配電網自動化的關鍵技術探究

吳榮嘉

（廣東電網公司佛山供電局，528000）

0 引言

配電網自動化是對配電網上的設備實施遠程監控的集成系統。這種技術是在計算機和通信技術急速發展的時代，為滿足人們生活以及生產等各方面需求產生的新型技術。配電網自動化技術的發展不但提高了配電網的運行效率，提高了生產生活的供電質量，并且實現了設備的充分利用，對居民，生產企業以及電力公司而言都具有重要意義。

1 配電網自動化原理

配電網自動化技術主要包括線路、用戶、變電站配電、管理自動化四個方面。

線路自動化具有數據采集和監控，定位故障以及自動恢復供電，無功補償自動投切控制的功能。線路的自動化不僅能夠提高供電的可靠性還有利于節省維修費用。

變電站自動化是通過控制和信息處理，利用計算機進行操作,對電站實施監控管理。變電站的發展實現了數字化和集成化。通過對電站的監控和管理提高了電站的經濟效益，作為配電網的基礎，變電站正在逐漸實現綜合自動化以保證配電網絡的正常運行。

管理自動化是在計算機和通信設備的基礎上對網絡進行自動化的管理。這種管理的形式有兩種：集中和分層。集中自動化管理方式是通過采集信息，管理配電和用戶形成的系統。分層式的自動化管理是在配電網絡的自動化過程中通過建立多級主站實行控制。

圖一:配電網自動化系統設備的結構圖

2 配電網自動化的意義及發展

2.1 配電網自動化的意義

電力工業作為國家經濟的重要產業之一，保證了人民生活生產需要的發展。在經濟發展的時代，人們對用電的需要越來越高。電力系統在技術快速發展的今天也在不斷地發展。過去因為缺乏配電網自動化技術，國家供電經常發生故障，對人們生活和生產造成了嚴重影響。為了適應發展的需要，配電網自動化應運而生。電力系統自動化是個綜合的整體范疇，早期自動化的發展是孤立的，互不聯系、互不影響的，這一階段又被形象的成為島自動化。

配電網自動化不僅提高了供電的可靠性，更重要的是這種技術通過監控和網絡運行有效地降低了電網的損耗，減輕了電壓的水平，同時還對企業的經濟效益以及工作效力作出了重大貢獻。配電網自動化的靈活以及可靠是國家電網實現可持續發展的有效途徑。但是由于配電網網格化的負荷變化大，在對故障處理和配電網的改造中也面臨著許多問題。配電網路的自動化擴大了電力系統的供電范圍，縮短了用花的停電時間。

2.2 配電自動化發展目的及趨勢

許多供電企業都強烈要求制定配電自動化的各種標準，對投運的具體相當規模的城網配電自動化系統制定相應的實用化要求，進行實用化考核和實用化驗收，以體現配電自動化系統的經濟效益和社會效益。在總結配電自動化近年發展經驗和教訓的基礎上，應在已頒布的《配電自動化系統功能規范》等行業標準和各省公司以及全國電力系統城市供電專業工作編制的驗收導則的基礎上，建立配電自動化系統性能測試方法和手段，并在此基礎上搞好配電自動化實用化建設，作為當前配電自動化的階段性發展目標。

配電自動化推廣應用的時間不長，在實用化工作逐步推進和完善的同時，配電自動化的理論和技術有著廣闊的發展空間。一些發達國家的配電自動化及配電管理系統已經從單純的監控及故障建設發展到優化運行和提高效益。

3 配電網自動化關鍵技術

對于配電自動化實用化的建設，應在功能規范和驗收導則的基礎上，在系統性能測試方法和手段健全的前提下，制定可行的實用化驗收細則。在實時系統中重點考核SCADA系統的連續穩定運行情況、饋線自動化（fa）動作可靠情況、出廠測試（fat）和現場測試（sat）的成功率。

3.1 電源技術

配電網使用的SCADA系統在斷電后可以使用UPS保證配電網正常運行15h，區域工作站采用1K的UPS在斷電后保證配電網的正常運行3h，另外通過開閉所有的PTU，然后通過雙電源實施供電設備的切換裝置。區域工作站是通過工業控制和自制擴展板構成的轉發裝置。

3.2 配電網通信技術研究

配電網實現自動化地關鍵技術之一就是通信技術的運用。通信技術為配電網的規模以及復雜事項提供了支持。配電網自動化要求通信系統要可靠，同時實施通信系統的投資不能過大，同時要滿足配電網自動化的數據傳輸，最后，在通信系統運行時，如果出現斷電情況，通信系統仍然可以正常運行，當出現問題后方便維護和操作。這種通信系統的通信方式有很多種，這里主要介紹光纖通信和無線網通信以及載波通信，這兩種通信方式比較常見。

無線網通信經常使用的是GPRS無線業務。這種業務使用的是外圍設備以及中心節點的方式在一定的場所內進行數據的傳輸。當今的配電網自動化已經廣泛使用這種技術。因為這種技術已經成熟，覆蓋的范圍很大，因此配電網自動化技術運行時使用GPRS|可以及時地實施數據的傳輸。另外GPRS通信技術不需要建設任何設施，只要寬帶得到普及，GPRS的數據流量費用就會降低，因此對于配電網自動化數據傳輸而言，可以減少資金投資，提高經濟效益。

和GPRS通信業務相比，光纖通信可靠性更強，數據的傳輸量更大。光纖通信是以光作為載體實現電信號到光信號的轉換。最早使用的光纖通信是工業型以太網的交換機組網，這種方式的光纖通信主要用于網絡保護以及寬帶高速運轉。之后在光纖通信不斷發展的過程中出現了EPON技術。這種技術是在智能配電技術的基礎上發展起來的光纖通信。圖二是光纖通信的組成圖。

3.3 載波通信

載波通信的設備一般設在變電站和發電廠。這種技術對電網的安全運行有著重要作用。在波通信類似于有線通信，和其他通信技術相比有其自身的優越性。

首先這種技術有一個特殊的耦合器，這種耦合器在電壓過大時能夠保證電壓的安全，以保證整個通信系統的安全。而且這種設備不會影響電流的傳輸，在配電終端能夠分散通信信號。其次，載波通信有特定的通頻帶，對頻譜的使用有限。因為電力網線路有高頻，容易受到諧波煩擾，載波信號容易影響附近的無線通信信號。載波通信的干擾源比較強，由于線路有噪聲干擾，載波通信的發信功率就必須要高。另外載波通信的投入成本比較低，這是因為載波通信使用的電力建設成本少，并且不需要提供電話線和光纜設備。再者，載波通信的覆蓋范圍較廣，這種廣泛的覆蓋范圍是其他網絡無法相比的，這就為通信網創造了很大的發展空間。

載波通信可以實現實時在線，不需要任何繁瑣的過程就可以實現電力通信網絡的連接。最后，載波通信如果需要移動，也比較方便，因為無論在什么地方，只要有插座，載波通信的設備都可以接入到電力通信的網絡中去。

3.4 配電網自動化設計中的關鍵技術

設計配電網自動化時要注意有步驟的進行規劃。首先要熟悉供電技術的操作，在實施的過程中要選用先進的設備，同時要制定節約成本計劃。對于不同地區的實施方案要具體根據當地情況進行方案設計。在數據采集和傳送的設計時，要充分運用計算機技術實現資源的共享。為了保證設備的性能要提高設備的質量?？梢酝ㄟ^引進先進技術，結合自身情況下向生產廠家提出設備設計要求。

3.5 故障管理

如果在網絡和設備出現故障時，系統可以傳送報警信息。一般來說故障的報警可以通過代理站發現，代理站在進行報警時會對故障進行等級設置。針對不同的故障和異常，要根據其程度實施正確的處理措施。報警信息處理：首先對報警信息進行分析，不同等級的故障分類處理。問題較大的故障要通過定位和測試后方能實施處理措施。故障處理后，報警信息要進行存檔，方便日后對故障出現時間，等級，處理方法的查詢。

3.6 應用方案

對變電站中的兩個斷路器要進行處理，實現供電。在變短站中的重合器如果出現了異常，要通過，斷開上級的重合器，保證供電正常。重合器分段的是通過判斷故障發生時間，斷開線路的斷合器，使斷路器展開以保證電源的負荷。

4 結論

圖二：光纖通信系統

現代信息技術的發展給我國的配電網自動化技術提供了技術支持，在很大程度上保障了配電網的正常運行。在當前供電需求不斷增加的現狀下，要時刻關注配電網自動化系統關鍵技術，解決技術中出現的問題，以保證我國電力系統的正常運行。在GPRS，無線寬帶等通信技術快速發展的今天，為配電網自動化技術發展提供了諸多啟示，如何實現配電網功供電正常，如何處理停電后的快速修復等等問題，都需要在這些技術的基礎上繼續研究。我國的供電量在全球中占據首位，供電公司的作為國民經濟的一個重要組成部分，其作用不可小覷，為了保證其發展，促進我國國民經濟的發展，保障人們生活，企業生產，社會安定和諧的可持續發展，實現配電網自動化技術的提高不容忽視。本文作者對其關鍵技術作出的分析有限，但希望能夠為研究者提供借鑒。

[1]馮乾,孫東雷,朱炯,郭嫦敏,寸凱,郭雪梅.智能配電網自動化技術研究及實施[J].微計算機信息,2012,09:381-383+388.

[2]徐龍.配電網自動化的關鍵技術研究[J].電源技術應用,2013,01:18-19.

[3]張維,王煥文,郭上華,王霞.電力線載波通信在10kV配電網自動化中的關鍵技術研究[J].廣東電力,2013,01:14-18.

[4]史燕琨.基于供電可靠性的配電網自動化理論與實踐研究[D].大連理工大學,2009（05）.

[5]何錦雄,朱廣名,安向陽,李傳健.茂名供電局配電網自動化技術研究與應用[J].廣東電力,2012,09:95-98.

[6]曾廣輝.珠海配電網自動化規劃及其效益分析研究[D].華南理工大學,2011.

[7]李天陽.配電網饋線自動化主站系統關鍵技術研究[D].南京理工大學,2008.(08)

[8]王連圭,陳敏杰,王海.配電網自動化系統與實現技術[A].中國自動化學會控制理論專業委員會.第二十四屆中國控制會議論文集（下冊）[C].中國自動化學會控制理論專業委員會 .2009（4）