配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進行集成，構(gòu)成完整的自動化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理。它是實時的配電自動化與配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。
1 配電網(wǎng)自動化的特點和要求
1．1 終端設(shè)備工作環(huán)境
對于輸電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的終端設(shè)備，一般安裝在變電站里，運行環(huán)境溫度在0℃至55℃范圍，但是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，有大量的終端設(shè)備是安裝在室外的，滿足設(shè)備運行性能指標要求的環(huán)境溫度在-25℃至65℃范圍，濕度要求為95%。此外，還要滿足防風雨、散熱、防雷電等技術(shù)要求。
1．2可靠性
對于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的終端設(shè)備進行遠方控制非常頻繁，因此對其可靠性要求很高。
1．3 組網(wǎng)
配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的測控對象為進線變電站、配電變電所、10kV開閉所、分段開關(guān)、并聯(lián)補償電容器用戶電能表和重要負荷等，因此站點一般會有成百上千甚至上萬個之多。在這種條件下，不僅對系統(tǒng)的組織帶來較大的困難，而且在配電網(wǎng)自動化中心的計算機上處理的信息量也十分龐大。
1．4配套
需要與配電網(wǎng)的改造配套進行，例如配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化、配電線分段化等。沒有配電網(wǎng)的科學拓撲結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)自動化的系統(tǒng)、組織方式也難以確定。
2 配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
2．1 基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的配電自動化階段
主要設(shè)備為重合器和分段器等，不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)和計算機系統(tǒng)，其主要功能是在故障時通過自動化開關(guān)設(shè)備相互配合實現(xiàn)故障隔離和健全區(qū)域恢復(fù)供電。這一階段的配電自動化系統(tǒng)局限在自動重合器和備用電源自動投入裝置自動化程度較低，具體表現(xiàn)在：第一，僅在故障時起作用，正常運行時不能起監(jiān)控作用，不能優(yōu)化運行方式；第二，調(diào)整運行方式后，需要到現(xiàn)場修改定值；第三，恢復(fù)健全區(qū)域供電時，無法采取安全和最佳措施；第四，隔離故障時需要經(jīng)過多次重合，對設(shè)備沖擊很大。這些系統(tǒng)目前仍大量應(yīng)用。
2．2基于通信網(wǎng)絡(luò)、饋線終端單元和后臺計算機網(wǎng)絡(luò)的配電自動化系統(tǒng)
在配電網(wǎng)正常運行時也能起到監(jiān)視配電網(wǎng)運行狀況和遙控改變運行方式的作用，故障時能及時察覺，并由調(diào)度員通過遙控隔離故障區(qū)域和恢復(fù)健全區(qū)域供電。
2．3 增加了自動控制功能
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了第三階段的配電自動化系統(tǒng)。在第二階段的配電自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了自動控制功能，形成了集配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、配電地理信息系統(tǒng)、需方管理(DSM)、調(diào)度員仿真調(diào)度、故障呼叫服務(wù)系統(tǒng)和工作票管理等于一體化的綜合自動化系統(tǒng)，形成了集變電所自動化、饋線分段開關(guān)測控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統(tǒng)于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)(DMS)，功能多達140余種。現(xiàn)階段的配電自動化以此為目標建設(shè)和完善。
3 配電自動化管理系統(tǒng)所產(chǎn)生的效益
3．1 提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益
第一，通過自動化和規(guī)范化管理，大大提高了配電生產(chǎn)管理部門的工作效率，從而促進服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)營效益的大幅度提高。
第二，配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)的規(guī)范化和標準化，避免了配電設(shè)備及工器具的漏檢、漏查，從而避免了不應(yīng)有的經(jīng)濟損失。
第三，計算機網(wǎng)絡(luò)化管理，實現(xiàn)了計算機資源的高效利用，大大降低了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總費用投入。
第四，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)，避免了生產(chǎn)管理單位重復(fù)錄入數(shù)據(jù)，減少了人力資源的浪費，避免了由于數(shù)據(jù)大量冗余而購置和占用大量存儲設(shè)備，達到了節(jié)約增效的目的，直接降低了企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的成本。
3．2 提高企業(yè)服務(wù)質(zhì)量
第一，通過配電網(wǎng)的自動化管理，降低了事故率，提高了事故處理效率，提高了電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性，為電力行業(yè)的的優(yōu)質(zhì)服務(wù)打下了基礎(chǔ)。
第二，對用戶的故障報修能夠做出準確和及時反應(yīng)，大大縮短了到場及現(xiàn)場檢修時間，提高了企業(yè)服務(wù)的質(zhì)量。
3．3 提高綜合業(yè)務(wù)效率
第一，對配電信息進行統(tǒng)一采集、加工、處理，減少冗余環(huán)節(jié)，提高了勞動生產(chǎn)率。
第二，利用網(wǎng)絡(luò)傳送業(yè)務(wù)信息、工作單自動傳送，減少了手工操作、實現(xiàn)無紙化作業(yè)。
第三，全面、及時地掌握配電生產(chǎn)管理信息綜合數(shù)據(jù)，使業(yè)務(wù)處理工作達到準確、及時和高效。
第四，簡化業(yè)務(wù)處理過程，降低出錯率。
第五，便于實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理時限考核及工作質(zhì)量管理時限考核。
第六，提供綜合信息管理所需配電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，便于建立計算機輔助決策系統(tǒng)。
4 配電自動化管理系統(tǒng)必須注意的問題
4．1 規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架
規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架，是實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)的基本條件。常用的配網(wǎng)接線有樹狀、放射狀、網(wǎng)狀、環(huán)網(wǎng)狀等形式，其中環(huán)網(wǎng)接線是配網(wǎng)最常用的一種形式。將配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化，并將10kV饋線進行適當合理的分段；保證在事故情況下，110kV變電容量、10kV主干線和10kV饋線有足夠的轉(zhuǎn)移負荷的能力。
4．2 加強領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)籌安排，分步實施
配電自動化及管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，是從傳統(tǒng)的管理方式向現(xiàn)代化管理方式的飛躍，其涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，涉及部門諸多，為此，必須加強領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，分步實施，以實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。
4．3 解決好實時系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問題
由于配電自動化(DA)涉及的一次設(shè)備成本較大，目前一般僅限于重要區(qū)域的配網(wǎng)使用，而AM/FM/GIS則可在全部配網(wǎng)使用。若使用一體化可通過AM/FM/GIS系統(tǒng)在一定程度上彌補DA在這方面的不足，故配電自動化及管理系統(tǒng)的實時SCADA和AM/FM/GIS的一體化頗為重要。所謂一體化，就是指GIS作為計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)平臺的一個組成部分，整個系統(tǒng)的實時性和數(shù)據(jù)(包括圖形數(shù)據(jù))的一致性得以保證，使得SCADA和AM/FM/GIS通過一個圖形用戶界面(GUI)集成在一起，從而提高系統(tǒng)的效率和效益。
4．4 配置合理的通信通道
通信系統(tǒng)信道的選用，應(yīng)根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動化及管理系統(tǒng)的需求，按分層配置、資源共享的原則予以確定。信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道，試點項目建議使用光纖。
4．5 選擇可靠的一次設(shè)備
對一次開關(guān)設(shè)備除滿足相應(yīng)標準外，還應(yīng)滿足配電自動化及管理系統(tǒng)的如下要求：第一，三遙接口。模擬量接口：電流互感器或電流傳感器，電壓互感器或電壓傳感器；狀態(tài)接口：開關(guān)分、合狀態(tài)，開關(guān)儲能狀態(tài)，SF0壓力狀態(tài)；控制接口：分閘控制，合閘控制。第二，操作電源。滿足開關(guān)操作時的電源供應(yīng)：交流失電后，與控制設(shè)備配合能滿足數(shù)據(jù)通信和故障隔離、恢復(fù)供電對動作次數(shù)的要求。第三，開關(guān)設(shè)備：高可靠性、機械壽命不少于5000次，免檢修、少維護、小型化，可電動手動操作，具有開關(guān)分合狀態(tài)及儲能狀態(tài)提示。
5 配電自動化的發(fā)展趨勢
5．1 從多島化到集成的配電管理系統(tǒng)DMS
傳統(tǒng)的配電自動化，就是由一些單項、分散的多島自動化所組成，功能相互重疊、數(shù)據(jù)不能共享、通道不能借用、功能不能互補。借助計算機通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把單項自動化系統(tǒng)相互連接起來，例如將配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）、負荷管理(LM)和管理信息系統(tǒng)（MIS）通過少量接口轉(zhuǎn)換實現(xiàn)互聯(lián)而組成一個混合系統(tǒng)。解決問題的最佳途徑，即遵循“開放系統(tǒng)”最大限度地保護用戶原有硬軟件投資的原則，采用開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)，實現(xiàn)多應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品廠家系統(tǒng)集成的道路。
5．2 配電網(wǎng)優(yōu)化運行
電力市場的不斷完善迫使電力企業(yè)以效益為目標，把工作重心轉(zhuǎn)移到效率管理、降低成本和為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)上。這使得供電企業(yè)必須不斷地分析電網(wǎng)的運行性能、制定電網(wǎng)優(yōu)化運行的方案。
5．3 定制電力技術(shù)的應(yīng)用
定制電力(Custom Power)技術(shù)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(shù)一起提出的。其核心內(nèi)容是電力電子設(shè)備的應(yīng)用。該項技術(shù)可以解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統(tǒng)擾動所引起的種種問題，可補償電壓下降及短時斷電，對諧波進行有效的濾波，補償相電流的不平衡，改進功率因數(shù)，其對提高供電質(zhì)量方面有著廣闊的前景，值得研究。
6 結(jié)語
綜上所述，配電自動化及管理系統(tǒng)具有實時性好、自動化水平高、管理功能強之特點，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量、改善對用戶的服務(wù)，具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)越性和良好的社會綜合效益。隨著全球范圍內(nèi)電力工業(yè)的市場化改革，供電企業(yè)將面臨諸如進一步提高供電可靠性，降低企業(yè)運營成本，以及為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)等許多新的壓力。如何使配電自動化系統(tǒng)適應(yīng)電力市場環(huán)境的要求，并通過實施配電系統(tǒng)的綜合自動化來降低供電企業(yè)的運行成本，同時提高對客戶的服務(wù)質(zhì)量，將成為今后供電企業(yè)和科研工作者共同關(guān)注的問題。因此，開發(fā)出技術(shù)先進、功能實用的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是大家共同的目標。
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