浅析配网自动化及其相关技术

浅析配网自动化及其相关技术

赵良贤

广东创辉电力工程有限公司

摘要：电力与人民的生活息息相关。配电网在电力系统中发挥着重要作用。若配电网出现问题，就会产生停电的现象，人们的用电就会到受到影响，企业用电就会产生经济损失。所以配电自动化的重要性不言而喻。本文探讨了配电系统综合自动化面临的问题及配网自动相关的技术方案。更好地满足配网自动化业务的通信需求。

关键词：电力配网自动化技术

引言

在电力市场环境下，对配电自动化系统的经济性要求将会提高，配电自动化各种功能之间的协调性要求增强，对信息的需求加大，从而对配电自动化功能的集成及综合提出了更为严格的要求。因此，电力市场环境下配电系统的自动化，将是集成以往各自独立的孤岛自动化，形成通道、信息、功能、效益综合，供电方与用户联动的“配电系统综合自动化（DCA）。”其内容将涉及调度运行自动化、管理自动化及用户自动化，特别是用户自动化将是电力市场环境下配电系统综合自动化的重要内容。

一、新时期配电系统综合自动化面临的问题

1配电管理面对的问题

（1）电能质量监测评价。电力市场环境下对电能质量的广泛关注迫使配电公司建立有效的电能质量监测手段。但如果专门建立一套监测系统将花费很大的一次投资及运行维护费用，势必加大供电企业的成本。因此，理想的办法是把电能质量监测作为配电系统综合自动化的一项功能，开发出考虑电能质量监测的配电SCADA系统和相应的分析软件来对各种电能质量问题进行系统的分析。做到共用信息通道、共用数据库系统等，从而实现对电能质量的经济有效的实时在线监测和分析处理。

（2）必须对部分高级应用分析软件加以改进以适应电力市场需求，并且真正实用化。负荷预测：市场环境下由于峰谷电价、分时电价及实时电价的推行，尤其是在实行需求侧竞价后，负荷的随机性增大，增加了负荷预测难度，负荷预测软件必须适应这种变化。无功优化与电压调整：传统的无功优化是在满足电压约束的条件下以网损最小为目标的，在电力市场环境下，无功优化及电压调整涉及到用户供电的质量问题，而不同的供电质量应该有不同配电电价，因此优化的目标将以收益最大为目标。故障恢复与网络重构：在电力市场环境下故障恢复及网络重构目标也转变为收益最大。

（3）提高和加强信息系统集成化及应用功能综合化的力度。为降低供电成本，必须打破以往各单项自动化工程相互独立、功能重叠的弊端，将配网自动化系统的信息进行集成，对其功能进行重组与综合。实现SCADA系统与CIS系统的一体化设计、融合现有的CIS系统、线损管理系统、可靠性管理系统及生产MIS系统，实现一体化的配电管理系统。

2.用户自动化应面对的问题

（1）在零售竞争电力市场模式下，由于开放了零售竞争，允许需求侧竞价，这就要求配电网络运营商有相应的技术手段对配电网络阻塞进行有效管理。而利用配自动化系统完成这一任务将是经济有效的选择。

（2）具有分时电价、实时电价信息发布及计量与结算功能。在电力市场环境下，为充分运用电价的调节功能，采用分时电价、实时电价手段调整用户及系统的负荷曲线、降低高峰提高系统容量负载率，降低配电网的建设入运行成本（包括提高系统容量负载率、减少及延缓基建投资、过负荷损耗等）。而分时电价、实时电价必须有相应的技术手段支持。因此，可以将分时电价、实时电价信息发布及计量与结算作为配电系统综合自动化的一项基本功能，可以大大提高自动化系统综合效益。3.配电自动化面临的问题

（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障、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系统的功能应该是强大的，特别是对重要用户的监控更应该作到准确、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的真接停电和造成社会影响的间接损失。

（3）实现SCADA与GIS一体化设计，达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面一体化，实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及由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（CDAU）。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统的复杂性，应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端。该终删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。

二、配网自动化相关技术

1.配网自动化的综合型受控端

新型综合受控端基于高速SCADA系统，可以实现电网信息的快速采集和信号的综合处理，并且大大减少了受控端的数量，从而使系统的规模得到简化。这种受控端不仅具有以往终端所具有的功能，还可以实时监测系统的潮流分布、电压情况、系统是否产生震荡、频率是否满足要求等，将这些信息传递给主控方，供进一步分析使用。同时，这些受控端之间还可以进行相互通信，进一步提高数据的精确程度。

2.配电线路载波通信技术和基于因特网的IP通信技术

通信系统一直是配电网自动化的难点之一。在10kV及以下的配电系统里，由于受控端数目多，对通信的要求也显著提高。因此，如果要实现系统潮流实时监测、频率控制等需求，稳定的大容量的高速载波通信系统是必备的。该系统不仅可以满足上述需求，还可以为客户提供更多的生活服务，如电力线上网等。另外，光纤通信具有容量大、可靠性高、传输速率高等优点，已成为主流通信系统的首选。随着成本的降低，采用光纤通信作为配电系统自动化的主干通信网已得到普遍共识。

3.定制电力技术

定制电力技术是柔性配电系统的实际应用，它将智能电网技术、柔性送电技术、云计算技术等高科技技术用于中低压配电网，用以消除谐波，防止电压闪变，保证各相对称，提高供电可靠性和经济性。主要由电压稳定器、快速无功补偿器、频率检测器、高速断路器等设备组成。当系统出现突然增大负荷或者瞬间丢失大负荷时，该技术可以瞬间发现系统的变化，并满足极限情况下系统的稳定，该技术应用于配网自动化中，可以实现系统实时优化，满足高层次用户的需求。

4.新型FA系统

新型的FA系统主要的思路是实现分布式电源，即根据不同的负荷就地提供合适的电源，减小线路传输的损耗，提高能量利用率。根据国家电网制订的未来发展方案，未来我国将把输配电系统分离，并在用户端设立电网提供者的信息，用户可以根据实时电价选择供电方。新型FA系统应用于配网自动化中也存在许多困难，主要有：分布式电源位置不确定，配网的运行方式多变，从而导致二次设备难以满足要求。

5.配电系统的集中化管理

在以往的配网系统中，用户是分散的，系统被迫分离为多岛，多岛之间功能相似，但系统难以交流，通道不可共享。集中化管理的配电系统，可以利用先进的通信网络将配电网控制中心与系统多岛连接在一起。比如，将SCADA系统与配网控制中心通过接口连接起来，形成一个多级系统。实现该系统的应用，最好的方法是最大限度利用用户原有的软硬件资源，保护用户的投资，实现实用化管理和多厂家产品共享的原则。

6.优化的系统配电网运行

随着社会的发展和电力企业体制改革的推进，国家电网也逐渐以经济效益作为一个阶段性目标。这要求供电企业要不断分析电网的运行状态，提出最优潮流的方案，即按照状态估计、潮流计算、最优潮流控制来对系统进行优化，在保证可靠性的同时提高系统的经济性。配网要在运行中提高经济效益，还应当优化系统的网络结构，尽量保证二次设备“不误动，不据动”，防止因系统突发事件导致巨大的经济损失。

7.信息一体化的配电网络

信息一体化是未来社会的发展趋势，配电网不是一个单独的部分，而是电力系统的一个重要的组成部分。在未来的发展中，配电网络要更多的考虑电力系统这个整体的重要信息，而不是单单关注配电网区域的信息。信息一体化的配电网系统需要满足信息实时搜索机制，支持公共信息模型等国际电工信息传输标准，实现智能化的配电系统，满足电力设备的二次网络安全方案。

总结语

自从电作为一种商品诞生以来，我们对于电的要求就是安全稳定。为了供电的安全稳定，电力系统从各个方面进行技术的创新。只有不断地对技术进行改革，我们的用电才会更加稳定可靠，我们的经济才会持续稳定发展。

参考文献：

[1]唐雯.配网自动化的研究与实现.科技资讯，2011.3

[2]原伟林.城市配网自动化技术与可靠性研究.神州，2012.8

[3]万欣.浅谈电力系统中配网自动化技术及常见问题.大科技，2013.10