1、配電自動化的現(xiàn)狀及未來配電自動化的現(xiàn)狀與未來 趙慶杞 黎明 張化光（ 東北大學(xué)電氣自動化研究所沈陽 110004） 沈陽供電公司 沈陽 110003 【摘要】本文系統(tǒng)闡述了配電自動化的涵義及配電自動化實現(xiàn)的主要功能，對國內(nèi)外配電自動化的現(xiàn)狀作了分析，指出了國際上配電自動化的開展新動向，重點(diǎn)論述了國內(nèi)配電自動化的開展趨勢。【關(guān)鍵詞】配電自動化 開展趨勢0 引言配電自動化是西方興旺國家70 年代提出的概念, 目前在日本、歐美已得到了充分開展。我國近年來也已開展了不少試點(diǎn)工作。配電自動化指：利用現(xiàn)代電子、計算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)

2、行信息集成 , 構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng), 實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備在正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電配電管理的現(xiàn)代化。配電自動化是屬于整個電力系統(tǒng)中的一個分支, 配電網(wǎng)又是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的局部, 是對社會生活變化最為敏感的局部, 電力作為商品的屬性也集中表達(dá)在配電網(wǎng)這一層上。配電自動化是作為市場經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物誕生于市場經(jīng)濟(jì)興旺、大多數(shù)國家電力民營化的西方 ; 當(dāng)市場需要更高的供電質(zhì)量, 電力公司必須在劇烈的市場競爭中利用新技術(shù)降低運(yùn)行費(fèi)用 , 配電自動化應(yīng)運(yùn)而生。西方興旺國家于80 年代末開始應(yīng)用配電自動化技術(shù)。 90年代以來 , 歐美一些國家先后開放電力市場, 由于各電力企

3、業(yè)忙于進(jìn)行體制轉(zhuǎn)換, 配電自動化實施工作一度放緩。目前 , 為了降低運(yùn)營本錢, 提高供電可靠性和供電質(zhì)量, 爭取更多的用戶 , 各供電企業(yè)正在積極地開展配電自動化工作。日本在70 年代就開始進(jìn)行高電壓大容量的配電方式 , 以解決大城市的配電問題 , 并著手開發(fā)依靠配電設(shè)備及繼電保護(hù)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)自動化運(yùn)行的方法, 從 80 年代到現(xiàn)在已完成了計算機(jī)系統(tǒng)與配電設(shè)備配合的配電自動化系統(tǒng) , 在主要城市的配電網(wǎng)絡(luò)上投入運(yùn)行, 其中大規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)可控制約 4000個以上的中壓開關(guān), 中小規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)也可控制約 1500 個中壓開關(guān)。由于配電自動化工作的深入, 電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高

4、, 日本 96 年至 97 年度平均每戶停電 0.1 次, 每次平均 8 分鐘 , 可靠性居全球之首。香港電燈公司的 3000 多個中壓開關(guān)全部可以遙控。 韓國、臺灣于90 年代也完成了局部配電系統(tǒng)的饋線自動化 , 并建立了自己配電自動化實驗網(wǎng)絡(luò)。與其它方面的現(xiàn)代化一樣, 配電技術(shù)的現(xiàn)代化是建立在一定工業(yè)根底之上的 , 而上述國家的 90 年代均是已實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛、經(jīng)濟(jì)得到了充分開展的階段, 是社會技術(shù)經(jīng)濟(jì)開展到一定程度的產(chǎn)物。配電自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造。長期以來配電網(wǎng)建設(shè)不受重視,結(jié)構(gòu)薄弱 , 導(dǎo)致發(fā)電容量冗余的同時供配電能力低下。因此國家出臺城網(wǎng)改造的政策、資金 , 并提出要積

5、極穩(wěn)步推進(jìn)配電自動化。配電自動化實現(xiàn)的目標(biāo)可以歸結(jié)為 : 提高電網(wǎng)供電可靠性, 切實提高電能質(zhì)量, 確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電 ; 提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力 ; 實現(xiàn)配電管理自動化 , 對多項管理過程提供信息支持, 改善效勞 , 提高管理水平和勞動生產(chǎn)率; 減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和各種損耗, 實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行; 提高勞動生產(chǎn)率及效勞質(zhì)量 , 并為電力系統(tǒng)電力市場的改革打下良好的技術(shù)根底。98 年我們國家決定投巨資進(jìn)行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造, 國家電力公司配合國家計委作出了實施方案 , 分批投入城市電網(wǎng)建設(shè)和改造工程, 三年國家將投入資金數(shù)千億元。另外國家將投入 1368 億元 , 用于我國農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)與改造,

6、 拉開了建國以來最大規(guī)模的農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的序幕。全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的資金投入將近3000 億元。這樣大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造加上1996 年在濟(jì)南召開的全國電力工業(yè)技改會議提出的把技術(shù)進(jìn)步作為九五期間開展我國電力工業(yè)的主要方向的方針。極大促進(jìn)配電自動化工作的開展 , 配電自動化已成為電力自動化的熱門技術(shù), 是電網(wǎng)開展的大勢所趨。配電自動化的主要功能 配電自動化系統(tǒng)Distribution Automation System, 簡稱 DAS是一個龐大復(fù)雜的、 綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關(guān)的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。配電自動化系統(tǒng)的內(nèi)容就其所含系統(tǒng)而言，大致可分為1配電調(diào)度

7、自動化系統(tǒng)包含配電SCADA配電網(wǎng)電壓管理系統(tǒng)、故障診斷和斷電管理系統(tǒng)、操作票專家系統(tǒng)等。2變電站自動化包括配電所、開閉所。3饋線自動化包括故障自動隔離和恢復(fù)供電系統(tǒng)，饋線數(shù)據(jù)檢測和電壓、無功控制系統(tǒng)。4自動制圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)AM/FM/GIS/。5配電工作管理系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)分析、運(yùn)行管理、設(shè)備檢修管理工程設(shè)計、施工管理、配電規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)等。 6用電管理自動化包括客戶信息系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、計量計費(fèi)系統(tǒng)、用電營業(yè)管理系統(tǒng)、用戶故障報修系統(tǒng)。7配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)如能耗統(tǒng)計分析，配電網(wǎng)在線經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和變壓器負(fù)荷管理。8配電網(wǎng)分析軟件如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥⒊绷鞣治?、短路電流計算、?fù)荷模型建立和校核、

8、配電網(wǎng)狀態(tài)估計、配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、平安分析、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和重構(gòu)、配電網(wǎng)電壓調(diào)整和無功優(yōu)化。9和其它系統(tǒng)的接口MIS系統(tǒng)等。在配電自動化系統(tǒng)中，從為配電網(wǎng)供電的110KV主變電站的10KV局部監(jiān)視，至IJ10KV饋線自動化以及10KV開閉所、配電變電站的自動化，稱為配電 SCADA（統(tǒng)。從 輸電網(wǎng)的開展來看，我國目前已普及了以 SCAD的主的地調(diào)系統(tǒng)，同樣層次的縣調(diào)自 動化系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(tǒng)正在迅速推廣，但是作為更高層次的能量管理系統(tǒng)卻尚未到達(dá)。由于配電網(wǎng)較輸電網(wǎng)更復(fù)雜、更分散，實現(xiàn)能量管理系統(tǒng)水平的配電管理信息系統(tǒng)的難度也更大。配電SCADA（統(tǒng)包括進(jìn)線監(jiān)視、饋線自動化、開閉所和配電變電

9、站自動化及變壓 器巡檢四個局部。進(jìn)線監(jiān)視一般完成對配電網(wǎng)進(jìn)線變電所的開關(guān)位置、母線電壓、線路電流、有功和無功功率及電度量的測量。饋線自動化Feeder Automation,簡稱FA完成饋電線路的監(jiān)測、控制、故障診 斷、故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。其主要功能有：運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)方控制和就地自主控制、故障區(qū)隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移及恢復(fù)供電、無功補(bǔ)償和調(diào)壓等。開閉所和配電變電站自動化Substation Automation, 簡稱SA應(yīng)用自動控制技 術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過計算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工對變電站進(jìn)行監(jiān)控、測量和運(yùn)行操作的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化以信號數(shù)字化和計算機(jī)通信技術(shù)為標(biāo)志，進(jìn)入

10、傳統(tǒng)的變電站二次設(shè)備領(lǐng)域，使變電站運(yùn)行和監(jiān)控發(fā)生了巨大的變化，取得顯著的效益。變電站自動化的根本功能有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算和處理、越限和狀態(tài)監(jiān)視、開關(guān)操作控制和閉鎖、與繼電保護(hù)交換信息、自動控制的協(xié)調(diào)和配合、與變電站其他自動化裝置交換信息和與調(diào)度控制中心或集控中心通信等項功能。變壓器巡檢是指對配電網(wǎng)中箱式變、變臺的參數(shù)遠(yuǎn)方監(jiān)視和補(bǔ)償電容的自動投切和遠(yuǎn)方投切等。配電自動化系統(tǒng)的另一組成局部，即是需方管理 Demand Side Management,簡稱 DSM。DS喊際上是通過一系列經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)措施，由供需雙方共同參與的供用電 管理。電力的供需雙方共同對用電市場進(jìn)行管理，以到達(dá)提高供電可靠性

11、，減少能源消耗及供需雙方的費(fèi)用支出的目的。其內(nèi)容包括負(fù)荷監(jiān)控、管理和遠(yuǎn)方抄表、計費(fèi)自動化兩方面。負(fù)荷監(jiān)控管理Load Control &Management,簡稱LCM是根樨用戶的用電量、分時電 價、天氣預(yù)報以及建筑物內(nèi)的供暖特性等進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制，并通過合理的電價結(jié)構(gòu)引導(dǎo)用戶轉(zhuǎn)移負(fù)荷，平坦負(fù)荷曲線。遠(yuǎn)方抄表與計費(fèi)自動化Automatic Meter Reading, 簡稱AMR是指通過各種通 訊手段讀取遠(yuǎn)方用戶電表數(shù)據(jù)，并將其傳至控制中心，自動生成電費(fèi)報表負(fù)荷曲線等。地理信息系統(tǒng)Geographic Information System, 簡稱GIS的引入是配電網(wǎng)自 動化的主要特點(diǎn)之一，

12、因為配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多、設(shè)備分散，其運(yùn)行管理工作常與地理位置有關(guān)，將GIS與一些屬性數(shù)據(jù)庫結(jié)合，可以更加直觀的進(jìn)行運(yùn)行管理。配電管理系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)（DMS雙指用現(xiàn)代計算機(jī)、信息處理及通信等技術(shù) 和相關(guān)設(shè)備對配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制。它是配電自動化系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理中心。主要功能有：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)配電網(wǎng)運(yùn)行管理、用戶管理和控制、自動繪圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)等。我國配電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在的問題配電網(wǎng)的開展是隨城市建設(shè)規(guī)模及用電負(fù)荷迅速增長和供電可靠性要求而提出的由于城市規(guī)劃與電力的條塊分割 , 形成了不相適應(yīng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),

13、使配電網(wǎng)規(guī)劃及開展不適應(yīng)城市的需求, 突出反映在如下幾點(diǎn)：配電網(wǎng)絡(luò)電源點(diǎn)落后于城市建設(shè)的開展, 由于城市規(guī)模和商業(yè)的建立, 電源點(diǎn)容量及電能輸出受到限制, 尤其是配電電線的傳輸通道。改革開放以來, 城市建設(shè)速度迅速, 負(fù)荷增長率高 , 但電力配套建設(shè)不及時 , 輸電線半徑小 , 線路長 , 瓶頸效應(yīng)比較突出 , 電能輸不出去, 往往因此而引起停電事故。出線通道影響與城市規(guī)劃不相適應(yīng), 有的地方改用地下電纜 , 施工及投資不允許, 采用架空導(dǎo)線環(huán)境條件受限, 有的采用絕緣導(dǎo)線, 網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜較為普遍。早期建設(shè)的線路導(dǎo)線細(xì)、年久失修, 高能耗設(shè)備多 , 線損率高 , 由于導(dǎo)線半徑小及無功缺額較大,合線

14、損損耗大,個別地區(qū)配電網(wǎng)損耗到達(dá)30%, 一般地區(qū)在15%20%, 造成能源大量浪費(fèi)和環(huán)境污染。供電不可靠因素增大, 由于配電網(wǎng)投資缺乏, 設(shè)備老化和技術(shù)性能低劣 , 供電事故頻繁 , 往往是一點(diǎn)故障引發(fā)全線甚至大面積停電事故。城市繁華地段, 重要場所的用戶停電 , 影響社會治安及經(jīng)濟(jì)市場。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)接點(diǎn)較多。配電自動化開展新動向配電網(wǎng)自動化功能框架奠定，且得到充實和完善國際供電會議(CIGRED特設(shè)工作小組在1995年5月提出的專題報告中，按照以下原那么：把電網(wǎng)功能和用戶功能區(qū)別開來；把在線功能和方案功能區(qū)別開來；把運(yùn)行工作和維修工作區(qū)別開來。將配電自動化功能劃分為 4 組：電

15、網(wǎng)運(yùn)行、運(yùn)行方案及其優(yōu)化、維修管理、用戶聯(lián)系和控制。在上述主功能組的根底上，再分成假設(shè)干功能，奠定了配電自動化系統(tǒng)的主功能 框架。需要強(qiáng)調(diào)的是：(1)這4個功能組并不是各行其事，而是有著十分緊密的聯(lián)系，經(jīng)常交換信息，這樣 既可做到數(shù)據(jù)共享，更可保證控制和管理的一致性。數(shù)據(jù)管理的重要性。數(shù)據(jù)管理本身并不是配電自動化的功能，但是，所有的功能 都包含在數(shù)據(jù)管理內(nèi)，要實現(xiàn)龐大復(fù)雜的眾多功能必須依靠數(shù)據(jù)管理來完成，這些功 能所交換和共享的數(shù)據(jù)引起了功能間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)管理可確定所掌握的數(shù)據(jù)是需要相 關(guān)管理的、連續(xù)不斷更新的還是由假設(shè)干系統(tǒng)共享的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理建立了能滿足配 電自動化要求的新的機(jī)制和管理方法

16、，是配電自動化不可缺少的組成局部。IEC TC57/WG14T作組提出了配電管理系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)不僅將上述配電自 動化功能按照商業(yè)應(yīng)用的要求作了分類，規(guī)定了每類的具體功能要求，而且將配電自 動化系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)(EMS)、氣象信息、雇員信息及用戶信息系統(tǒng)的接口考慮進(jìn) 去，充實和完善了配電自動化功能框架。電力市場的不斷完善迫使電力企業(yè)以效益為目標(biāo)，把工作中心轉(zhuǎn)移到效率管理、 降低本錢和為用戶提供優(yōu)質(zhì)效勞上。這使得供電企業(yè)必須不斷地分析電網(wǎng)的運(yùn)行性能、 制定電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的方案。配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行主要包括：無功補(bǔ)償、提高供電質(zhì)量、降低線損、設(shè)備運(yùn)行和 維護(hù)。供電質(zhì)量包括平安性、電壓合格率、頻率合

17、格率、供電可靠性和用戶對停電、收 費(fèi)及效勞的意見。提高供電可靠性的主要技術(shù)措施有：(1)縮短故障停電時間故障自動報警；快速故障定位；自動/人工遙控隔離故障，非故障區(qū)段恢復(fù)供電。(2)降低事故隱患和影響這重點(diǎn)在于對設(shè)備狀態(tài)和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行經(jīng)常性監(jiān)測，力求在故障發(fā)生前檢測出潛 在的事故隱患。變電站自動化的開展，使供電可靠性有了很大的提高，但是，要進(jìn)一步縮短故障 停電時間，很大一局部取決于饋線自動化的開展。必須在饋電線路上裝設(shè)電動開關(guān)，配置饋線終端設(shè)備FTU對一些分支線路，還應(yīng)裝設(shè)故障指示器，并利用通信系統(tǒng), 向系統(tǒng)提供饋線運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，執(zhí)行系統(tǒng)下達(dá)的饋線開關(guān)遙控操作命令。非線性負(fù)載、電動機(jī)直接起動

18、、不平衡負(fù)載、焊接設(shè)備以及家用電器設(shè)備增多，降低了電壓質(zhì)量。電壓質(zhì)量對現(xiàn)代電子設(shè)備及計算機(jī)系統(tǒng)影響極大。為此，提出系統(tǒng)應(yīng)對電壓進(jìn)行連續(xù)測量和質(zhì)量分析，噪聲越限告警。同時，要根據(jù)實際需要選擇不同的無功補(bǔ)償方式。3.3 集成化、智能化和綜合化是開展趨勢早期配電自動化的實施采用開展獨(dú)立的、單項自動化系統(tǒng)來解決問題，如直接的負(fù)荷控制、大用戶的遠(yuǎn)程抄表等，由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其中大局部要求很難滿足，且還無法克服在擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模時確認(rèn)所需投資的合理性所遇到的困難。這種按 功能定向 的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來假設(shè)干反面影響，如功能重疊、數(shù)據(jù)的重復(fù)、靈活性很差和維修費(fèi)用高等。

19、另外，配電自動化系統(tǒng)作為一個龐大復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設(shè)備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷開展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。這就要求配電自動化系統(tǒng)采用全面解決的方案，走系統(tǒng)集成之路，使得各種應(yīng)用之間可共享投資和運(yùn)行費(fèi)用，最大限度保護(hù)用戶原有的投資。在饋線自動化方面，現(xiàn)有饋線終端設(shè)備不僅具有常規(guī)的遙測、遙信和遙控功能，且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質(zhì)量的一些參數(shù)的檢測功能，甚至集成了斷路器的監(jiān)視功能，且有進(jìn)一步與斷路器、開關(guān)相結(jié)合，機(jī)電一體化，開展成為智能化開關(guān)的趨勢。顯著地降低了建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的綜合本

20、錢，為提高供電可靠性，創(chuàng)造了有利的條件。故障定位和自動恢復(fù)送電可以明顯地縮短停電時間。有效地解決這一問題，必須以數(shù)字式繼電保護(hù)、饋線自動化和DMS8統(tǒng)為根底。對于故障定位，國外有人提出使用三種技術(shù)綜合處理：故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區(qū)間故障概率統(tǒng)計法，這些信息結(jié)合在一起進(jìn)行模糊邏輯處理。在電壓無功控制方面，天津大學(xué)楊爭林、孫雅明首次提出基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的無功預(yù)測和優(yōu)化決策相結(jié)合的變電站電壓無功控制策略，該策略以無功變化趨勢為指導(dǎo)，充分發(fā)揮了電容器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，能在無功根本平衡和保證電壓合格的前提下，使變壓器分接頭的調(diào)節(jié)次數(shù)降至最小，消除了盲目調(diào)節(jié)，降低了變壓器故障幾率和減

21、少了維護(hù)量。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著通信技術(shù)的開展，電力線載波技術(shù)已經(jīng)獲得了重大突破。1997年10月英國聯(lián)合電力公司的子公司Norweb通信公司與加拿大Notel公 司聯(lián)合聲稱：取得了電力線載波技術(shù)重大突破，利用新開發(fā)的數(shù)字配電線載波技術(shù)(Digital Power Line DPL) 可有效地保護(hù)配電線上傳輸?shù)男盘柌皇芨蓴_，使得電力公司可以通過現(xiàn)成的配電線路為用戶提供高速、可靠而費(fèi)用低廉的因特網(wǎng)、多媒體以及其他信息效勞。目前，該技術(shù)可為家庭和中小型用戶提供速度最快的通信方式。 1998年夏天，Norweb公司已為英格蘭西北部的2000個居民和商業(yè)用戶提供通過電力線的 因特網(wǎng)效

22、勞，速率到達(dá)了 1Mb/s,比現(xiàn)行的ISDN高10倍。1999年3月11日德國RWE 能源股份和瑞士阿期克姆Asconri公司在德國萊錫林根向公眾展示利用電力網(wǎng)線傳送和數(shù)據(jù)的技術(shù)，用戶通過低壓電力線以高于現(xiàn)在ISDN 20 倍的速率在因特網(wǎng)上傳輸和瀏覽數(shù)據(jù)。 1999年 4 月，一家以色列公司和一家美國公司也宣布，他們也在聯(lián)合開發(fā)借助公共電力網(wǎng)傳送因特網(wǎng)數(shù)據(jù)的新技術(shù)，1999 內(nèi)使因特網(wǎng)傳輸速率由50Kb/s 提高到 1.5Mb/s ，之后的一兩年內(nèi)提高到10Mb/s。DPLM術(shù)是針對能夠加強(qiáng)本地、區(qū)域性以至全球范圍的家庭和中小型公司的數(shù)據(jù)訪問性能和響應(yīng)性能，采用改進(jìn)的因特網(wǎng)規(guī)約 (IP) 以

23、及復(fù)雜的專用電子裝置來沿低壓配電電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸MH激的數(shù)字高頻信號，同時監(jiān)視導(dǎo)致信息失真的脈沖信號以及其他形式的電干擾，從而實現(xiàn)了利用配電網(wǎng)絡(luò)為家庭和中小公司提供數(shù)字、及因特網(wǎng)通信效勞的手段。該項技術(shù)的優(yōu)越性表達(dá)在：對于電力公司來說，配電網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)成的，因而應(yīng)用DPL技術(shù)的投資遠(yuǎn)小于其他寬帶通信系統(tǒng)；由于配電系統(tǒng)連至千家萬戶，通過該網(wǎng)絡(luò)可為用戶提供極方便的因特網(wǎng)效勞；該技術(shù)使得由調(diào)制的低壓網(wǎng)絡(luò)傳送的因特網(wǎng)和數(shù)據(jù)訪問的速度比目前最快的綜合數(shù)字效勞網(wǎng)絡(luò)ISDN的速度提高了 10倍，比與普通線連接的高速調(diào)制解調(diào)器快20 倍；效勞容量極易擴(kuò)展；對電力公司來說，提供了開拓新市場的時機(jī)；這些信息效勞的提供，可

24、為電力公司提高效率、增強(qiáng)電力市場中競爭力，加深與用戶的關(guān)系方面起到重要作用。但目前推廣應(yīng)用DPL技術(shù)存在一些困難：將變電站轉(zhuǎn)化為與因特網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)，還需要在變電站中安裝開關(guān)以及異端高速回饋光纖網(wǎng)絡(luò)以承載變電站和因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；DPL&項技術(shù)，還需要進(jìn)一步開展和證實，而其他技術(shù)，如低能無線(low-power radio) 、電纜調(diào)制解調(diào)器或不對稱數(shù)字用戶線 (asymmetric digital subscriber line) 等高速通信系統(tǒng)都已商業(yè)化或即將商業(yè)化，因而至少在最近兩年內(nèi)，DPLK術(shù)是一項相比照擬貴的選擇方案。用戶電力 (Custom Power) 技術(shù)是 Narain

25、G.Hingorani 任職于美國電力科學(xué)研究院(EPRI)時和柔性輸電(FACTS贖術(shù)一起提出的。其核心內(nèi)容是電力電子設(shè)備的應(yīng)用。該項技術(shù)可以解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統(tǒng)擾動所引起的種種問題，可補(bǔ)償電壓下降及短時斷電，對諧波進(jìn)行有效濾波，補(bǔ)償相電流的不平衡，改進(jìn)功率因素。其對提高供電質(zhì)量方面，有廣闊的前景，值得研究。用固態(tài)斷路器(Solid-State Transfer Switch SSTS)( 動作非常快的電子開關(guān) ) 控制雙電源饋線向重要用戶供電時，固態(tài)斷路器可在1/4Hz 內(nèi)完成備用饋電線切換，向用戶提供不間斷電源。除此之外，與靜態(tài)電容器配合起來使用時，可提供優(yōu)質(zhì)電力，同限

26、流電抗器或電阻器組合在一起，可在配電系統(tǒng)中迅速插入限流裝置以防止來自大 短路容量的過大故障電流。靜態(tài)電容器(Static Condenser STATCOM) 或靜態(tài)補(bǔ)償器(Static CompensatorSTATCOMM)快速響應(yīng)的固態(tài)電力控制器，它能向4.1669kV配電饋線連接處提供靈活的電壓控制以改進(jìn)電力質(zhì)量；同時也是一個交流同期電壓源，通過一個聯(lián)絡(luò)電抗和 配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，并能用改變電壓源的幅值和相角的方法和配電系統(tǒng)交換無功和有功功率，其結(jié)果就可通過以STATCOM配電線之間的聯(lián)絡(luò)電抗來控制電流。這樣可調(diào)節(jié) 無功電流和抑制電壓波動。STATCOM通過一個先進(jìn)電力半導(dǎo)體裝置組成的固態(tài)

27、的直 流到交流的變流器來實現(xiàn)的。它能有效地替代配電系統(tǒng)采用常規(guī)電壓和無功控制元件、有載分接開關(guān)、電壓調(diào)整器和自動投切電容器。一臺多功能的STATCO血括的功能有電壓控制、動態(tài)濾波、低損控制無功和有功功率。動態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Restorer DVR) 有一個變壓器、一個換流器和一個儲能裝置，只不過變壓器是串接在母線上向敏感負(fù)荷供電。補(bǔ)償是雙向的，既能升高已下跌的電壓，也能降低過高的電壓，其響應(yīng)時間只需幾個毫秒。當(dāng)電源側(cè)電壓質(zhì)量明顯不符合敏感負(fù)荷要求時，DVR!過用接的注入變壓器向饋線注入可控幅值、 相角和頻率( 諧波 ) 的電壓，來校正負(fù)荷側(cè)電壓波形的畸變，包括由于

28、鄰近線路發(fā)生故障或負(fù)荷時而引起的電壓波動。無論是固態(tài)補(bǔ)償器 STATCOM是動態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage RestorerDVR)ft流儲能裝置的容量決定了對每次電壓下跌進(jìn)行調(diào)節(jié)的持續(xù)時間，可以從幾個Hz到幾秒鐘。假設(shè)應(yīng)用超導(dǎo)儲能器(Micro Super-conducting Magnetic EnergyStoragy-SMES) ，可適用于短時間大功率的存儲和釋放場所。有了用戶電力設(shè)施，用電的質(zhì)量和可靠性仍需供電方和用電方合作解決，所以雙方的信息暢通和工況變化的透明度是十分重要的，這有賴于供電信息化程度的提高。用戶和供電者合作可以共同把擾動減少到幾乎沒有。不管是雷擊、開

29、關(guān)切換還是負(fù)荷大變動等，都不使其干擾電力用戶的運(yùn)作。3.6 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段綜合利用，改善對用戶的效勞面對劇烈的市場競爭，改進(jìn)對用戶的效勞，是增強(qiáng)電力公司競爭能力的重要手段之一。利用各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)手段，改進(jìn)對用戶的效勞，滿足不同用戶的需求，指導(dǎo)用戶合理、經(jīng)濟(jì)用電，鼓勵用戶參與和配合電力企業(yè)對供用電進(jìn)行管理和控制，提供用戶用電選擇權(quán)等是當(dāng)前配電自動化開展值得注意的一個動向。意大利ENE心司在電費(fèi)上采取以下措施，使負(fù)荷曲線更加合理化：(1)向所有需量超過或等于400kW勺用戶推廣分時電價。（2）對增容到25kW使用電爐的食品工業(yè)用戶和至少 6kW需量的家庭用戶中試行兩 時段分時電價。（3）對需量大于

30、3000kW且應(yīng)電力公司的請求可至少減少負(fù)荷 1000kW的用戶，實 行可停電供電電價。（4）帶暫停需量的可停電供電電價。對在同意的月份 （冬季最多四個月，夏季可能 有一個月）中全國電力系統(tǒng)發(fā)生緊急情況的小時內(nèi)減少需量（至少為一天相應(yīng)時間內(nèi)簽 約需量的50%）的用戶實行可停電供電電價。改革電費(fèi)系統(tǒng)，使之變得更為靈活，其目的在于更準(zhǔn)確反映全部時間內(nèi)的電力本 錢，鼓勵用戶將他們的用電負(fù)荷需求調(diào)整到一條改進(jìn)過的負(fù)荷曲線。止匕外，改革電費(fèi) 系統(tǒng)，不僅包含電量，還包括與供電質(zhì)量關(guān)聯(lián)的新參數(shù)，如停電次數(shù)和持續(xù)時間，使 電費(fèi)更趨于合理，促進(jìn)效率和生產(chǎn)率以及向用戶提供滿足他們單獨(dú)要求的合同條件。法國正在進(jìn)行用

31、戶通信接口方案的試驗，稱為ICC。其主要功能不但引入了實時讀表、停電控制和遠(yuǎn)方管理，并使用戶能了解自己用電的實時電價（全日變動的實時電價對用戶是透明的）。從而能優(yōu)化自己用電的管理，優(yōu)化用電是根據(jù)電價制度的規(guī) 定，選擇自己用電設(shè)備和時間，停用一局部設(shè)備如熱水器，甚至電冰箱或空調(diào)機(jī)。 ICC能使用戶使用幾條簡單的指令控制用電，并和供電人員通信，規(guī)劃用戶自己的最 正確用電方案。西班牙的Iberdrola 電力公司正和法國 EDF一起進(jìn)行OPENMAN （optimal energy management configurable system 最優(yōu)能量管理的可組合系統(tǒng)）的試驗。在西班牙裝 設(shè)五套，法

32、國也裝設(shè)五套。主要制造商為 Schlumberger lndustriesOPENMAN主要目標(biāo)是家庭能量應(yīng)用的優(yōu)化與管理，有兩個局部，一局部是一臺咨詢配置機(jī)，可以 用來為用戶提出最優(yōu)配置的咨詢建議。這臺咨詢機(jī)設(shè)置在電力公司的售電業(yè)務(wù)室內(nèi)。 另一局部是進(jìn)行用電時的能量管理系統(tǒng)，有一臺主控器和假設(shè)干智能插頭。智能插頭 的作用是通過PLC（電力線載波）和用戶通信，實現(xiàn)削峰填谷等管理操作，并根據(jù)用戶 提示的舒適性要求和生活習(xí)慣，提供既優(yōu)化經(jīng)濟(jì)又舒適滿意的用電。意大利ENE心司正在開發(fā)家庭用電智能助理，能加到用戶的電視機(jī)上以便實現(xiàn) 強(qiáng)有力的顯示，確保供電效勞信息能方便地表達(dá)出來。通過這個窗口，可向用戶

33、通知 各種事件，并幫助用戶從事一些節(jié)能工作。改進(jìn)對用戶的效勞，是增強(qiáng)電力公司競爭能力的重要手段，同時須改進(jìn)其自己的信息 系統(tǒng)。德國西門子公司推行一種公司信息集成化系統(tǒng)，把配電管理系統(tǒng) （包括SCADA自動化 及MIS）及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃統(tǒng)一在一起，一體化了，并和地方 （市或州）的地理信息系統(tǒng)（GIS , 包括、水、交通及市政等）也取得一致。這是信息化的大趨勢。4 我國配電自動化的開展趨勢 配電網(wǎng)自動化與通信系統(tǒng)是密切相關(guān)的。為了貫徹功能下放、分級分層、提高事故響應(yīng)速度的原那么，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)一般分三層：主站、子站、饋線。依據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模的大小，主站層還可再分為主站和區(qū)域站兩層。目前在主站與子站之間一般

34、采用光纖通信，分兩種：光纖以太網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng)，這兩種光纖通信方式的造價相近，光纖環(huán)網(wǎng)更成熟一些，但光纖以太網(wǎng)是開展方向，光纖以太網(wǎng)目前技術(shù)實現(xiàn)及相關(guān)設(shè)備已得到實踐檢驗，正在推廣應(yīng)用。子站與饋線之間目前一般采用光纖、雙絞線、電力線載波和無線等多種通信手段混合的方式。常見的結(jié)構(gòu)為：以光纖構(gòu)建干線通信網(wǎng)絡(luò)；通過雙絞線，采用現(xiàn)場總線技術(shù)(如Lonworks,Can,Pro巾bus) 等方式，將干線 TTU 支線的FTUTTU!接至U干線FTU 由其通過高速光纖通道，將信息上傳到子站、主站，干線應(yīng)具有這種集中轉(zhuǎn)發(fā)的能力。饋線通信采用光纖通信，也可分為兩種：光纖以太網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng)，這兩種光纖通信方式的造價相近

35、。有些問題是光纖環(huán)網(wǎng)難于解決而只能用光纖以太網(wǎng)的，例如子站管理的范圍會發(fā)生變化，換言之，有些FTU本屬于A子站管理，由A子站負(fù)責(zé)與之通信，運(yùn)行方式發(fā)生變化之后，變?yōu)?B 子站管理，由 B 子站負(fù)責(zé)與之通信，這種情況光纖環(huán)網(wǎng)是處理不了的；再比方饋線保護(hù)功能，要求FTU之間、與子站之間快速的交換信息在100Mbps之內(nèi)，也只有光纖以太網(wǎng)才能到達(dá)這種要求。電力線載波是一種很理想的通信方式。最初的電力線載波是為傳輸高頻保護(hù)信號和話音信號設(shè)計的，它是基于線路兩端阻波器的點(diǎn)對點(diǎn)的通信。配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)眾多，這種點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式不能滿足配電自動化的要求，因此配電載波將不再使用阻波器。第二代的載波技術(shù)基于擴(kuò)頻原理，

36、能夠在很低的信噪比情況下工作，具有很強(qiáng)的通行能力。最新一代的載波技術(shù)基于數(shù)字信號處理芯片DSP ,由于DSP具有強(qiáng)大的實時解碼 功能，這種載波技術(shù)具有非常理想的通信能力。如今，基于DSP碼的載波技術(shù)已經(jīng)可以利用配電線路作為計算機(jī)總線構(gòu)成總線式網(wǎng)絡(luò)，稱為網(wǎng)絡(luò)化配電載波NDLC。采用NDLCK術(shù)，在10KV配電網(wǎng)中的任一位置注入信號，可以在同一10KV網(wǎng)絡(luò)中任意位置的節(jié)點(diǎn)正確接受。目前已有集成了這種載波技術(shù)的芯片問世，其發(fā)射功率=1W,典型的接收能力為-80dB。理論研究與試驗說明：該技術(shù)是一項完全可行的， 很有開展前途的新技術(shù)。配電環(huán)節(jié)的保護(hù)集中在饋線保護(hù)上，配電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題，一般認(rèn)為饋線故

37、障的切除并不嚴(yán)格要求是快速的。但是，隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展，電力用戶用電的依賴性越來越強(qiáng)，供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點(diǎn)，而配電網(wǎng)饋線保護(hù)的主要作用也變?yōu)樘岣吖╇娍煽啃院吞岣唠娔苜|(zhì)量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復(fù)供電。配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統(tǒng)，其中饋線自動化實現(xiàn)對饋線信息的采集和控制，同時也實現(xiàn)了饋線保護(hù)。饋線自動化的核心是通信，以通信為根底可實現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實現(xiàn)配電SCADA配電高級應(yīng)用(PAS);同時以地理信息系統(tǒng)(GIS) 為平臺實現(xiàn)了配電網(wǎng)的設(shè)備管理、圖資管理；而SCAD、AGIS和PAS的一體化那么促使配電網(wǎng)自動化成為提供配電保護(hù)

38、與監(jiān)控、配電網(wǎng)管理的全方位自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)。這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護(hù)、RTUS控及重合閘的多種方式，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)實現(xiàn)故障隔離；在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)恢復(fù)供電。該方案是目前配電網(wǎng)自動化的主流方案，能夠?qū)伨€保護(hù)集成與一體化的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，從故障切除、故障隔離、恢復(fù)供電方面都有效地提高了供電可靠性；同時，在整個配電自動化中，可以加裝電能質(zhì)量監(jiān)控和補(bǔ)償裝置，從而在全局上實現(xiàn)改善電能質(zhì)量的控制。我國的配電網(wǎng)大多是小電流接地系統(tǒng)。現(xiàn)在的小電流接地選線裝置的傳感環(huán)節(jié)僅僅是零序電流傳感器CCT因只有零序電流可以得到。小電流接地系統(tǒng)的零序電

39、流是全網(wǎng)的電容電流，一旦這個電容電流數(shù)值較大時往往又采用消弧線圈補(bǔ)償，因此選擇的特征量很小；另一方面現(xiàn)有的裝置的測量精度不高。而對于配電自動化的小電流接地保護(hù)問題，目前條件已有極大的改善。FTU的豐富的測量功能使得線路上開關(guān)處的三相 電流、三相電壓可以方便得到，導(dǎo)致電氣特征量的選取不再依賴于零序電流；FTU具有很高的測量精度，這將有利于特征提??；配電自動化的通信系統(tǒng)使得新一代小電流接地保護(hù)能夠獲取任意FTU處的特征量并進(jìn)行綜合比較?，F(xiàn)有的原理都利用配電網(wǎng)的零序電流進(jìn)行故障選線。由于在變電站母線處，零序網(wǎng)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，高壓系統(tǒng)零序網(wǎng)折算到母線處的對地等值阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各出線的零序阻抗。因

40、此，零序電流經(jīng)故障線路在母線處被分流到各非故障線上。如果某站全線的零序阻抗較小，就可能是故障線的零序電流大小與某條非故障線的零序電流相近，造成識別上的困難。如果系統(tǒng)有消弧線圈補(bǔ)償，只能使用 5 次諧波，而5 次諧波數(shù)值很小，且很容易受系統(tǒng)內(nèi)的 5 次諧波噪聲的干擾，這些都是利用零序電流選線的不利因素。研究說明對于小電流系統(tǒng)的接地故障，負(fù)序分量比零序分量具有更大的優(yōu)越性。高壓側(cè)折算到變電站母線處的負(fù)序等值阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于各出線的負(fù)序阻抗。這點(diǎn)導(dǎo)致負(fù)序分量與零序分量相比在處理故障選線上存在著本質(zhì)的不同，負(fù)序電流分量由故障點(diǎn)流入系統(tǒng)，流經(jīng)故障線于母線處入地，幾乎沒有被分流到非故障線路上去。這大大方便了選線，并且也無需計算5 次諧波。利用完全分布的FTU很容易得到整個配電網(wǎng)的電流負(fù)序分量分布情況，為了進(jìn)一步提高識別的靈敏度和可靠