我国配电网及自动化系统存在的问题与发展趋势

1、我国配电网自动化系统存在的问题与发展趋势我国配电网及自动化系统存在的问题与发展趋势摘 要本文介绍了我国配电网与配电网自动化的基本情况，分析我国配电网存在的问题及其改造的建议，然后总结出了配电网自动化的发展趋势。关键词 配电网，配电网自动化，问题与发展趋势1. 引言1.1. 配电自动化系统的组成配电自动化是指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、用电和配电管理的现代化、配电自动化系统包含以下四个力面：变电站自动化系统：指应用自动控制技术和

2、信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。10kV馈线自动化系统：完成10kV馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。配电管理系统：是指用现代计算机、信息处理及通信等技术，并在GIS平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制、主要功能有：数据采集和监控(SCADA)、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统(AM/FM/GIS)。用户自动化系统：用户自动化即需求侧管理，主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。151.2. 配电网自动化系统的改造随着市场观念的转变和电力发展的需求，配电网的自动

3、化已经作为供电企业十分紧迫的任务，大城市电网，从八十年代就意识到配电网的潜在危险，并竭力呼吁积极努力地致力于城市电网的改造工程，并组织全国性的大会对配电网改造提出了具体实施计划，各种渠道凑集资金，提出更改计划，利用高技术、性能好的设备从事电网的改造。例：1990年5月召开了全国城网工作会议，提出了城市配电网在电力系统的重要位置，要求采取性能优良的电力装备，以提高供电能力、保证供电质量。根据电网供电的要求，供电部门提出了配电系统对用户供电的可靠性要求，供电可靠性指标达到99.6%，对机场、银行及计算机网络和服务监控中心是电力质量要求高的场所，没有可靠的配电网是无法保障的。配电网改造是实现配电网自

4、动化的前期，没有好的电网是不可能实现配电网自动化，由于早期的县级电网已经基本形成，只能在原有配电网的基础上进行改造，难度大，要力争达到高自动化的目的，应做好统筹规划，从装备上符合现代城市的发展要求，因此，城市配电网电力装备的基本要求是：技术上先进、运行安全可靠、操作维护简单、经济合理、节约能源及符合环境保护要求。配电网的应用是经济建设所决定的，因此，无论是大城市配电网还是小型城市、县级城市甚至农村配电网，在配电网改造及配电网自动化应立足于以下几方面：(1) 立足于国情，城市电网的实际要求，以真正解决配电网的实际问题，以符合供电可靠性及用户供电的要求，不搞形式、不追潮流，将有限的资金投入到较为实

5、际有效的电网改造中去。(2) 以保证供电可靠性为前提，确保电力用户用电的时效性，满足电力用户的供电需求。较长一段时间以来，电力能源紧缺，限制供电现象较为普遍，但如何确保用户在不限电时避免其它事故所造成供电的影响，应从用户用电的实际要求为出发点，做好用户用电的服务工作，体现用户是上帝的精神，在电力经营部门也应得到体现。 从用户用电的实际要求出发，保证用电的需求，满足用电要求； 提高网络的输送能力，做好网络结构的调整； 提高技术装备的可靠性及运行部门的免维护要求； 完善设备的自动化程度及故障的判断能力。(3) 满足和确保供电的质量，随着城市高新技术用装备和居民家用电器的要求，高峰低谷现象对电能质量

6、是相对应的，除电压幅值，频率以及谐波对用户都将产生不良的影响外，甚至会影响电能的计量，因此要采用调峰、调压来保证电能质量。(4) 降低电网的损耗、电能损耗往往作为电力经营和运行不可避免的事，但是损耗决定于电网结构和输送电负荷的条件来决定，城市电网改造之一是改进导线截面，降低线路的电阻率，采用新的输送电金具，减少线路电能损失。采取无功就地补偿，提高功率因素，合理调度和负荷分配，优化网络潮流，做到经济运行。(5) 提高网络的供电能力，减少用户的停电机率，网络的互供能力主要反应网络接线、负荷的合理调整。(6) 采用自动化装备，提高设备的故障判断能力和自动隔离故障，恢复非故障线路的供电条件，选择自动化

7、程度较高的自动化设备。(7) 解决配电网用设备的技术性能，提高设备的自身可靠性运行能力，尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于户外(户内)运行条件，做到不检修周期长，设备运行可靠。大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用。(8) 便于系统的监控，实行配电网的经济调度，实时的网络经济分析，历史数据的记录和查备，事件记录的查询规划。72. 我国配电网自动化系统的发展高压断路器是依靠其机械部件的正确动作来完成其职能的，因而每个组成部件的机械可靠性极为重要。根据能源部电力科学研究院统计的1990年全国6 kV以上高压.断路器的故障中拒分、拒合和误动作三类共占46%。我国配电自动化的发展大致分为3

8、个阶段，分别是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段、基于通信网络、馈线终端中一元和后台计算机网络的配电自动化阶段和具有自动控制功能的自动化阶段。2.1基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段这个阶段主要使用的设备为重合器和分段器等，不需要建设通信网络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装置。自动化程度较低，具体表现在：(1) 仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，不能优化运行方式；(2) 调整运行方式后，需要到现场修改定值；(3) 恢复健全区域供电时，无法采取安全和最

9、佳措施；(4) 隔离故障时需要经过多次重合，对设备冲击很大。这些系统目前仍大量应用。2.2 基于通信网络、馈线终端中一元和后台计算机网络的配电自动化阶段这个阶段的的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统，在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能及时察觉，Jl=山调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。2.3具有自动控制功能的自动化阶段随着计算机技术的发展，产生了第二阶段的配电自动化系统。它在第一阶段的配电自动化系统的基础上增加了自动控制功能。形成了集配电网SCADA系统、配电地理信急系统、需方管理(DSM)、调度员

10、仿真调度、故障呼队服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统，形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，功能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。33.配电网自动化面临的问题3.1配电网存在的问题配电网的发展主要是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要求而提出的，由于城市规划与电力的条块分割，形成了不相适应配电网结构，使配电网规划及发展不适应城市发展的需求，突出反映在如下几点：(1) 配电网络电源点落后于城市建设的发展，由于城市规模和商业的建立，电源点容量及电能输出受到限制，尤其是电力线的传

11、输通道。(2) 瓶颈效应比较突出，出现卡脖子现象严重，电能输不出去，往往因此而引起停电事故。改革开放以来，城市建设速度加快，负荷增长率高，但电力建设不及时，输出线半径小，线路长。(3) 出线通道影响与城市规划不相适应，有的地方改用地下电缆，施工及投资不允许，采用架空导线环境条件受限，有的采用绝缘导线，网络复杂的情况较为普遍。(4) 早期建设的线路导线细、年久失修，高能耗设备多，线损率高，由于导线半径小及无功缺额较大，综合线损损耗大，个别地区配电网损耗达到30%，一般地区在15%20%，造成能源大量浪费和环境污染。(5) 供电不可靠因素增大，由于配电网投资不足，设备老化和技术性能低劣，供电事故频

12、繁，往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故。城市繁华地段，往往是局部故障引进重要场所、用户停电，影响社会治安及经济市场。早期设备技术性能差，设备动作频繁，引发事故多，对机构的可靠性要求高。(6) 电网结构复杂，环网联络接点较多。(7) 城市电网改造涉及面广，要求较高，停电难度大。因此，对于城市配电网实现配电网自动化是一项综合性的工程，最基本的条件是应具有较为完整的多路电源的配电网点，具有较好的城市规划及电源路径的分布，利用各种较为先进的设备，当前城市建设的规模和经济的发展对配电网提出了较高的要求，各级部门都给予充分的重视，在资金上给以投入，形成了一种较好的外部环境。73.2配电网自动化存在的

13、问题电力市场环境下的配电自动化系统必须在以下几方面加以提高和改进： (1) 高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下，为了保障终端用户的供电可靠性，自动化系统不仅要求能够正确判断故瘴、隔离及恢复故障，而且要求加大对自动化系统的投资，增加快速、可靠的开关及控制装置，尽量减少对用户的停电次数和停电时间、同时，因配电网故障必须中断部分负荷供电时，应能快速自动识别重要用户，优先保障其供电。 (2) 为了适应市场环境下的竞争需要，SCADA(系统监控和数据采集)系统的功能应该是强大的，特别是对重要用户的监控史应该作到准确、可靠、灵敏、否则会给配电公司带来较大的损失，这种损失包括对用户

14、的真接停电和造成社会影响的间接损失。 (3) 实现SCADA与GIS(配电地理信息系统)一体化设计，达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面;体化，实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及山SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。 (4) 采用可扩展综合型的配电自动化终端(GDAU)。为满足电力市场对电能质量的监测及实时电价信息的发布要求，实现综合信息的采集及控制，尽可能减少现场终端的数量及降低系的复杂性，应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端、该终端除了具有通常的功能外，还具有电能质量监测、实时电价信息发布、故障录波及部分仪表功能。264. 配电自动化系统

15、的发展展望4.1现代配电自动化系统采用分层集结策略大城市配电自动化系统一般分四个层，第一层为现场设备层、主要由馈线终端单元(FTU) ,配变终端单元（TYU）、远动终端单元(RTU)和电量集抄器等构成，统称为配电自动化终端设备、第一层为区域集结层、以110kV变电站或重要配电开闭所为中心，将配电网划分成若干区域，在各区域中心设置配电子站，又称“区域工作站”，用于集结所在区域内大量分散的配电终端设备，如馈线终端单元(FTU) ，配变终端单元(TYU)和电量采集器、第三层为配电自动化子控制中心层、建设在城市的区域供电分局，一般配备基于交换式以太网的中档配电自动化后台系统、往往还包括配电地理信息系统

16、、需力管理和客户呼叫服务系统等功能、用于管理供电分局范围内的配电网、第四层为配电自动化总控制中心层、建设在城市的供电局，一般配备基于交换式以太网的高档配电自动化后台系统和大型数据库，用于管理整个城市范围内的配电网、中小型城市的配电自动化系统一般只有前三层设备，不需要第四层。4.2集成化、智能化和综合化是发展趋势配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断发展之中，这就要求配电自动化系统采用全面解决的力案，走系统集成之路，使得各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投资。在馈

17、线自动化力面，现有馈线终端设备小仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能，且还集成了自动重合闸，馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能，甚至集成了断路器的监视功能，且有进一步与断路器相结合，机电一体化发展成为智能化开关的趋势、显着地降低了建设、运行和维护的综合成本，为提高供电可靠性，创造了有利的条件。在电压无功控制方面，国内已经提出基于人工神经元网络的无功预测和优化决策相结合的变电站电托无功控制策略，该策略以无功变化趋势为指导，充分发挥了电容器的经济技术效益，能在无功基本平衡和保证电压合格的前提下，使变压器分接头的调节次数降至最小，消除了盲目调节，降低变压器故障机率和减少了维护量。4.3配电自动化

18、新技术配电线路载波通信技术、对低压配电网，由于终端设备数量非常多，采用光纤通信无论从成本或可行性看均不现实，为实现配电系统综合自动化的实时电价信息发布及远程读表功能，研究具有较高可靠性和通信速率的配电线路载波通信技术，不仅可作为实现上述功能的通信手段，还可以为客户提供其他的综合通信月盼。 用户电力技术。用户电力技术是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统，以减少谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术、用户电力技术独立工作时可满足特殊负荷对供电量的严格要求，与配网自动化技术相结合时，将实现无瞬时停电、实时控制的柔性化配电、满足用户对电能质量更高层次的要求。智能分布式FA。在该体系中，将要研究建立智能体(agent)与卜_区域、域协调器的协调机制、为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响，需要研究在配中自动化主站建立协调服务器，通过定义智能体之间的通信与规范构成完整的智能分布式FA实现方式。35. 结束语尽管全面发展配电自动化系统还有许多任务没有完成，但试点区域的成功经验让我们看到了希望。加快发展配电自动化系统，全面实现配电自动化