浅谈配网自动化的应用
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摘要：本文介绍了配网自动化的概念及其发展过程，论述了配网自动化的应用，对其要性作了必要阐述。
关键词：配网；自动化；应用；重要性
配网自动化的概念
配网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。其目的在于保证配电网安全经济运行，提高电压质量，降低电能损耗、快速处理、提高供电可靠性。
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。
配网自动化的发展过程
配电网自动化20世纪50年代在国外就悄然兴起，最初是靠时限顺序送电装置隔离故障，加快查找馈线故障地点。70-80年代，随着电子及自动控制技术的发展，智能化重合器、自动分段器及故障指示器等相继被开发和应用。80年代以后，实现了远程监控，故障自动隔离及恢复，逐渐形成了一套配电网管理系统，配网自动化受到广泛关注。
随着计算机和自动化技术的发展，配网自动化经历了三个发展阶段：
基于自动化开关设备相互配合的配网自动化阶段
主要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区域和健全区域恢复供电。这一阶段的配网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：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；调整运行方式后，需要到现场修改定值；恢复健全区域供电时，无法采取安全和最佳措施；隔离故障时需要经过多次重合，对设备冲击很大。
基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配网自动化阶段
本阶段实现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，并由调度员通过遥控隔离故障区域，恢复区域供电。该方案实时性能好，容易解决网状结构的网络拓扑，而且比较好的解决了瞬时性故障；但过分依赖通信，增加了通信施工带来的成本和费用。
增加了自动控制功能的配网自动化阶段
随着计算机技术的发展．产生了第三阶段的配网自动化系统。在第二阶段的基础上增加了自动控制功能和运行管理功能，形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理(DSM)、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作票管理等于一体的综合自动化系统，同时，兼备了集变电所自动化、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自动化运行管理系统。
三、配网自动化的重要性
随着国家经济的发展和科学技术的进步，人们要求电力企业要有安全、可靠、高效、低耗的电能和方便、快捷、优质的服务。国家电网公司顺应时代的发展，提出了“一强三优”的口号，即电网坚强，资产优良、服务优质、业绩优秀。这就要求我们的供电企业必须有一流的电网、一流的服务。配网作为电力系统直接面向用户的一环，必然是坚强电网、优良资产的重要组成部分，安全可靠、经济优质的电能，是优质服务、优秀业绩的重要体现。
配网自动化系统的实旌可缩小故障停电范围、减少停电时间，增加系统的可靠性，有效地降低损耗，提高电能质量，确保向用户优质供电。目前，配网自动化还处于开发、研制和试用阶段，随着计算机技术的发展，配网自动化技术会越来越完善，在电网运行中发挥越来越重要的作用。
四、国内配网自动化发展积累的经验教训
经过近几年的实践，国内配网自动化系统的进展和积累的经验教训主要有：
全网配网自动化的实现通过重合器时序整定配合的方式逐步过渡到通过馈线自动化终端(FTU)进行故障检测，结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电。
配网自动化一次设备与自动化设备结合更加紧密，由单纯的配电监控与数据采集(SCADA)系统加配网自动化(DA)转向具有DA、配电管理系统(DMS)、地理信息系统(GIS)等较完整的配网自动化实时运行管理系统，配电主站系统也由借用调度主站系统逐步转向选择面向配网自动化应用的配网自动化主站系统。
通信方式多样化。配电网通信有无线、光纤、专用电缆、载波等多种通行方式，在主通信线路上倾向于使用光纤，10kV配电线载波通信以及基于GPRS和CDMA的无线通信在配电网中的应用受到用户的广泛关注。
GIS由孤独的静态设备管理系统逐步转向动态的实时GIS，将SCADA和地理信息有机地统一起来。
DMS由需求不确定、功能繁杂逐步转向功能需求实用化，与其它系统有机集成信息数据，构造供电企业信息一体化。
《配网自动化系统功能规范》行业标准已经颁布，部分省市也发布了配网自动化系统实用化验收细则，但系统出厂实验和现场实验缺少指导性的试验规范及验收标准。
配网自动化系统的规划与配电一次网架的规划结合不够，系统集成面临网络安全的挑战，系统的设计、规划与规模还不够完善。体现不出系统的整体规模和效益。
四、配网自动化的应用
长期以来配电网建设不受重视，结构薄弱，许多线路架设时间早，供电半径长，设备老化严重，线路损耗大，经常因一个地方发生故障而导致整条线路停电。
随着人民生活水平日益提高，对电能质量及供电可靠性提出了更高的要求。同时，电网覆盖面越来越广，电网故障机率增加，针对以上情况，国家电网公司作出慎重承诺：城市地区：供电可靠率不低于99．9％，居民客户端电压合格率不低于96％，这就促使我们更要加快城区配网自动化建设。
目前配网自动化在以下几方面应用较广：
故障定位与隔离
我国城市大多数是“手拉手”环网线路，每一用户有2个供电源，分段开关把供电线路分割成各个供电区域。当某区域发生故障时，及时将分割该区域的开关跳开，隔离故障区域。将因线路发生故障而失电的非故障区域迅速恢复供电，从而避免了因线路出现故障而导致整条线路连续失电，大大减少了停电范围，提高了供电可靠性。这种功能称为DA功能。
由于配电线路结构多种多样，因此，对DA功能不仅要对配网故障点不同故障类型进行识别外（可以识别小电流接地故障），还能根据用户设置的策略方式进行网络重构。
(1)对10kV线路分段上的两相、三相短路和单相接地故障进行故障区段定位、故障区段隔离、恢复非故障区段供电和网络重构。
(2)能适应多种配电网络运行方式及电网网络接线方式变化的需要，对故障判别中所需要的网络拓扑分析必须自动、准确、快速、方便。
(3)提供故障自动处理实际运行模式和模拟操作两种方式。在模拟操作方式下，可人为设置假想故障，系统自动给出故障的处理过程，包括故障定位、隔离过程及恢复策略等。
(4)对发生故障配电网的实时状况能迅速刷新，确保其信息绝对正确、可靠，确保产生正确、合理的故障处理方案，确保正确地实现遥控操作命令。
(5)故障判别软件具有通用性，针对配网以后扩充的需要，其算法不作任何调整，仅对数据库作一些简单操作。
(6)系统可以根据每个配电网区域的重要程度，对其进行优先级划分，从而对故障进行动态排序，以便让重要的配电网区域优先处理。系统拥有同时处理多个配电环路故障的能力，相互之间互不干扰。系统还可以针对不同的负荷开关划分优先级，在网络重构时，便于优先恢复重要负荷的供电。
(7)故障自动处理功能具备自动式和交互式两种使用方法。自动式即为从故障发生到故障处理结束，不需人工干预，仅在告警窗口作相应提示，并保存之，以便事后分析。交互式即为当配电网发生故障时，弹出一个对话框，上面给出故障发生位置，并给出相应的处理策略，即跳开哪些开关和合上哪些开关。
(二)配电线路故障模拟
通过配网自动化主站人机界面可以任意设置故障点，模拟出线开关跳闸，进行分析。一方面可以检查数据库和图形的录入情况，一方面可以让操作人员在非故障时熟悉该系统的应用，当遇到真正的故障时可以快速正确的使用该程序。
（三）网络重构，快速恢复非故障区的供电
网络重构的策略有两种：第一种是计算机自动提供方案。第二种是调度人员按照相应的环路和故障的位置预先写好重构策略，当故障发生时供计算机调用。第一种方案又可以分为：适用于要求开关动作次数最少的情况和适用于要求负荷均衡，最大面积供电的情况，以适应不同的需要。隔离和重构操作方式有自动和人工交互方式两种。前者指计算机分析故障后，自动下发遥控命令，后者指计算机分析后，给出操作步骤，由调度员通过界面单步下发遥控命令。
（四）计量计费和负荷监控
通过在变电站、线路、配变等处加装RTU采集数据，可实现自动抄核收功能。及时发现用户计量表故障，防止窃电，避免用电量损失。实时、真实地反映用户用电状况，将采集来的电量进行分析，了解各时段电量变化，更好地计划用电，完成对用户电量的分析统计。
实时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。在电网供电能力不足的情况下，可根据采集来的数据，直接了解到用户情况，进行负荷预报，对用户开关等状态进行监控，电话通知或远程控制，实现对大工业用户的拉闸限电，确保整个电网的安全运行。
（五）用电业务管理
用电营业管理系统可以全面反应用户信息、配变型号、设备技术参数、线路路径及杆号。建立完整的档案管理机制，实现资源共享，简化用电业务手续，在系统规定的时间内完成业务办理，提高工作效率和优质服务。
（六）线损管理
系统自动采集各条线路和用户计量点读数，通过分析软件，计算理论线损，得出最高和最低理论线损值。对线损较高的线路，进行电网改造，合理制定降损计划，有效防止窃电行为，以此指导电网运行。
（七）无功补偿系统
无功补偿系统可以根据线路和配变运行情况，合理投入高低压无功补偿装置，优化运行方式，有效防止电网功率因数过低，或过补的情况。提高线路输送电能力，改善电压质量，实现配网经济运行。
（八）GIS（地理信息系统）及配电管理系统
地理信息系统是利用计算机图形技术和数据库技术，将地理空间数据及描述这些空间数据特征的属性，以一定格式输入、存储、查询、分析和输出空间图形及其属性数据的计算机地理信息系统。系统提供对配电网内各种设施、电网接线图、配电线路档案资料和工程图纸的编辑维护工具，可方便地进行数据的录入、修改、增删。
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