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摘 要：变电站自动化是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。国外在八十年代已有分散式变电站自动化系统，我国在就九十年代初期才有，现在许多高校和科研单位在借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况加快发展我国的变电站自动化系统，今后其发展和推广的速度会越来越快，与国外的差距会逐步缩小。
关键词：配网自动化；变电站；网络通信
随着我国经济的快速发展，配电网的薄弱环节显得尤为突出。为了解决这一矛盾，国家电力公司从总体上进行改造，使我国城市10KV配电系统实现自动化运行管理的目标，使城市供电可靠性能大到99.99%。当前我国的城市改造包括两部分内容：首先是加强对城市配电网结构的改造：其次是通过现实配电系统自动化来大幅度提高配电系统的运行管理水平。
配电自动化是建立在信息化的基础上，将配电系统在线数据和离线数据、配电网络数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、故障隔离、恢复控制及用电和配电管理的自动化，最终实现以大幅度提高供电可靠性，改善电能质量。
电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标，把工作中心转移到效率管理、降低成本和为用户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网运行性能、制定电网优化运行的方案。配电网的优化运行主要包括：无功补偿、提高供电质量、降低线损、设备运行和维护。
配电网的实时信息通过就地的FTU 采集，传送到区域集控站或变电站集中后，上报配电调度中心；配电调度中心的集控命令通过区域集控站或变电站转发给FUT执行。根据实际情况用多种通信通道，区域集控站或变电站与FTU之间可采用的通信介质为低压供电线路载波、光纤、无线电、公用电话网等，配电调度中心与区域集控站或变电站之间的通信，一般可以采用已有的调度与区域集控站或变电站的通信通道。
1. 故障隔离、快速恢复供电子系统
良好的网架结构是提高配网可靠性的基础。基于配电网通信的配电自动化是提高供电可靠性的关键。理想的配电网是手拉手的环形结构，由双电源供电，开环运行。配电自动化系统有变电站出线断路器、线路负荷开关、配电终端单元FTU、通信系统、配调中心组成，每个开关或环网柜的FTU要与配调中心通信，故障隔离操作由配电自动化主站以遥控方式进行集中控制。当线路发生故障后，经过配电自动化系统一系列的开关操作可以将故障隔离在两个开关之间，实现故障隔离，由于配电网是手拉手的网电源供电，能够通过联络开关将停电的负荷转移到另一侧的电源上，恢复供电。
2. 小电流接地保护子系统
我国的配电网绝大多数是小电流接地系统。当发生单相接地故障时，规程虽允许继续运行2小时，但实际运行中可能由于过电压引发电缆爆炸、母线烧毁、电厂机组停运等事故。因此，迅速确定接地位置对配置电系统的安全运行意义重大。现有的小电流接地选线装置的选线正确率仅为20—30%，很多供电部门仍在使用拉线方法确定故障出线。这一问题正成为改善电能质量、提高供电可靠性的主要困难之一。
现有的小电流接地选线装置的传感环节仅仅是零序电流，小电流接地系统的零序电流是全网的电容电流，一旦这个电容电流值较大时往往又采用消弧线圈补偿，因此选线的特征量很小。另一方面现有的装置测量精度不高。配电自动化使小电流接地保护的条件有了极大的改善：FTU的丰富测量功能使得线路上开关处在三相电流、三相电压可以方便得到，导致电气特征量的选取不再依赖于零序电流；FUT具有很高的测量精度，有利于特征提取；配电自动化的通信系统使得新一代小电流接地保护能够获取任意FTU处的特征量并进行综合比较。
现有选线装置都利用配电网的零序电流进行故障选线。由于在变电站母线处，零序网不接地或经消弧线圈接地，高压系统零序网折算到母线处的对地等值阻抗远远大于各出线的零序阻抗，因此，零序电流流经故障线路在母线处被分流到各非故障线上。如果某健全线的零序阻抗较小，就可能使故障的零序电流大小与某条非故障的零序电流相近，造成识别上的困难。如果系统有消弧线圈补偿，只能使用5次谐波电流，而5次谐波电流数值很小，且很易受系统内的5次谐波噪声干扰。这些都是利用零序电流选线的不利因素。研究表明，对于小电流系统的接地故障，负序分量比零序分量具有更大的优越性。高压侧折算到变电站母线处的负序等值阻抗远远小于各出线负序阻抗，导致负序分量与灵序分量相比在处理故障选线上存在着根本的不同，负序电流分量有故障点流入系统，流经故障线于母线处入地，几乎没有被分流到非故障线路上去。这大大方便了选线。并且也无需计算5次谐波电流。
利用完全分布的FTU很容易得到整个配电网的电流负序分量分布情况。为了进一步提高识别的灵敏性和可靠性，可以采用负序电流的突变量及谐波分析技术。需要特别指出的是在得到分布与全国网各点的负序、零序电气量后，通过配电主站综合分析各FTU处的故障特征，同时确定出故障线路及故障区段，甚至可以利用故障区段来识别故障线路。
3 配电自动化系统
3.1 配电SCADA
配电SCADA系统应能满足配电网的监控需求，并可以根据实际需要不断扩充系统功能。一般的功能包括：数据采集与处理、控制、开关操作连锁、人工设置状态标志、人机界面、信息与报警、事件顺序记录、历史数据、报表功能、计算功能、变压器分接头显示等功能。
3.2 地理信息系统
地理信息系统的应用为配电网的运行管理提供一个具有地理环境信息的网络模型，对配电网设备的资产、规划、设计、施工、检修等进行有效的管理，并支持应用软件的开发和其他子系统功能的实现，如馈线自动化，故障投诉管理等。宜采用成熟的商业用地理信息，他能够作为配电网地理信息系统的开发平台。
3.3 配电网的应用软件 根据配电网的需要，用于配电网的应用软件一般包括配电网络建模与拓扑、符合建模与校准、配单潮流、配电负荷预报、网络机构优化和重构。
4 配电管理系统
配电工作管理是在GIS提供的地理背景图形上，对配电网络的日常工作进行全面的运行管理。其主要功能为：配电网运行工作管理；配电网设备检修管理；配电网设备档案管理；配电网统计报表管理；配电网工程设计；配电网施工计划和施工工作管理。
5 需求管理
5.1 用电营业管理
用电营业管理系统是配电管理面向电力用户的前置机，向配电管理提供用户信息。一般由：用户报装管理；用户电能信息管理；营业电费管理；电能计量表计管理；用电检查管理。
在配电管理中建立一个用户信息数据库，它是用电营业管理系统中用户信息的有选择的“镜像”，应能提供一系列的用户数据管理功能，允许定时或由操作人员进行“镜像”操作。为满足唯一性和独立性的要求，配电管理系统对用户信息数据不能随意更改。此数据库能为馈线自动化提供用户信息，同时，用电营业管理系统也可以从配电管理中获得相应的实时信息。
5.2 电能计费
电能计费功能通过对电量的分时段采集，对不同时段的电量进行不同价格计费，了解不同时段的电量变化情况，更好得实现计划用电，并使电网更高效的运行。
配电管理系统中应提供单独数据库及电能计费的常规软件，具有数据库访问手段，允许在系统支持平台上开发软件。通过通信工作站用电话拨号方式对远方厂站的各计量关口电量进行采集、处理、统计、结算，能方便地生成各种统计、分析报表，具有电量分时段统计和计算等功能，能方便地在线修改有关参数及报表格式。
5.3 负荷管理
配电管理系统所需信息的覆盖面，根据配电网的负荷情况，用户的用电性质，用电合同等用户信息，自动编制负荷的削峰填谷计划。根据削峰填谷计划自动编制实施负荷控制用户的清单，允许人工修改、确认并自动进行用户监控参数的设定。对计划限荷和紧急限荷进行多方案比较选定，根据当前电网运行的状况，提供降压减载方案，并通过买方负荷管理系统实施用户可控制负荷周期控制，切除用户可控制负荷，当电网出现紧急情况时，及时向买方负荷管理系统提供强制性切负荷命令。
作者简介：
杨忠国（1979.01-），男，山东省曹县人，黑龙江八一农垦大学工程学院讲师。
关键词：配网自动化；变电站；网络通信
随着我国经济的快速发展，配电网的薄弱环节显得尤为突出。为了解决这一矛盾，国家电力公司从总体上进行改造，使我国城市10KV配电系统实现自动化运行管理的目标，使城市供电可靠性能大到99.99%。当前我国的城市改造包括两部分内容：首先是加强对城市配电网结构的改造：其次是通过现实配电系统自动化来大幅度提高配电系统的运行管理水平。
配电自动化是建立在信息化的基础上，将配电系统在线数据和离线数据、配电网络数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、故障隔离、恢复控制及用电和配电管理的自动化，最终实现以大幅度提高供电可靠性，改善电能质量。
电力市场的不断完善迫使电力企业以效益为目标，把工作中心转移到效率管理、降低成本和为用户提供优质服务上。这使得供电企业必须不断地分析电网运行性能、制定电网优化运行的方案。配电网的优化运行主要包括：无功补偿、提高供电质量、降低线损、设备运行和维护。
配电网的实时信息通过就地的FTU 采集，传送到区域集控站或变电站集中后，上报配电调度中心；配电调度中心的集控命令通过区域集控站或变电站转发给FUT执行。根据实际情况用多种通信通道，区域集控站或变电站与FTU之间可采用的通信介质为低压供电线路载波、光纤、无线电、公用电话网等，配电调度中心与区域集控站或变电站之间的通信，一般可以采用已有的调度与区域集控站或变电站的通信通道。
1. 故障隔离、快速恢复供电子系统
良好的网架结构是提高配网可靠性的基础。基于配电网通信的配电自动化是提高供电可靠性的关键。理想的配电网是手拉手的环形结构，由双电源供电，开环运行。配电自动化系统有变电站出线断路器、线路负荷开关、配电终端单元FTU、通信系统、配调中心组成，每个开关或环网柜的FTU要与配调中心通信，故障隔离操作由配电自动化主站以遥控方式进行集中控制。当线路发生故障后，经过配电自动化系统一系列的开关操作可以将故障隔离在两个开关之间，实现故障隔离，由于配电网是手拉手的网电源供电，能够通过联络开关将停电的负荷转移到另一侧的电源上，恢复供电。
2. 小电流接地保护子系统
我国的配电网绝大多数是小电流接地系统。当发生单相接地故障时，规程虽允许继续运行2小时，但实际运行中可能由于过电压引发电缆爆炸、母线烧毁、电厂机组停运等事故。因此，迅速确定接地位置对配置电系统的安全运行意义重大。现有的小电流接地选线装置的选线正确率仅为20—30%，很多供电部门仍在使用拉线方法确定故障出线。这一问题正成为改善电能质量、提高供电可靠性的主要困难之一。
现有的小电流接地选线装置的传感环节仅仅是零序电流，小电流接地系统的零序电流是全网的电容电流，一旦这个电容电流值较大时往往又采用消弧线圈补偿，因此选线的特征量很小。另一方面现有的装置测量精度不高。配电自动化使小电流接地保护的条件有了极大的改善：FTU的丰富测量功能使得线路上开关处在三相电流、三相电压可以方便得到，导致电气特征量的选取不再依赖于零序电流；FUT具有很高的测量精度，有利于特征提取；配电自动化的通信系统使得新一代小电流接地保护能够获取任意FTU处的特征量并进行综合比较。
现有选线装置都利用配电网的零序电流进行故障选线。由于在变电站母线处，零序网不接地或经消弧线圈接地，高压系统零序网折算到母线处的对地等值阻抗远远大于各出线的零序阻抗，因此，零序电流流经故障线路在母线处被分流到各非故障线上。如果某健全线的零序阻抗较小，就可能使故障的零序电流大小与某条非故障的零序电流相近，造成识别上的困难。如果系统有消弧线圈补偿，只能使用5次谐波电流，而5次谐波电流数值很小，且很易受系统内的5次谐波噪声干扰。这些都是利用零序电流选线的不利因素。研究表明，对于小电流系统的接地故障，负序分量比零序分量具有更大的优越性。高压侧折算到变电站母线处的负序等值阻抗远远小于各出线负序阻抗，导致负序分量与灵序分量相比在处理故障选线上存在着根本的不同，负序电流分量有故障点流入系统，流经故障线于母线处入地，几乎没有被分流到非故障线路上去。这大大方便了选线。并且也无需计算5次谐波电流。
利用完全分布的FTU很容易得到整个配电网的电流负序分量分布情况。为了进一步提高识别的灵敏性和可靠性，可以采用负序电流的突变量及谐波分析技术。需要特别指出的是在得到分布与全国网各点的负序、零序电气量后，通过配电主站综合分析各FTU处的故障特征，同时确定出故障线路及故障区段，甚至可以利用故障区段来识别故障线路。
3 配电自动化系统
3.1 配电SCADA
配电SCADA系统应能满足配电网的监控需求，并可以根据实际需要不断扩充系统功能。一般的功能包括：数据采集与处理、控制、开关操作连锁、人工设置状态标志、人机界面、信息与报警、事件顺序记录、历史数据、报表功能、计算功能、变压器分接头显示等功能。
3.2 地理信息系统
地理信息系统的应用为配电网的运行管理提供一个具有地理环境信息的网络模型，对配电网设备的资产、规划、设计、施工、检修等进行有效的管理，并支持应用软件的开发和其他子系统功能的实现，如馈线自动化，故障投诉管理等。宜采用成熟的商业用地理信息，他能够作为配电网地理信息系统的开发平台。
3.3 配电网的应用软件 根据配电网的需要，用于配电网的应用软件一般包括配电网络建模与拓扑、符合建模与校准、配单潮流、配电负荷预报、网络机构优化和重构。
4 配电管理系统
配电工作管理是在GIS提供的地理背景图形上，对配电网络的日常工作进行全面的运行管理。其主要功能为：配电网运行工作管理；配电网设备检修管理；配电网设备档案管理；配电网统计报表管理；配电网工程设计；配电网施工计划和施工工作管理。
5 需求管理
5.1 用电营业管理
用电营业管理系统是配电管理面向电力用户的前置机，向配电管理提供用户信息。一般由：用户报装管理；用户电能信息管理；营业电费管理；电能计量表计管理；用电检查管理。
在配电管理中建立一个用户信息数据库，它是用电营业管理系统中用户信息的有选择的“镜像”，应能提供一系列的用户数据管理功能，允许定时或由操作人员进行“镜像”操作。为满足唯一性和独立性的要求，配电管理系统对用户信息数据不能随意更改。此数据库能为馈线自动化提供用户信息，同时，用电营业管理系统也可以从配电管理中获得相应的实时信息。
5.2 电能计费
电能计费功能通过对电量的分时段采集，对不同时段的电量进行不同价格计费，了解不同时段的电量变化情况，更好得实现计划用电，并使电网更高效的运行。
配电管理系统中应提供单独数据库及电能计费的常规软件，具有数据库访问手段，允许在系统支持平台上开发软件。通过通信工作站用电话拨号方式对远方厂站的各计量关口电量进行采集、处理、统计、结算，能方便地生成各种统计、分析报表，具有电量分时段统计和计算等功能，能方便地在线修改有关参数及报表格式。
5.3 负荷管理
配电管理系统所需信息的覆盖面，根据配电网的负荷情况，用户的用电性质，用电合同等用户信息，自动编制负荷的削峰填谷计划。根据削峰填谷计划自动编制实施负荷控制用户的清单，允许人工修改、确认并自动进行用户监控参数的设定。对计划限荷和紧急限荷进行多方案比较选定，根据当前电网运行的状况，提供降压减载方案，并通过买方负荷管理系统实施用户可控制负荷周期控制，切除用户可控制负荷，当电网出现紧急情况时，及时向买方负荷管理系统提供强制性切负荷命令。
作者简介：
杨忠国（1979.01-），男，山东省曹县人，黑龙江八一农垦大学工程学院讲师。