配网自动化

今后很长时间，配网自动化都会是个很热门的方向。

一、配网自动化概述

1）为什么要实施配电系统自动化：提高供电可靠性、保证供电质量 、提高服务质量

• 两大供电指标：供电可靠性：城市中心区要求供电可靠性≥ 99.99%； 供电电能质量：电压：电压合格率 ≥ 98% 频率：50 ± 0.2 HZ; 谐波。

2）与调度自动化系统的区别

• 电网调度自动化针对高压网络（发、输、变）的自动化调度及监控；配电网自动化针对配电网（包括用户在内）更复杂，用户负荷，设备种类多、数量大（大一个数量级），且具有地理分布特征;
• 中低压网络与高压网络的区别：X与R相近

3）实施配电系统自动化的前提条件

• 通信技术、计算机软硬件技术
• 合理配电网络结构:网络的优劣与自动化 实现密切相关

4）配网自动化与智能电网

IEC提出的：smart grids are intended to increase the quality of the electricity supply by providing functions such as:

–network automation网络自动化;

–power quality management 电能质量管理;

–distributed generation management分布式发电管理;

–demand response需求侧响应;

–smart metering智能表计;

–preventive maintenance 预防维护;

–outage management 停电管理；

–energy storage management. 储能管理

5）国内外情况

-----国内配电网本身现状

• 城市配电网馈线实现绝缘化(60%以上)：
• 木制电杆改为钢筋水泥杆；
• 城市配电网市中心架空转地下电缆(美观、节省空间、安全)；

• 城区配电网改造基本完成 ；
• 农村电网结构尚无根本性改变 ；
• 仍然普遍存在问题：配电网规划问题(电源规划、馈线、结构)

-----国内配电自动化发展现状（起步于20世纪90年代）

• 配电管理、营销自动化
• 负荷控制和管理系统
• 实施了各种类型的馈线自动化：馈线加各种分段，利用开关自身的控制特性就地实现自动隔离及供电恢复；缩短线路故障后停电时间，加快恢复供电。
• 配电SCADA系统：建立配电系统的实时监控系统,在配电网调度中心建立主站系统，在各变电站所设置RTU，FTU馈线远方终端，从而达到实时集中监控的功能。

-----国外配电网自动化发展现状（起步于20世纪60-70年代）

• 欧美模式:主站 + FTU(电流型故障检测原理);主站实现故障自动定位、隔离、供电恢复或负荷转移。
• 日本模式 ：三步发展模式。1）馈线自动化：电压型故障检测原理，就地解决故障定位、隔离、供电恢复或负荷转移 2）变电站局部优化控制； 3）主站系统

二、配电自动化与一次设备

1）分段器

一种智能化的负荷开关，与断路器或重合器配合使用。

• 可记录短电流流过的次数，当达到预先整定的次数后，在无故障情况下自 动分闸并闭锁，从而起到自动隔离故障区段的作用；
• 可以分断负荷电流，具有一定的灭弧能力；
• 不能分断短路电流，但可耐受短路电流的动、热效应；

2）重合分段器（或称自动配电开关）

带有自动重合功能和智能判据的负荷开关能分合负荷电流，关合短路电流，但不能开断短路电流。

3）重合器

具有控制和保护功能的开关设备，能进行故障电流检测和按预先整定的分合次数自动完成重合操作，并在动作后自动进行复位。智能化程度优于断路器，高于断路器。

4）负荷开关

配电网络中应用最广泛的一种设备，可分合正常的负荷电流，包括一定范围的过负荷电流，不能开断短路故障电流，必须跟其它具有开断故障电流能力的设备一起使用。

5）熔断器

一种最便捷的电路保护设备依靠熔体的特性，出现短路电流时内部熔丝熔断，电路断开，保护了电气设备。

三、配电自动化基础

1）变电站自动化

将变电站中的微机保护，微机监控等装置通过计算机网络和现代通讯技术结合集成为一体化的自动化系统。

国内变电站自动化的发展过程：

• 第一阶段：RTU（远程测控终端） + 当地监控计算机(集中式)
• 第二阶段：RTU + 保护 + 当地监控计算机(集中式)
• 第三阶段：分布式现场单元构成分布式综合自动化系统

2）馈线自动化

馈线在运行中发生故障时，能自动进行故障定位，实施故障隔离和对非故障线路及早恢复供电，以提高供电可靠性。 实现方式：

• 当地控制方式：利用重合器、自动配电开关、分段器等配合就地实现

优点：故障隔离和自动恢复供电由重合器来完成，不需要主站控制， 无须通信，投资省见效快。

缺点：多次重合在故障上,会对配电设备多次短路电流冲击;只适用 于配电网络比较简单的系统且要求配电网运行方式相对固定。

• 远方控制方式：通过负荷开关，FTU加主站系统来实现

优点：故障定位迅速，开关动作次数少，对配电系统的冲击也小。

缺点：需要高质量的通讯信道，计算机主站，投资较大，工程涉及面广， 对通讯的要去也高。

3）配电需求侧管理

• 负荷管理：供、需双方相互配合，推行分时、 分季、可停电电价
• 需方发电
• 自动抄表
• 多种电价

四、配网自动化实现方式

实现配电网的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA（Supervisory control and data acquisition）、故障处理、分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电自动化系统主站、配电自动化系统子站（可选）、配电自动化终端和通信网络等部分组成。

• 配电自动化系统主站：主要实现配电网数据采集与监控等基本功能和分析应用等扩展功能，为配网调度和配电生产服务。
• 配电自动化终端：是安装在配电网的各种远方监测、 控制单元的总称，完成数据采集、控制、通信等功能。
• 配电自动化系统子站：是配电主站与配电终端之间的中间层，实现所辖范围内的信息汇集、处理、通信监视等功能。

1）配电主站

配电主站应构建在标准、通用的软硬件基础平台上，具备可靠性、可用性、扩展性和安全性，并根据各地区的配电网规模、实际需求和配电自动化的应用基础等情况选择和配置软硬件。

2）配电终端

配电终端应用对象主要有：开关站、配电室、环网柜、箱式变电站、柱上开关、配电变压器、配电线路等。

配电终端可分为馈线终端(FTU)、站所终端(DTU)、配变终端(TTU)和具备通信功能的故障指示器等。

3）通信方式

通信方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线专网和无线公网。

4）配电自动化应用形式

考虑到各地区的差异性，配电自动化具有多样化的实现模式，并具有各自的适用范围：简易型、实用型、标准型、集成型、智能型。

五种实现方式，根据配电网结构、一次设备、通信条件的改善，以及相关应用系统的成熟等情况，每一种都可以由低到高地升级和转化。

• 简易型：

简易型配电自动化系统是基于就地检测和控制技术的一种系统。它采用故障指示器获取配电线路上的故障信息，利用GSM等无线通信方式将故障指示信号上传到相关的主站，由主站来判断故障区段；在一次设备具备条件的情况下，采用重合器或配电自动开关，通过开关之间的时序配合就地实现故障的隔离和恢复供电。

适用于单辐射配电线路和无专门通信条件区域的配电线路。

• 实用型：

实用型模式是利用多种通信手段（如光纤、载波、无线公网/专网等），以实现遥信和遥测功能为主，并可对具备条件的配电一次设备进行单点遥控的实时监控系统。配电自动化系统具备基本的配电SCADA 功能，实现配电线路、设备数据的采集和监测。 根据配电终端数量或通信方式等条件，可增设配电子站。

适用于单辐射配电线路和无专门通信条件区域的配电线路。

• 标准型：

标准型模式是在实用型的基础上实现完整的配电SCADA功能和集中型馈线自动化功能，能够通过配电主站和配电终端的配合，实现配电网故障区段的快速切除与自动恢复供电，并可通过与上级调度自动化系统、生产管理系统、电网GIS平台等其他应用系统的互连，建立完整的配网模型，实现基于配电网拓扑的各类应用功能，为配电网生产和调度提供较全面的服务。实施集中型馈线自动化的区域应具备可靠、高效的通信手段（如光传输网络等）。

适用于配电一次网架和设备比较完善，配电网自动化和信息化基础较好且具备实施集中型馈线自动化区域条件的供电企业。

• 集成型：

集成型模式是在标准型的基础上，通过信息交互总线实现配电自动化系统与相关应用系统的互连，整合配电信息，外延业务流程，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。

适用于配电一次网架和设备条件比较成熟，配电自动化系统初具规模，各种相关应用系统运行经验较为丰富的供电企业。

• 智能型：

智能型模式是在标准型或集成型的基础上，通过扩展配电网分布式电源/储能装置/微电网的接入及应用功能，在快速仿真和预警分析的基础上进行配电网自愈控制，并通过配电网络优化和提高供电能力实现配电网的经济优化运行，以及与智能用电等其他应用系统的互动，实现智能化应用。

适用于已开展或拟开展分布式电源/储能/微电网建设，或配电网的安全控制和经济运行辅助决策有实际需求，且配电自动化系统和相关基础条件较为成熟的供电企业。

自己的一个小小总结，仅供参考。