国外配电自动化技术与发展趋势的探讨

戴晖

（重庆市电力公司城区供电局，重庆 400015）

1国外城市配电自动化发展概况。配电自动化始于发达国家，国际上流行的配电自动化主要是针对中低压系统而言，因此国外配电自动化也往往称为馈线自动化(FA)。从20世纪30年代英国开发出用时间开关控制用户负荷的装置开始算起，配电自动化大致而言经历了三个发展阶段

[3]。第一阶段在20世纪50年代应用了自动隔离故障区间的时限顺序送电装置，主要目标是加快查找故障地点和在重要线段进行故障自动隔离，这一时期可称为局部自动化段。第二阶段开始于20世纪70年代，各种开关的远程监控装置和电量自动测量装置投入应用，特别是随着计算机及通信技术的发展，形成了包括远程监控、故障隔离、负荷管理等功能在内的配电自动化技术。1988年IEEE出版的刊物中，比较正式的提出了配电自动化的概念，标志着开始形成真正具有现代化意义的配电自动化，这一时期可称为监控自动化阶段。第三阶段开始于20世纪末期，开始研发地理信息系统(GIS)并应用于配电自动化，建立了自动绘图、设备管理、地理信息系统(AM，FM／GIS)[4]，实施离线的配电管理系统与在线的实时DSCADA／DA系统的数据集成，进入了运行监控结合设备及需求侧管理的综合性自动化发展阶段。

配电自动化是在不断的发展中逐步完善的。近几年来国外在配电自动化技术的研究和应用上又取得了不少成果，一是由多岛自动化向开放式、综合集成的方向发展；二是随电力市场的发展不断提高需求侧的管理水平。按照配电自动化技术研究和工程应用的水平，主要可分为发达国家、次发达国家和发展中国家三类。发达国家以英国、美国和日本等国家为代表，次发达国家以新加坡、韩国等国家为代表，发展中国家以印度、泰国等国家为代表。

2.发达国家的配电自动化

2.1 概述。英国、美国和日本是真正具有现代意义配电自动化的代表国家，特别是Et本发展得更快。2000年日本已经有58%的配电线路实现馈线自动化，其中九州电力公司80%的营业所实施了配电自动化，个别营业所100%的配电线路实现了自动化。配电自动化的深入发展不仅提高了工作效率和经济效益，还极大提高了供电可靠性。日本九州公司的配电系统供电可靠率达到了99.999%，已成为世界上最可靠的配电网之一。

2.2 日本九州的配电自动化。日本九州电力公司的配电自动化工作从20世纪50年代开始，经历了三个主要阶段的发展。最初是引进了配电线故障区间检出装置，继而开发和推广向变电站传送配电线故障信息的系统电压(SV)／时间控镱IJ(TM)装置、配电线分段开关的远程终端(FTU)。第二阶段是在20世纪70年代引进了使用控制用计算机进行自动调度系统的实验设备，并在此基础上完成了配电线调度自动化实用性系统的开发和推广。1986年在各供电局辖内的全部配电线路中普及了配电线调度自动化系统。第三阶段由1995年开始，为提供配电线路的图形显示功能，以及提高配电网作业、数据维护等的处理速度，采用工作站(ws)取代控制用计算机。目前正逐步完善WS的功能，开发引进成本低，体积小、高性能的配电线自动控制系统。九州电力的配电自动化系统如图1N示：

系统主要由以下三个部分组成：①读入变电站的CB及继电器等信息的SV／TM装置。②监视控制配电线CB和开关的TC(遥控)装置。③根据信息对系统状态进行逻辑判断，利用计算机系统对配电系统自动控制。

架空线与电缆全部采用自动开关，城市采用专用通信线的脉冲编码 (Pulse Code)方式，郊区采用通过配电线载波的频谱扩散(Spectr-Spread)方式对开关进行遥控。另外值得一提的是九州电力公司还开发引进了气象信息系统，该系统用以支援由于台风影响而造成大规模停电时的修复作业。

3.次发达国家的配电自动化。次发达国家选择韩国为代表，韩国从1987年开始规划配电自动化，经过慎重的经济技术比较和方案设计，一直到1993年才确定基本的技术方案，1994年配电自动化系统首次在首尔投入试运行。但随后韩国的配电自动化开始快速发展，而且迅速覆盖了全国的各个地区，特别是首尔，已经全部实施了配电自动化系统。

韩国配电网电压为22.9kV，因此配电线路较长、分段较多、输送容量大，客观上实施配电自动化的需求非常强烈。因此其配电自动化系统是由国家统一组织、统一实施，韩国电力公司有关部门研究开发出配电自动化系统后向全国进行推广。韩国的配电自动化系统从d,N大主要分为三种模式，即小规模DAS，大规模DAS，单服务器型大规模DAS。小规模DAS主站采用单PC机，主要实现配电系统运行的远方监视控制。大规模DAS主站采用server／client结构，MS SQLServer2000数据库，通讯规约采用DNP3.0，地理信息系统为自己研制的MFC系统，主要功能为配网系统监视控制、故障自动判断／隔离爿}故障段自动恢复供电(2分钟以内)、配电系统网损最小化等。单服务器型大规模DAS同大规模DAS类似，只是采用了单台服务器，可升级为双冗余服务器系统。韩国配电自动化通信方式逐渐向光纤、CDMA和TRS(Trunked Radio System)方式集中，但在农村及郊区大量采用的电话线通信方式仍将继续维持一段时间，随着发展逐步进行更换。

韩国配电自动化在建设过程中非常注重技术经济比较和投资回报，系统以国内自主开发为主，高级应用程序并不多，力争简单、实用、经济、可靠。配电自动化系统由于主站及通讯系统要求和配置较低，初期投资也较少。韩国还对配电自动化进行了详细的经济效益评估，认为减少停电时间的经济收益远不足以收回建设成本，推迟配网投资、降低网损和扩大供电范围才使得配电自动化系统的经济效益有了根本性的改善。

4.发展中国家的配电自动化

4.1 泰国的配电自动化。泰国的配电自动化从2000年开始，由PEA供电公司与加拿大蒙特利尔的SNC-Lavalin签订合同，建设一个DMS系统，包括了计算机系统、SRTU，FRTU及MARS通信系统及六个调度中心大楼。泰国的配电自动化首阶段目标是提高供电可靠性、降低运行成本、提高利润率、改善PEA对五个工业最发达负荷地区的客户服务质量。第二阶段将计划在其它7个地区实现配电自动化。泰国配电自动化的特点是投资集中、规模大，工程全部由一个公司统一负责，较好地改善了各系统的集成兼容性问题。由于泰国多数为乡村地区，通信手段主要采取微波等无线通信，其DMS中的用户信息系统(CIS)年N地理信息系统集成度较高，几乎与馈线自动化同步建设。

4.2 印度的配电自动化。印度的电力工业非常落后，电力短缺状况严重，至今全国只有不N50%的家庭可以用电。同时印度配电网的一个显著特点是网损巨大，造成高网损的原因除了配电网的实际网损外，更大量的是由偷电、拒缴电费而引起。因此印度的配电自动化建设并没有走发达国家先开发馈线自动化，再逐步建成综合配电自动化的道路，而是由最迫切需要的远程自动抄表功能开始，开发了自动抄表系统(AMR)。自动抄表系统的应用解决了回收电费困难以及偷电普遍的现象，极大改善了印度电力企业的经营效益，也为进一步发展配电自动化奠定了良好的基础。另外印度极为发达的软件业使配电自动化在软件集成方面有了比其它国家更为深入的研究。

5.配电自动化发展方向及前景

5.1 发展模式与经济效益。提高供电可靠性、改善电能质量始终是发展配电自动化的主要目的。在电力市场环境下，供电可靠性和电能质量两个指标和经济效益密切相关，因此供电可靠性与配电自动化的模式及成本之间必然存在紧密的联系，供电可靠性与停电成本之间的经济相关性是一个值得深入研的问题。如何确定我国配电自动化的模式，需要在投资的经济性与用户的供电可靠性之间找到合理的经济平衡点[4]。韩国、印度的经验表明，配电自动化的模式不应盲目追求功能的大而全，而应选择最急需功能，采用最方便手段加以实施。文献[5]认为，与其花费较高的代价追求在较短的时间内恢复供电，不如花费较低的代价，通过大量采集配电网信息，以便供电企业进行日常配电网运行管理的同时，在用户所能承受的范围内，尽快恢复对用户的供电。即需要研究一种经济，易于推广普及实用型的配电网配电自动化模式[6]。

5.2 系统互通及IEC61850标准。配电自动化关联的其它自动化系统较多，信息源非常丰富，各系统必须能够通过公认的标准进行信息交换，从而使各系统整合成一个运转良好的大型系统。国际电工委员会TC57佑IJ定了变电站通信网络和系统的系列标准一IEC61850。该标准成为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准，包含了变电站通信网络和系统总体要求，是最新技术的集成与综合，为信息共享及变电站数字化提供了基础。配电自动化系统的建设初期就应注意遵循IEC国际标准，使得各系统间形成良好的互用互通。

5.3 通信方式。配电自动化的通信功能主要为实现FTu及DTU监控、主站与子站、主站与现场，子站与现场、子站之间、现场单元之间的通信。可见由于通信目的不同，通信方式也应灵活和多样化。目前我们国家主要采用的有光纤、电力线载波(PLC)、微波、电话线通信、无线通信等几种形式。配电自动化的通信技术仍然处于发展期，目前尚难以制定统一标准的通信解决方案。近年来光纤造价已经逐年降低，利用电缆屏蔽层载波通信方式成为研究热点，以CDMA、GPRS为代表的无线通信方式受到青睐。这些通信方式都值得我们深入研究，在规划阶段慎重地拟定通信方案。

结束语：配电网直接面对用户，是电力系统最重要的组成部分，提高供电可靠性和电能质量是配电网需要解决的基本问题，配电自动化的实施能有效提高供电可靠性和改善电能质量，因此发展配电自动化是电力工业发展的必然。但配电自动化的本质是一个非常复杂的系统性工程，不仅需要投入大量资金，而且需要各方面条件的完善。我国发展配电自动化应全面借鉴国外配电自动化的发展经验，遵循"积极促进、慎重规划、逐步实施"的原则，本文为此提供了有益的借鉴。

[1]李国栋.配电自动化技术综述.中国集体经济，2007年27期.