配電自動化

在20世紀50年代以前，英、美、日等發達國家開始利用人工方式進行操作和控制配電變電站及線路開關設備。50年代初期，時限順序送電裝置得到應用，該裝置用於自動隔離故障區間，加快查找饋線故障地點。70～80年代，電子及自動控制技術得到發展，西方國家提出了配電自動化系統的概念，各種配電自動化設備相繼被開發和應用，如智能化自動重合器、自動分段器及故障指示器等，實現了局部饋線自動化。

80年代，進入了系統監控自動化階段，實現了包括遠程監控、故障自動隔離及恢復供電、電壓調控、負荷管理等實時功能在內的配電自動化技術，但也由於計算機技術的限制，當時的配電自動化系統多限於單項自動化系統。

80年代後期至90年代，進入了配電網監控與管理綜合自動發展階段，配電自動化受到廣泛關注，地理信息系統技術有了很大的發展，開始應用於配電網的管理，形成了離線的自動繪圖及設備管理系統、停電管理系統等，並逐步解決了管理的離線信息與實時SCADA/DA系統的集成問題。在一些發達國家，出現了涉及配電自動化領域的系統設備廠家及其各具特色的配電自動化產品。

進入21世紀以來，隨着計算機技術的迅猛發展，歐美等發達國家提出了高級配電自動化及智能化電網的概念，把配電自動化提升到了一個新的高度。新技術的發展要求配電網具有互動化、信息化、自動化特徵，同時具備接納大量分佈式能源的能力，配電網開始向智能化方向發展。 ^[2] 

配電自動化主要分為以下5種類型：簡易型、實用型、標準型、集成型、智能型。

(1)簡易型和實用型配電自動化只適用於配電網結構比較簡單，自動化要求不高，投資相對較低，功能相對比較簡單的場合，在智能配電網中沒有太大的使用價值。

(2)標準型配電自動化系統具備主站控制的FA功能，初步具備智能化的特點。它對通信系統要求較高，一般需要採用可靠、高效的通信手段，配電一次網架應該比較完善且相關的配電設備具備電動操作機構和受控功能。該類型系統的主站具備完整的SCADA功能和FA功能。另外，它與上級調度自動化系統和配電GIS應用系統要實現互聯，以獲得豐富的配電數據，建立完整的配網模型，可以支持基於全網拓撲的配電應用功能。它主要為配網調度服務，同時兼顧配電生產和運行管理部門的應用。

(3)集成型是在標準型的基礎上，通過信息交換總線或綜合數據平台技術將企業裏各個與配電相關的系統實現互聯，最大可能地整合配電信息、外延業務流程、擴展和豐富配電自動化系統的應用功能，全面支持配電調度、生產、運行以及用電營銷等業務的閉環管理，同時也為供電企業的安全和經濟指標的綜合分析以及輔助決策提供服務。

(4)智能配電自動化系統是在傳統配電自動化系統基礎上，擴展對於分佈式電源、微網以及儲能裝置等設備的接入功能，實現智能自愈的饋線自動化功能以及與智能用電系統的互動功能，並具有與輸電網的協同調度功能以及多能源互補的智能能量管理分析軟件功能。 ^[2] 

配電自動化的基本功能可分為運行自動化功能和管理自動化功能兩方面。數據採集與監控、故障自動隔離及恢復供電、高壓及無功管理、負荷管理、自動讀表等，稱為配電網運行自動化功能；設備管理、檢修管理、停電管理、規劃及設計管理、用電管理等，稱為配電網管理自動化功能。

(1)數據採集與監控。數據採集與監控又稱為SCADA，是遠動“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）功能的深化和擴展，使調度員能夠從主站系統計算機界面上，實時監視配電網設備運行狀態，並進行遠程操作和調節。SCADA是配電自動化的基礎功能。

(2)故障自動隔離及恢復供電。國內外中壓配電網廣泛採用“手拉手”環網供電方式，並利用分段開關將線路分段。在線路發生永久故障後，該功能自動定位線路故障點，斷開故障點兩側的分段開關，隔離故障區段，恢復非故障線路的供電，以縮小故障停電範圍，加快故障搶修速度，減少停電時間，提高供電可靠性。

(3)高壓及無功管理。該功能通過高級應用軟件對配電網的無功進行全局優化，自動調整變壓器分接頭檔位，控制無功補償設備的投切，以保證供電電壓合格、線損最小。由於配電網結構很複雜，並且不可能收集到完整的在線及離線數據，實際上很難做到真正意義上的無功分佈優化，因而更多的是採用現場自動裝置，以某控制點（通常是補償設備接入點）的電壓及功率因數為控制參數，就地調整變壓器分接頭檔位、投切無功補償電容器。

(4)負荷管理。該功能監視用户電力負荷狀態，並利用降壓減載、對用户可控負荷週期性投切、故障情況下拉閘限電三種控制方式削峯、填谷、錯峯，改變系統負荷曲線的形狀，以提高電力設備利用率，降低供電成本。

傳統的負荷管理主要是供電企業控制用户的負荷，而在需求側管理下，供電企業不再是單方面的管理用户負荷，而是調動需方積極性，根據用户不同用電設備的特性、用電量並結合天氣情況及建築物的供暖特性，依據市場化的電價機制，如分時電價、論質電價等，對用户負荷及其經營的分佈式發電資源進行直接或間接控制，供需雙方共同進行供電管理，以節約電力、降低供電成本、推遲電源投資、減少電費支出，形成雙贏局面。

(5)自動讀表。自動讀表是通過通信網絡，讀取遠方用户電能表的有關數據，並對數據進行存儲、統計及分析，生成所需報表和曲線，支持分時電價的實施，並加強對用户用電的管理和服務。

(1)設備管理。配電網包括大量的設備，遍佈於整個供電區域，傳統的人工管理方式與不能滿足日常管理工作的需求。設備管理功能在地理信息系統平台上，應用自動繪圖工具，以地理圖形為背景繪出並可分層顯示網絡接線、用户位置、配電設備及屬性數據等，支持設備檔案的計算機檢索、調閲，並可查詢、統計某區域內設備數量、負荷、用電量等。

(2)檢修管理。該功能在設備檔案管理的基礎上，制訂科學的檢修計劃，對檢修工作票、倒閘操作票、檢修過程進行計算機管理，提高檢修水平和工作效率。

(3)停電管理。該功能對故障停電、用户電話投訴以及計劃停電處理過程進行計算機管理，能夠減少停電範圍，縮短停電時間，提高用電服務質量。

(4)規劃及設計管理。配電自動化系統對配電網規劃所需的地理、經濟、負荷等數據進行集中存儲、管理，並提供負荷預測、網絡拓撲分析、短路電流計算等，不僅可以加速配電網設計過程，而且還可使最終得到的設計方案經濟、高效、低耗。

(5)用電管理。該功能對用户信息及其用電申請、電費繳納等進行計算機管理，提高業務處理效率及服務質量。 ^[3] 

配電自動化作為智能配電網發展的重要組成部分，是提高供電可靠性、提升優質服務水平以及提高配電網精益化管理水平的重要手段，是配電網現代化、智能化發展的必然趨勢。建設配電自動化系統具有以下主要意義：

(1)提升配電網的運行水平與供電可靠性。在正常運行工況下，通過對配電線路及設備的實時監控，優化運行方式，解決配電網“盲調”的現狀；在事故情況下。通過系統的故障查詢及定位功能，快速查出故障區段及異常情況，實現故障區段的快速隔離及非故障區段的恢復送電，儘量減少停電面積和縮短停電時間，提升配電網的供電可靠性。

(2)提升配電網電能質量水平。配電自動化系統能夠實現對配電網方式進行靈活調整，從而消除線路負荷畸重與畸輕同時存在的現象，進而提高用户電壓合格率，提高電能質量。

(3)為配電網規劃及技術改造提供基礎數據。配電自動化系統能夠記錄並積累配電網運行的實際數據，為配電網的規劃和技術改造提供依據。

(4)提升對分佈式光伏等新能源的消納能力。分佈式光伏等新能源接入的電壓等級一般為10kV和380V，屬於配電自動化系統管理的範疇，通過配電自動化對分佈式電源的實時監視，可實現分佈式發電與電網的協調運行控制，最大程度避免分佈式發電接入對電網運行的不利影響，提升對分佈式光伏等新能源的消納能力。

(5)提高企業勞動生產率。通過配電自動化手段，大大減輕了過去繁雜的現場巡視、檢查、操作等工作，減輕了工作人員統計、記錄、查找、分析等勞動強度，快速完成業務報表、供電方案等日常工作，大幅度提高工作效率，實現供電企業的減人增效，提高了供電企業的生產效率。現供電企業的減人增效，提高了供電企業的生產效率。

(6)提高供電企業服務水平。配電自動化系統實現了配電網故障的快速定位、排除，線路切換、負荷轉帶等正常操作的時間也大為縮短，極大地減少用户的停電時間，從而切實提高供電可靠率，提高了客户供電服務水平。 ^[1] 

配電自動化的規劃和實施應符合下列規定：

(1)配電自動化規劃應根據城市電網發展及運行管理需要，按照因地制宜、分層分區管理的原則制定。

(2)配電自動化的建設應遵循統籌兼顧、統一規劃、優化設計、局部試點、遠近結合、分步進行的原則實施；配電自動化應為建設智能配電網創造條件。

(3)配電自動化的功能應與城市電網一次系統相協調，方案和設備選擇應遵循經濟、實用的原則，注重其性價比，並在配電網架結構相對穩定、設備可靠、一次系統具有一定的支持能力的基礎上實施。

(4)配電自動化的實施方案應根據應用需求、發展水平和可靠性要求的不同分別採用集中、分層、就地自動控制的方式。 ^[2]