1、配電自動化發展動向電力公司通過配電網實現產品銷售-向廣大電力用戶提供電能。隨著經濟的發展，觀念的變化，電力公司正經歷著一場深刻的變革： 電力市場自由化。 這場變革使電力公司面臨新的挑戰， 不得 不采取新的策略，新的技術和管理措施，轉變經營理念，增強市場競爭實力。配電網是電力系統發電、 輸電和配電 （有時也稱供電和用電 ）三大系統之一。 電力公司通過配電 網實現產品銷售 - 向廣大電力用戶提供電能。隨著經濟的發展，觀念的變化，電力公司正經歷著 一場深刻的變革：電力市場自由化。這場變革使電力公司面臨新的挑戰，不得不采取新的策略， 新的技術和管理措施，轉變經營理念，增強市場競爭實力。一、 配電自動化

2、簡介配電自動化指：利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配 電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起， 改進供電質量， 與用戶建立更密切更負責的關系， 以合理的價格滿足用戶要求的多樣性， 力求供 電經濟性最好，企業管理更為有效。配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含電力企業中與配電系統有關 的全部功能數據流和控制。 從保證對用戶的供電質量， 提高服務水平， 減少運行費用的觀點來看， 配電自動化是一個統一的整體。配電自動化包含以下 4 個方面：饋線自動化。饋線自動化完成饋電線路的監測、控制、故障診斷、故障隔離和

3、網絡重構。其 主要功能有：運行狀態監測、遠方控制和就地自主控制、故障區隔離、負荷轉移及恢復供電、無 功補償和調壓等。變電站自動化。變電站自動化指應用自動控制技術和信息處理與傳輸技術，通過計算機硬軟 件系統或自動裝置代替人工對變電站進行監控、 測量和運行操作的一種自動化系統。 變電站自動 化以信號數字化和計算機通信技術為標志， 進入傳統的變電站二次設備領域， 使變電站運行和監 控發生了巨大的變化，取得顯著的效益。變電站自動化的基本功能有：數據采集、數據計算和處理、越限和狀態監視、開關操作控制 和閉鎖、 與繼電保護交換信息、 自動控制的協調和配合、 與變電站其他自動化裝置交換信息和與 調度控制中心

4、或集控中心通信等項功能。變電站自動化技術是配電自動化的重點之一。配電管理系統。配電管理系統 (DMS) 是指用現代計算機、信息處理及通信等技術和相關設備 對配電網的運行進行監視、 管理和控制。 它是配電自動化系統的神經中樞， 整個配電自動化系統 的監視、控制和管理中心。主要功能有：數據采集和監控 (SCADA) 、配電網運行管理、用戶管 理和控制、自動繪圖 / 設備管理 /地理信息系統 (AM/FM/GIS) 等。需求側管理。通過一系列經濟政策和技術措施，由供需雙方共同參與的供用電管理。包含負 荷管理、 用電管理及需方發電管理等。 需求側管理的幾個內容涉及電力供需雙方， 甚至與電力管 理體制有

5、關，必須通過立法和制訂相應的規則，并最終由電力市場來調節。可以看到， 電力的供 需雙方不僅僅是一種電力買賣關系， 也是以雙方利益為紐帶的合作伙伴關系， 在電力市場環境下， 需求側管理必將被重視。上述 4 個方面的內容可以相互獨立運行，它們之間的聯系十分密切，特別是信息的采集、傳 遞、存儲、利用以及這些信息經過處理作出的決策和控制相互影響。因而， 信息的管理十分重要。二、 配電自動化發展新動向1、配電網自動化功能框架奠定，且得到充實和完善國際供電會議 (CIGRED) 特設工作小組在 1995 年 5 月提出的專題報告中，按照以下原則：1) 把電網功能和用戶功能區別開來；2) 把在線功能和計劃功

6、能區別開來；3) 把運行工作和維修工作區別開來。將配電自動化功能劃分為 4 組：電網運行、運行計劃及其優化、維修管理、用戶聯系和控制。在上述主功能組的基礎上，再分成若干功能，奠定了配電自動化系統的主功能框架。需要強調的是：(1)這 4 個功能組并不是各行其事，而是有著十分緊密的聯系，經常交換信息，這樣既可做到 數據共享，更可保證控制和管理的一致性。(2)數據管理的重要性。數據管理本身并不是配電自動化的功能，但是，所有的功能都包含在 數據管理內， 要實現龐大復雜的眾多功能必須依靠數據管理來完成， 這些功能所交換和共享的數 據引起了功能間的聯系。 數據管理可確定所掌握的數據是需要相關管理的、 連續

7、不斷更新的還是由若干系統共享的數據。 數據管理建立了能滿足配電自動化要求的新的機制和管理方法， 是配電 自動化不可缺少的組成部分。IEC TC57/WG14 工作組提出了配電管理系統接口規范。該規范不僅將上述配電自動化功能按 照商業應用的要求作了分類， 規定了每類的具體功能要求， 而且將配電自動化系統與能量管理系 統 (EMS) 、氣象信息、雇員信息及用戶信息系統的接口考慮進去，充實和完善了配電自動化功能 框架。2、配電網優化運行電力市場的不斷完善迫使電力企業以效益為目標，把工作中心轉移到效率管理、降低成本和 為用戶提供優質服務上。 這使得供電企業必須不斷地分析電網的運行性能、 制定電網優化運

8、行的 方案。配電網的優化運行主要包括：無功補償、提高供電質量、降低線損、設備運行和維護。供電質量包括安全性、電壓合格率、頻率合格率、供電可靠性和用戶對停電、收費及服務的 意見。提高供電可靠性的主要技術措施有：(1) 縮短故障停電時間故障自動報警；快速故障定位；自動 /人工遙控隔離故障，非故障區段恢復供電。(2) 降低事故隱患和影響這重點在于對設備狀態和電網參數進行經常性監測，力求在故障發生前檢測出潛在的事故隱 患。很大一部分取決于饋線自動化的發展變電站自動化的發展，使供電可靠性有了很大的提高，但是，要進一步縮短故障停電時間，必須在饋電線路上裝設電動開關， 配置饋線終端設備 FTU ， 對一些分

9、支線路，還應裝設故障指示器，并利用通信系統， 向系統提供饋線運行數據和狀態， 執 行系統下達的饋線開關遙控操作命令。非線性負載、電動機直接起動、不平衡負載、焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓 質量。 電壓質量對現代電子設備及計算機系統影響極大。 為此， 提出系統應對電壓進行連續測量 和質量分析，噪聲越限告警。同時，要根據實際需要選擇不同的無功補償方式。3、集成化、智能化和綜合化是一發展趨勢早期配電自動化的實施采用發展獨立的、單項自動化系統來解決問題，如直接的負荷控制、 大用戶的遠程抄表等， 由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關聯，其中大部分要求很難滿足，且還無法克服在擴大應用規模時

10、確認所需投資的合理性所遇到的困難。 這種按"功能定向 " 的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來若干反面影響，如功能重疊、 數據的重復、 靈活性很差 和維修費用高等。另外，配電自動化系統作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含眾多的設備和 子系統， 各功能、 子系統之間存在著不同程度的關聯， 其本身及其所用技術又處于不斷發展之中， 對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。這就要求配電自動化系統采用全面解決的方案，走系統集成之路，使得各種應用之間可共享 投資和運行費用，最大限度保護用戶原有的投資。在饋線自動化方面，現有饋線終端設備不僅具有常規的遙測、遙信和遙控功能，且還

11、集成了 自動重合閘、饋線故障檢測和電能質量的一些參數的檢測功能，甚至集成了斷路器的監視功能， 且有進一步與斷路器、開關相結合，機電一體化，發展成為智能化開關的趨勢。 顯著地降低了建 設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創造了有利的條件。故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效地解決這一問題，必須以數字式繼 電保護、 饋線自動化和 DMS 系統為基礎。 對于故障定位， 國外有人提出使用三種技術綜合處理： 故障距離計算法、 線路故障指示器法以及不同線路區間故障概率統計法， 這些信息結合在一起進 行模糊邏輯處理。在電壓無功控制方面，天津大學楊爭林、孫雅明首次提出基于人工神經元網絡的

12、無功預測和 優化決策相結合的變電站電壓無功控制策略， 該策略以無功變化趨勢為指導， 充分發揮了電容器 的經濟技術效益， 能在無功基本平衡和保證電壓合格的前提下， 使變壓器分接頭的調節次數降至 最小，消除了盲目調節，降低了變壓器故障幾率和減少了維護量。4、電力線載波技術取得重大突破1997 年 10 月英國聯合電力公司的子公司 Norweb 通信公司與加拿大 Notel 公司聯合聲稱：取 得了電力線載波技術重大突破，利用新開發的數字配電線載波技術(Digital Power Line DPL) 可有效地保護配電線上傳輸的信號不受干擾，使得電力公司可以通過現成的配電線路為用戶提供高 速、可靠而費用

13、低廉的因特網、多媒體以及其他信息服務。目前， 該技術可為家庭和中小型用戶提供速度最快的通信方式。DPL 技術是針對能夠加強本地、區域性以至全球范圍的家庭和中小型公司的數據訪問性能和 響應性能， 采用改進的因特網規約 (IP) 以及復雜的專用電子裝置來沿低壓配電電纜網絡傳輸MHz級的數字高頻信號， 同時監視導致信息失真的脈沖信號以及其他形式的電干擾， 從而實現了利用 配電網絡為家庭和中小公司提供數字電話、傳真及因特網通信服務的手段。該項技術的優越性體現在：對于電力公司來說， 配電網絡是現成的， 因而應用 DPL 技術的投資遠小于其他寬帶通信系統；由于配電系統連至千家萬戶，通過該網絡可為用戶提供極

14、方便的因特網服務；該技術使得由調制的低壓網絡傳送的因特網和數據訪問的速度比目前最快的綜合數字服務網絡 ISDN 的速度提高了 10 倍，比與普通電話線連接的高速調制解調器快 20 倍；服務容量極易擴展；對電力公司來說，提供了開拓新市場的機會；這些信息服務的提供，可為電力公司提高效率、增強電力市場中競爭力，加深與用戶的關系 方面起到重要作用。但目前推廣應用 DPL 技術存在一些因難：將變電站轉化為與因特網相連的網關，還需要在變電站中安裝開關以及異端高速回饋光纖網 絡以承載變電站和因特網之間的數據傳輸；(low-power radio) 、電纜DPL 這項技術，還需要進一步發展和證實，而其他技術，

15、如低能無線 調制解調器或不對稱數字電話用戶線 (asymmetric digital subscriber line) 等高速通信系統都已商業 化或即將商業化，因而至少在最近兩年內， DPL 技術是一項相對比較貴的選擇方案。5、用戶電力技術的應用用戶電力 (Custom Power) 技術是 Narain G.Hingorani 任職于美國電力科學研究院 (EPRI) 時和柔 性輸電 (FACTS) 技術一起提出的。其核心內容是電力電子設備的應用。 該項技術可以解決電壓突 升、突降和瞬時斷電等配電系統擾動所引起的種種問題， 可補償電壓下降及短時斷電， 對諧波進 行有效濾波，補償相電流的不平衡，

16、改進功率因素。其對提高供電質量方面，有廣闊的前景，值 得研究。用固態斷路器 (Solid-State Transfer Switch SSTS)( 動作非常快的電子開關 )控制雙電源饋線向重 要用戶供電時， 固態斷路器可在 1/4Hz 內完成備用饋電線切換， 向用戶提供不間斷電源。 除此之 外，與靜態電容器配合起來使用時，可提供優質電力，同限流電抗器或電阻器組合在一起， 可在 配電系統中迅速插入限流裝置以防止來自大短路容量的過大故障電流。靜態電容器 (Static Condenser STATCOM) 或靜態補償器 (Static Compensator STATCOM) 是快速 響應的固態電

17、力控制器，它能向4.1669kV配電饋線連接處提供靈活的電壓控制以改進電力質量；同時也是一個交流同期電壓源， 通過一個聯絡電抗和配電系統相關聯， 并能用改變電壓源的 幅值和相角的方法和配電系統交換無功和有功功率，其結果就可通過以STATCOM 和配電線之間的聯絡電抗來控制電流。 這樣可調節無功電流和抑制電壓波動。 STATCOM 是通過一個先進電 力半導體裝置組成的固態的直流到交流的變流器來實現的。 它能有效地替代配電系統采用常規電 壓和無功控制元件、有載分接開關、電壓調整器和自動投切電容器。一臺多功能的STATCOM包括的功能有電壓控制、動態濾波、低損控制無功和有功功率。動態電壓恢復器 (D

18、ynamic Voltage Restorer DVR) 有一個變壓器、一個換流器和一個儲能裝置， 只不過變壓器是串接在母線上向敏感負荷供電。 補償是雙向的， 既能升高已下跌的電壓， 也能降 低過高的電壓， 其響應時間只需幾個毫秒。 當電源側電壓質量明顯不符合敏感負荷要求時，DVR通過串接的注入變壓器向饋線注入可控幅值、相角和頻率(諧波)的電壓，來校正負荷側電壓波形的畸變，包括由于鄰近線路發生故障或負荷時而引起的電壓波動。無論是固態補償器 STATCOM 還是動態電壓恢復器 (Dynamic Voltage Restorer DVR) 直流儲能 裝置的容量決定了對每次電壓下跌進行調節的持續時間

19、，可以從幾個Hz 到幾秒鐘。若應用超導 儲能器 (Micro Super-conducting Magnetic Energy Storagy-SMES) ，可適用于短時間大功率的存儲和 釋放場所。有了用戶電力設施，用電的質量和可靠性仍需供電方和用電方合作解決，所以雙方的信息暢 通和工況變化的透明度是十分重要的， 這有賴于供電信息化程度的提高。 用戶和供電者合作可以 共同把擾動減少到幾乎沒有。 不論是雷擊、 開關切換還是負荷大變動等， 都不使其干擾電力用戶 的運作。6、技術和經濟手段綜合利用，改善對用戶的服務面對激烈的市場競爭，改進對用戶的服務，是增強電力公司競爭能力的重要手段之一。利用 各種

20、技術和經濟手段，改進對用戶的服務，滿足不同用戶的需求，指導用戶合理、經濟用電，鼓 勵用戶參與和配合電力企業對供用電進行管理和控制， 提供用戶用電選擇權等是當前配電自動化 發展值得注意的一個動向。意大利 ENEL 公司在電費上采取以下措施，使負荷曲線更加合理化：(1) 向所有需量超過或等于 400kW 的用戶推廣分時電價。(2) 對增容到 25kW 使用電爐的食品工業用戶和至少 6kW 需量的家庭用戶中試行兩時段分時電 價。(3) 對需量大于 3000kW ，且應電力公司的請求可至少減少負荷1000kW 的用戶，實行可停電供電電價。(4) 帶暫停需量的可停電供電電價。對在同意的月份(冬季最多四個月，夏季可能有一個月)中全國電力系統發生緊急情況的小時內減少需量(至少為一天相應時間內簽約需量的50%) 的用戶實行可停電供電電價。改革電費系統，使之變得更為靈活，其目的在于更準確反映全部時間內的電力成本，鼓勵用 戶將他們的用電負荷需求調整到一條改進過的負荷曲線。此外，改革電費系統，不僅包含電量， 還包括與供電質量關聯的新參數， 如停電次數和持續時間， 使電費更趨于合理， 促進效率和生產 率以及向用戶提供滿足他們單獨要求的合同條件。法國正在進行用戶通信接口計劃的試驗，稱為ICC 。其主要功能不但引入了實時讀表、停電控制和遠方管理，并使用戶能了解自己用電的實時電價 (全日變動的實時電價對