平，作为供电管理技术人员，要不断学习，不断总结经验，为广大用户提供高质量的供电服务。
一、配电网自动化概述
配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，通信技术是配电自动化的关键。目前，我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上，这使得馈线终端能够快速地彼此通信，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能。
传统的配电网运行管理依靠大量的人力，费时费力、工作效率低、缺乏实时性。为了解决这一问题，采用现代化的传感测量技术、通讯技术、计算机信息技术和自动控制技术是必要的，通过采用先进的传感器、计量表、数字控件和综合分析软件来实现自动监控电网、优化电网性能、防止断电、快速恢复送电等功能。
配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制／SCADA)，馈线自动化(FA，即故障定位、隔离、非故障区段的供电恢复)、负荷管理、地理信息系统(AM／FM／GIS)、配电应用分析(PAS)等。实施配网自动化可以大幅度提离供电可靠性，同时具有减人增效，降低经营成本的作用：远期的意义即针对在良好一次网络的基础上的自动化系统可优化运行，保持能量平衡，减少尖峰负荷：进而具有推迟新建项目的潜在经济效益。
二、配电网自动化的应用现状
电力系统由发电、输电和配电三部分组成。发电环节的保护集中在元件保护，其主要目的是确保发电厂发生电气故障时将设备的损失降为最小。输电网的保护集中在输电线路的保护，其首要目的是维护电网的稳定。配电环节的保护集中在馈线保护上，配电网不存在稳定问题，一般认为馈线故障的切除并不严格要求是快速的。不同的配电网对负荷供电可靠性和供电质量要求不同。许多配电网仅是考虑线路故障对售电量的影响及配电设备寿命的影响，尚未将配电网故障对电力负荷(用户)的负面影响作为配电网保护的目的。配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量，提高服务水平，减少运行费用的观点来看，配电自动化是一个统一的整体。目前实现配电自动化大体有以下几种方式：
(1) 在10kV辐射线路或树状线路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系统，依靠重合器和分段器自身的功能进行线路故障时的故障隔离和恢复供电，因而实施比较容易，投资较节省。
(2) 在10kV环形电缆配电网络中采用重合器, 配合环网柜实现配电自动化。
(3) 在10kV环形电缆配电网络中采用环网柜加装FTU并设置配电网自动化系统，环网柜可以是户外的，亦可以是户内式。
(4) 目前广东省大多数城区是由沿城市街道敷设的架空绝缘导线构成10kV配电网络。针对这种配电网络，目前采用的配电自动化方式是首先进行网络优化改造， 形成多个环网或“手拉手”线路，使每一用户有2个供电源。
以上几种应用方式虽在各地得到一些应用，其应用效果不是很理想，由于各地经济条件、社会需求及技术发展的差异，需要优化改进的地方很多。
三、配电网自动化的应用原则
3. 1适应性原则
(1) 适应城乡经济条件的原则。由于我地区农村经济相对落后，因而不能照搬发达国家的配电网自动化模式，应该立足省情，结合当地实际条件以解决配电网的实际问题和符合供电可靠性及用户的要求为目的，将有限的资金有效地投入配网自动化中去。
(2)适应配电网发展的原则。随着“网改”的不断发展，配电网无论在线路长度和设备容量上也在不断增长，配电网自动化应该能适应发展了的配电网，反过来，发展的配电网，更需要实现自动化，并逐步向智能配电网过渡。
(3)适应定时限保护的原则。定时限保护方式采用电流阶梯和时间阶梯重合，可使上下级保护配合方便、协调。而反时限保护由于设备产品的实际保护特性有差异、使上下级保护的配合不协调。
3. 2逐步完善的原则
配电网自动化是一项综合性系统工作，最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点，涉及到城市建设，配电网规划，设备选择等一系列繁杂工程，内容丰富，技术性强。
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3. 3采用电流控制式的原则
由于重合断路器经常有合分操作以及瞬时性故障时自动重合，使得配电开关频繁动作，导致设备可靠性降低，影响使用寿命。另外，自动配电开关有个合闸延时时间，故障时在并联组数较多的线路，最末级完成合闸的时间达几十分钟，合闸时间明显大于故障判断时间，影响供电的连续性。此外，自动配电开关不具备计数功能，只靠一次合闸时间来判别。相比之下，电流控制式采用的设备没有这些缺陷，比电压控制模式更为简单。
四、配电网自动化的要求
配电网自动化是以实时方式就地或远方对配电网进行数据收集、控制、调节和事故处理的技术，其目的在于保证配电网安全经济运行发送电压质量降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。它应当满足以下几方面的要求：
(1)通过实时监控系统，监测每条线路上的负荷运行情况，及时发现不安全因素，消除事故隐患，使配电网安全运行。
(2)通过系统监测功能及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失。
(3)具备可靠的、高速率的通讯。
(4)具备完善的、能识别故障电流的、满足室外恶劣环境的故障控制器，以及实现断路器远方操作。
(5)能通过系统监测功能及时计算线路线损，使线路能在最佳的经济状态下运行。
(6)系统的电量控制和功率控制可促进电费回收。
(7)配电网自动化的主站系统应具有扩充性和开放性功能，主站软件功能完善，硬件上有足够的处理速度和裕度。
五、配电网自动化模式建设方案
5.1变电站主断路器与馈线断路器配合方案由变电站出线保护开关和馈线开关相配合，并由两个电源形成环网供电方案。也就是说优化配网结构，推行配电网“手拉手”，变电站出线保护开关具有多次重合功能，重合命令由微机控制，线路开关具有自动操作和遥控操作功能，开关具有自动操作和遥控操作功能，远动装置，事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断，确认故障范围后，发令使故障段开关断开。
5.2自动重合器方案
此方案是将两电源连接的环网分成有限段数，每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时，由上一级重合器开断故障，尽可能避免由变电站断路器进行分合。当任一段故障时，应使故障段两端重合器分断，对故障进行隔离，线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。
5.3自动重合分段器方案
每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上，应保证变电站内断路器跳开后，线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合，保证从电源侧向负荷侧送电，当再次合上故障点时，站内断路器再次跳开，同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开，确保再次送电成功。
5.4馈线自动化模式
(1)就地控制模式，即利用重合器加分断器的方式实现。
(2)计算机集中监控模式，即设立控制中心，馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站。在有故障的情况下, 由主站根据采集的故障信息进行分析判断, 切除故障段并实施恢复供电的方案。
(3)就地与远方监控混合模式, 采用断路器(重合器)，智能型负荷开关，并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障,恢复非故障段供电，同时还可以接受远方监控，配电网高度可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。
六、配网自动化实施中应注意的问题
配网自动化的实施涉及的部门多，投资大，是一项系统工程，因此配网自动化的规划是必不可少的，必须结合当地配电网的发展规划，制定详细的配网自动化的实施计划，整体考虑，分期分批实施，同时要和供电企业内部信息化建设相协调。
配电线路设备的户外运行环境，对开关设备、配电终端设备等提出了更高的要求，必须考虑雷击过电压、低温和高温工作、雨淋和潮湿、腐蚀、风沙、振动、电磁干扰等因素的影响，在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件的筛选等方面应综合考虑其性价比。
此外，配电自动化系统中的站端设备进行远方控制的频繁程度比输电网自动化系统要高得多，因此要求配电自动化系统中的站端设备具有更高的可靠性。
配电终端设备中的电源用于控制开关动作，正常情况下从线路中取得，线路失电后的后备电源应具有较高的可靠性。
结束语
经济的发展对配电网自动化提出了更高的要求，配电网自动化也是电力系统现代化发展的必然趋势。技术在发展，需求也在提高，最终目的都是为了扩大供电能力，提高供电可靠性，优化电力服务。从目前的应用情况，有些内容只限于开发、研制和试用阶段，因此，应本着从实际出发，统筹安排，循序渐进的原则，综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系，进一步设计开发出先进、通用、标准的配电网自动化系统，对电力市场的发展具有重要意义。
参考文献
[1] 国内外配电前沿技术动态及发展.马宇炜.中国电机工程学报. 2016.06
[2] 新加坡电网高可靠性供电方案分析.黄程林.电力建设. 2015.11
[3] 世界高可靠性供电城市配网网架分析.孙男.电气应用. 2017.01
论文作者:梁丰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：配电网论文; 故障论文; 线路论文; 断路器论文; 可靠性论文; 馈线论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第10期论文;