浅谈电力配电自动化的发展趋势

梁浩楠+梁提+陈计万

摘 要：随着自动化技术的不断发展与普及，全面实现电力配电自动化已经成为可能。同时随着人们生活对电力的依赖度加大，用户对用电质量的要求越来越高，都使得电力配电自动化需要进一步的普及和发展。本文将通过详细分析电力配电自动化的概念、现状、问题，并结合国外相关的经验，阐述我国电力配电自动化的发展趋势。

关键词：电力配电；配电自动化；发展趋势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.159

0 引言

自从人类开始进入电气时代，对于电力的依赖和用电质量的要求都越来越高。随着自动化、智能化技术的发展与普及，将之应用在电力配电工程中，已经成为电力事业必然的发展趋势。电力配电自动化可以说试将电力配电管理引入一个新的时代，在不断提升用户质量的同时，也加大电力配电事业的社会效益和经济效益的实现。

1 电力配电自动化的概述

1.1 电力配电自动化的概念

电力配电自动化是一项集合了计算机技术、数据传输、远程/自动控制技术、现代化设备和管理的现代信息管理系统[1]。电力配电自动化能有效提升供电质量和用户体验，同时降低电力运行的成本和对人工的依赖。如今在较为发达的国家中，电力配电自动化已经得到普及，并且已经具备一定的规模。

电力配电自动化的发展主要分为三个阶段[2]：第一阶段为自动化开关相互配合的阶段。在这个阶段的配电自动化设备主要分为重合器和分段器，整个自动化管理系统对网络技术和计算机的依赖程度并不高。这阶段的配电自动化主要体现在当供电系统出现故障时，能够自动控制开关保证故障隔离，或恢复健全区域的供电。有效避免了电力系统故障造成的影响扩大。由于该阶段的的自动化技术仅仅局限在自动重合器和备用电源自动投入装置，所以整个配电自动化仍处于较为初级的一个阶段。

第二阶段的电力配电自动化是建立在通信网络技术、馈线终端单元和后台计算机网络管理系统。这一阶段的电力配电对自动化和智能化技术的应用程度较深。能够全面检测配电网的运行状况，并通过远程遥控改变其运行的方式。当配电网出现故障时，系统能够及时察觉并做出诊断，同时采取有效的措施，防止故障进一步扩大。

第三阶段是在第二阶段的基础上增加了自动控制系统。这一阶段对计算机技术及网络管理系统的依赖程度更高。在这个阶段的电力配电自动化管理系统中，会有集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理（DSM）、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等，能全面实现变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等140多项功能[3]。可以说，第三阶段是电力配电自动化最为理想也最为完善的阶段。

1.2 电力配电自动化的应用

自人们开始进入电气时代，用电负荷量就一直呈现出持续增长的情况。随着各种用电负载的情况不断出现，用电质量已经成为用户最为关心的问题。同时随着环保理念的推广与普及，如何在满足用户需求的同时实现节能减排，也成为电力行业所关心的问题。

现代的电力配电自动化管理系统均建立在当前发达的通讯技术和计算机技术上，实现了对电网运行的全面检测和管理，大大保证了用户的用电质量。电力配电自动化系统还具备监控作用，在各行业都发挥着重要的作用。现代电力配电自动系统主要分为系统运行监视和控制、电能质量监视和分析、功率因数监视和控制、高精度电能计算、电能消耗统计和分析、预防性电气火灾监视、报警和事件管理和用户管理[4]。现代电力配电自动系统具有良好的开放性，能同时与其他系统和智能设备联用。

2 国外配电自动化的发展概述

电力配电自动化技术首先是出现在国外工业化的国家，因此国外电力配电自动化技术和相关系统的建立都已经非常成熟，进入了第三阶段的稳定时期。如今国外的配电自动化已经在研究和应用上都获得了不少成果，如将配电自动化全面推向多岛自动化，让配电自动系统具备更好的开放性和综合性；并提升了配电自动化系统的管理水平，让其更适合市场的需求。

目前，只有英国、美国和日本已经进入了真正意义的上配电自动化时代，最大限度提升了配电的可靠性、社会效益和经济效益。以日本九州为例，其配电自动化系统主要分为三个部分，即读入变电站和继电器信息的SV/TM装置，监视控制配电线和远程遥控开发装置以及对信息数据进行全面分析的计算机系统[5]。为进一步加大九州全区的配电自动化，在城市使用专用的通信线的脉冲编码方式，在郊区使用配电线载波的频谱扩散方式。需要注意的是，九州电力公司将配电自动系统与气象信息系统进行了结合，使之能在辅助因为天气原因造成大规模地区停电之后的修复工作。这对于我国沿海地区是非常具有借鉴意义的。

在次发达国家中，韩国的配电自动化较为典型。由于韩国的配电网电压为22.9kV，具有配电线路长、分段多、输送容量大的特点，在客观上要求韩国尽早实现配电自动化。所以，韩国的配电自动化是由国家组织统一进行。韩国的配电自动化分为三种模式，即小规模DAS、大规模DAS和单服务器型大规模DAS。目前，韩国的配电自动技术已经在全国范围内实现光纤普及，大大提升了配电自动系统的通信技术的信息传输能力。韩国在进行配电自动化建设时，非常注重技术经济的投资回报，注重自主研发技术。因此其配电自动系统中使用的高级应用程序并不多，但具有操作简单、经济使用、安全性高的特点。

发展中国家的配电自动化大多数处于第一阶段和第二阶段。部分国家的电力工业非常落后，日常的电力供应都存在问题。为保证本国的电力的逐步发展并降低网损，需要该国根据本国的国情制定出综合性强的配电自动化发展计划。而另一部分已经具备良好电力基础的国家，则注重发展配电自动系统的兼容性和功能性，进一步降低配电自动化的运行成本并提升经济收益，同时也保证各区域人们的用电质量。

3 国内电力配电自动化的现状及问题

3.1 国内电力配电自动化的现状

（1）我国电力配电自动化已经达到国际标准：实现电力配电全面自动化一直是我国电力行业致力实现的目标，国家相关部门也对其投入了大量的人力、物力和财力。加强了CC-2000，SD-6000和OPEN-2000在配电自动化系统当中的使用质量[6]。使这三种系统能够在不同的环境中提供两种数据的采集方式，让配电自动化系统与其所使用的技术更加的契合、灵活、安全和可靠。

（2）对配电自动化技术的研发程度有待提升：全面实现配电自动化已经成为全世界国家电力的发展目标，其发展趋势逐步呈现功多样化、综合性强的特点。由于各国的国情不一样，因此一些国家致力于自主开发配电自动化技术，以提升本国的配电自动化程度，如韩国。但我国配电自动化技术大多数是引进国外，自主研发创新能力并不强，配电自动化系统的市场化、数字化均需要进一步的发展。

（3）我国配电自动系统中的新技术应用情况良好：电力配电自动化最终是会实现最优化线性控制，通过多种自动化技术的协调和非线性的控制来实现全面配电自动化。所以，配电自动化系统中所使用的新技术程度是非常重要的。在我国的配电自动化系统中，已经实现对变电器设备在线监控技术、对供电系统实时保护技术和GPS智能控制技术。

3.2 国内电力配电自动化的问题

（1）配电管理体系有待完善：目前我国的配电管理系统的问题主要体现在对电能质量的监测和评价能力不足方面，对市场的适应力不足和信息系统的集成化和功能综合度不够[7]。电能质量的监测和评价工作一直是电力系统运行成本中的一个主要部分，如果专门建立一套监测系统将进一步加大电力系统的运行成本。但如果在配电系统中多加一个自动监测电能功能，就能大大的降低运行成本。

市场的需求在不断变化的，因此配电自动化的程度也应该不断的提升以满足市场的需求。在当前市场中，负荷量的随机性和预测的难度逐步增大，这将影响到分时电价和实时电价收费制度的推广，进而影响到我国网损的控制与降低目标的实现[8]。不同的用电质量应搭配不同的收费标准，以达到逐步优化市场，利益最大化的目的。而这需要建立在电网故障的及时恢复和电网网络系统的重构。

我国配电自动化系统对信息系统集成化和功能综合度不够，主要体现在对用户信息无法进行全面的分析，其主要功能用于收缴电费，了解该地区的电量负荷状况。各自动化技术没有形成很好的集成，每个技术功能还是相对独立的。如此很容易造成自动化技术的重叠，增加配电自动系统的运行成本。

（2）需进一步推动配电自动化发展：当前我国配电自动化的问题仍存在可靠性和反应度不高、市场竞争力较低和自动化终端的综合性不强。高质量的配电自动系统不仅能保证供电质量，及时发现供电系统中的故障并作出诊断、隔离和修复，还应该减低停电的次数和时间，快速分辨出重要客户，优先恢复其用电。当前使用的配电自动系统SCADA应该能对用户进行精准、灵敏、可靠的监测，最大限度减少停电时间和停电次数，以满足不断提升的市场要求。但目前电力公司并没有就其功能进行全面的开发与使用。自动化终端系统的综合性不强主要表现其功能单一，主要用于电量的监测这类基本的功能。对于其应该具备的实时电价发布、电能质量的监测、故障记录和仪表功能仍需要进一步的开发。

4 电力配电自动化的发展趋势

4.1 配电方式实现一次设备

我国城市的供电网主要为电缆网，农村以架空线的方式为主。供电方式主要有电源线、电路开关设备和网架三部分组成[9]。这样的配电方式虽然能够组成多种供电方式，但同时也增加了电源开发设备的重复设置和网架的重叠。但配电方式实现一次设备就能很好的解决上述问题。根据区域用电的情况，采用以电源为核心，建立环网供电方式，实现从电源直接连接供电区域的目的。

4.2 远程管理系统实现二次设备

远程管理系统是通过FTU和TTU来实现对配电区域的变电器和线路开关的监控。远程管理系统具有良好的安全性和可靠性，但要设计出一个符合当地用电要求且能保证不间断的对电源实现监控的程序是非常难的。但加快数字化变电站的建设，并加大二次设备的投入使用，就能将实时操作系统和实时数据库结合在一切，大大提升整个电力系统的可靠性和安全性。

4.3 通信技术和设备的多样化和灵活性得到提升

前文已经介绍到，配电自动化是建立当前发达的通信技术和网络技术的。在配电自动化系统中，主站与子站、主站与现场单位、子站与现场单元、子站与子站之间、现场单元与现场单元之间都需要通信技术来完成信息传输[10]。不同区域针对用电质量的不同，其通信方式也不一样。但随着通信技术的不断发展，其传输数据量和速度都会大幅度提升。这必然会影响配电自动化的发展。以太网技术作为目前数据传输量和传输最快的技术，以其为标准，将变电站信息模型标准化，实现信息共享是完全可行的。

4.4 管理主站和软件多功能的高度集成

目前配电自动化管理主站的功能主要为SCADA实时监控、GIS在线管理和电网经济运行分析。这些功能都为该系统的基本功能，仍具备进一步开发的空间。随着配电自动系统的开放性和兼容性逐步提升，其异构系统的跨平台接口、子系统的无缝集成都将实现。进而实现配电管理主站多种功能一体化，多种软件功能的高度集成。

4.5 全面智能化的发展

智能化是自动化与网络技术相结合的最理想状态，也是全世界各国争相研究的一个重要领域。当配电自动化全面实现智能化，必然会具备可观测性，可控制性，自适应性，实时分析性，自适应性，自愈性。它将配电自动化引入一个新的时代，更为精确的保证用电质量，分析实时用电信息，还具备自我修复和预判故障的能力，在任何环境中都能够发挥应有的效果。当配电自动化全面实现智能化，电网运行的人工成本将达到最低，其运行系统也将更加的复杂。

5 结论

电力配电自动化已经成为电力发展的主要目标和趋势。随着网络技术、通信技术和智能化技术的不断发展，配电自动系统也将多功能化和全面化。未来电力配电自动化的发展趋势必将会以全面智能化、多功能高度集为主要特点。它也将给用户带来更好的客户体验，更好的提升电网系统的经济效果和社会效果。

参考文献：

[1]马润.配电自动化相关问题探讨[J].企业技术开发，2015（35）：83-84.

[2]邢峰，刘秀林.电力供配电系统自动化控制发展趋势分析[J]. 科技创新与应用，2016（14）：191.

[3]刘兆瑞，李航，张兴波.浅谈自动化技术在电力系统的应用和发展趋势[J].微型机与应用，2013（10）：1-3.

[4]曲毅，魏震波，向月，刘俊勇，刘洋，李成鑫.智能电网配电自动化技术的发展[J].南方电网技术，2013（05）：56-60.

[5]戴晖.国外配电自动化技术与发展趋势的探讨[J].中国新技术新产品，2011（01）：136-137.

[6]彭史文.浅谈国内配电自动化的现状和趋势[J].科技创新与应用，2012（01）：90.