第1章緒論1.1課題背景及研究的目的和意義改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)生了翻天覆地的變化，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)研究與技術(shù)水平的提升，在電氣工程領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)得到了越來(lái)越成熟應(yīng)用，使得電氣工程中相應(yīng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制與調(diào)節(jié)水平升高，確保了電力系統(tǒng)中對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的終端電氣設(shè)備的安全性、可靠性以及靈活性，自動(dòng)化技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用助推我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提升，在我國(guó)進(jìn)入發(fā)展新常態(tài)的大背景下注入新的動(dòng)力[1]。電力作為清潔能源已經(jīng)成為國(guó)家所提倡的能源方向，隨著我國(guó)電氣化水平的不斷提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)以及居民等對(duì)電力的需求大幅增長(zhǎng)，促使電能供應(yīng)的相關(guān)技術(shù)不斷優(yōu)化，電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的使用使得電能資源優(yōu)化配置，供電質(zhì)量得到提高，能夠滿足安全、可靠、不間斷以及高質(zhì)量的供電需求，同時(shí)也對(duì)我國(guó)電力工業(yè)的從業(yè)人員以及相關(guān)的專(zhuān)家學(xué)者提出了新的要求。因?yàn)?，在電氣工程領(lǐng)域采用更高級(jí)、更先進(jìn)的電力自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為我們滿足新要求的必要措施，電力自動(dòng)化技術(shù)包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)以及控制遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，其在電力系統(tǒng)的成熟應(yīng)用可滿足電力發(fā)展需求[2]。隨著當(dāng)今世界電氣化水平的提高，電氣工程領(lǐng)域也成為各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域，在大學(xué)教育中也作為一級(jí)學(xué)科出現(xiàn)。目前各行各業(yè)的日常生活都離不開(kāi)電能，電能的存在使當(dāng)今社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)更加方便、快捷、清潔，小到日常生活中騎行的電動(dòng)自行車(chē)、駕駛的電動(dòng)汽車(chē)，大到工業(yè)生產(chǎn)中用到的重型電氣設(shè)備，電能已經(jīng)深入到這個(gè)快節(jié)奏發(fā)展的社會(huì)的骨髓之中。隨著全球能源的短缺，煤炭、石油、天然氣等化石資源枯竭，電能已經(jīng)成為代替這些化石能源的有效能源，不僅能夠滿足當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，還提供了一種可靠、清潔、低碳、環(huán)保的能源，同時(shí)也提高了人們對(duì)電力系統(tǒng)提供高質(zhì)量電能的需求，自動(dòng)化技術(shù)的采用使得電力系統(tǒng)能夠高效、快速、高質(zhì)量的滿足用戶需求[3-4]。1.2課題研究現(xiàn)狀在目前提供電力的電力巨系統(tǒng)中配置自動(dòng)化技術(shù)，不僅推進(jìn)電氣工程學(xué)科的發(fā)展，而且會(huì)使電力的整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合更緊密。但是，電氣自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的研究還處于初級(jí)階段，其與電氣工程的深入融合還需要進(jìn)一步探索。自動(dòng)化技術(shù)的采用不僅僅是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，更重要的是使系統(tǒng)在自動(dòng)化技術(shù)的助推下更安全、可靠、省時(shí)省力的運(yùn)行。電力自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，需要世界各國(guó)電力工業(yè)從業(yè)人員以及相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者在不斷地應(yīng)用中進(jìn)行探索，促使電力自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的成熟應(yīng)用[5]。隨著電力系統(tǒng)一體化的進(jìn)一步推進(jìn)，國(guó)家對(duì)高層次、高技術(shù)的電力人才的需求將會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，目前國(guó)內(nèi)電力相關(guān)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生也逐年增加，兩者相互促進(jìn)，促使我國(guó)電力進(jìn)入一個(gè)大發(fā)展的時(shí)期。電力自動(dòng)化技術(shù)作為一種高新的集成技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、微處理器領(lǐng)域等，其起步階段也出現(xiàn)了迅猛的勢(shì)頭，其需要的不僅僅是電力專(zhuān)業(yè)的人才，同時(shí)也需求計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、通信專(zhuān)業(yè)、軟件編程等領(lǐng)域的人員，因此，自動(dòng)化技術(shù)的配置需要的全社會(huì)多領(lǐng)域的專(zhuān)家人員共同合作。在中國(guó)處于電力改革的大背景下，自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的配置，為其提供了技術(shù)保障[6-9]。目前關(guān)于自動(dòng)化技術(shù)配置在電網(wǎng)系統(tǒng)的探索非常多，覆蓋系統(tǒng)的方方面面，小到小型的配電臺(tái)區(qū)，大到跨地區(qū)的能量輸送系統(tǒng)，其中各個(gè)細(xì)節(jié)的相關(guān)研究也正在進(jìn)行，就當(dāng)前系統(tǒng)技術(shù)的研究來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)包含有：（1）平臺(tái)開(kāi)放發(fā)展（2）信息集約化。（3）分布控制型應(yīng)用。（4）通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化。1.3論文的主要內(nèi)容本文主要對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)行討論，從自動(dòng)化技術(shù)的電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域到相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，在總結(jié)的基礎(chǔ)上得出其配置的長(zhǎng)處。文章的整體分成三個(gè)部分，包括了基礎(chǔ)講解、技術(shù)配置領(lǐng)域、優(yōu)劣勢(shì)解析等三個(gè)方面。首先通過(guò)第二章的系統(tǒng)基礎(chǔ)含義、結(jié)構(gòu)、連接等方面的普及，為后續(xù)章節(jié)中技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域詳解提供知識(shí)支撐，然后對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在電能具體系統(tǒng)中的配置進(jìn)行了詳細(xì)的介紹分析，包括：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、變電所綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化以及發(fā)廠發(fā)散控制自動(dòng)化。通過(guò)對(duì)各自動(dòng)化系統(tǒng)的深入的介紹分析，為下一步自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)提供理論支撐。最后通過(guò)前述章節(jié)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的介紹，以及電網(wǎng)相關(guān)子系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)配置的解析，總結(jié)得出其電力工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。第2章電氣自動(dòng)化概述在電力工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、控制技術(shù)以及電力終端，對(duì)全套生產(chǎn)程序進(jìn)行采集、監(jiān)視、控制、改善，實(shí)現(xiàn)可靠性、安全性的提升以及生產(chǎn)程序簡(jiǎn)化集成、效率增高、節(jié)能增效等目標(biāo)，這種融合先進(jìn)技術(shù)的電力工業(yè)控制方法叫電氣自動(dòng)化技術(shù)。系統(tǒng)的軟件以及硬件是自動(dòng)化技術(shù)不可或缺的組成部分，如今在電力工業(yè)領(lǐng)域采用了各種各樣的硬件組成，例如終端裝置、PLC設(shè)備、空氣開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、真空斷路器、繼電裝置、電子式互感器、工業(yè)級(jí)交換裝置、發(fā)電裝置、告警裝置、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備等，在硬件構(gòu)成的基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)自動(dòng)化也形成了多種應(yīng)用軟件[10]。2.1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行控制優(yōu)化的系統(tǒng)，其構(gòu)成應(yīng)分為一次系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的采集模塊、一次采集數(shù)據(jù)的處理模塊、已處理數(shù)據(jù)的輸出模塊。從功能上來(lái)講，自動(dòng)化系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要調(diào)度控制中心與現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成，兩部分各司其職，分別在自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演不同角色，實(shí)現(xiàn)各自所需完成的任務(wù)。自動(dòng)化系統(tǒng)的兩個(gè)構(gòu)成部分在具體系統(tǒng)事件下，根據(jù)分工不同，通過(guò)一定的控制流程，可完成對(duì)一次系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)分析以及具體事件的控制。兩部分按照不同的分工可分為：首先由現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備完成一次系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及數(shù)據(jù)的采集，上送至調(diào)度控制中心；然后，調(diào)度控制中心根據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備收取的運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用軟件，對(duì)一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，做出控制決策；最終，調(diào)度控制中心將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行解析甄別后得到的決策，將相應(yīng)的決策控制命令下發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備，對(duì)一次系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整控制，最終完成系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。自動(dòng)化技術(shù)中，信息數(shù)據(jù)的傳遞不是兩者之間一對(duì)一的傳遞，而是通過(guò)中介機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，例如控制中心同現(xiàn)場(chǎng)裝置間。通信數(shù)據(jù)傳遞實(shí)現(xiàn)的功能包括長(zhǎng)距離的測(cè)量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)采集的電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率等信息上送至主站的計(jì)算機(jī)，然后調(diào)度工作員根據(jù)應(yīng)用界面顯示內(nèi)容，執(zhí)行相應(yīng)操作，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)，目前在系統(tǒng)中已研發(fā)出更加高端復(fù)雜的高級(jí)控制應(yīng)用功能，促進(jìn)技術(shù)的完善[11-16]。2.2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的接入計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的采用實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的有效接入，包括了微行、中微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信系統(tǒng)的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)連續(xù)的、準(zhǔn)確的在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行記錄，然后對(duì)采集記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最終反映至控制中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及信息化操作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的引入使得電力系統(tǒng)中對(duì)一次設(shè)備的參數(shù)采集、存儲(chǔ)以及處理具有更高的準(zhǔn)確性，減小了參數(shù)值得誤差，為電力自動(dòng)化系統(tǒng)正確、合理以及精準(zhǔn)確定系統(tǒng)行為狀態(tài)與采取的處理措施提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。電力系統(tǒng)自動(dòng)化作為未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，目前對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的修整、優(yōu)化和研發(fā)都是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)的有效途徑。信號(hào)處理在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中也是重要組成部分，數(shù)據(jù)的采集與輸送都需要采取屏蔽措施，防止信號(hào)混亂的出現(xiàn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，選取知名廠家生產(chǎn)的、工程上使用較多的、高規(guī)格的自動(dòng)化終端裝置，可有效避免裝置故障，減少管理與維護(hù)工作量，對(duì)于系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行有更好的保障。系統(tǒng)中良好的人機(jī)交互界面與可擴(kuò)展的通信接口是完善其自動(dòng)化水平的關(guān)鍵措施。良好的人機(jī)交互界面可減少工程中技術(shù)人員的工作量，提高工作效率；可擴(kuò)展的通信接口可提供多種接口的接入，例如網(wǎng)口、串口、串行總線接口等，可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的方便互聯(lián)。2.3電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則及特點(diǎn)2.3.1電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則是自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，電力自動(dòng)化設(shè)備的電氣參數(shù)等需首先滿足要求，這也是設(shè)計(jì)原則的前提，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，方案的經(jīng)濟(jì)、安全、可靠是設(shè)計(jì)的基本原則，滿足電氣設(shè)備與機(jī)械裝置的協(xié)調(diào)組合應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力自動(dòng)化設(shè)備在當(dāng)前各個(gè)領(lǐng)域都有配置，因此，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)需全方位考慮設(shè)計(jì)合理性，例如原料要求、制造工藝、管理維護(hù)便捷性等，設(shè)計(jì)需綜合考慮各方面的要求。設(shè)計(jì)中設(shè)備選取要遵循合理、安全、可靠的原則，在具體的應(yīng)用場(chǎng)景下，需根據(jù)具體要求選取相應(yīng)的電力自動(dòng)化設(shè)備，滿足自動(dòng)化設(shè)計(jì)的實(shí)用要求。2.3.2電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有自身的特點(diǎn)，構(gòu)成電力自動(dòng)化設(shè)備的部件都是由不同廠商提供的，如測(cè)量、計(jì)量以及保護(hù)等部分，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，選取部件，通過(guò)部件的組成實(shí)現(xiàn)所需功能。電力自動(dòng)化系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的加入，等同于對(duì)其配置了控制子系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)的參與，使得自動(dòng)化控制簡(jiǎn)化、安全[17-19]。在電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)之初，電力設(shè)備的生產(chǎn)于不同廠家，且與自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施是彼此獨(dú)立的，兩者通過(guò)不同途徑實(shí)現(xiàn)，實(shí)際工程中，需采用電力設(shè)備的生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員根據(jù)工程實(shí)際，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作，例如進(jìn)行通信規(guī)約轉(zhuǎn)換等工作，最終實(shí)現(xiàn)各廠家設(shè)備協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化。2.4電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1集中監(jiān)控方式設(shè)計(jì)集中監(jiān)控在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的采用，使得自動(dòng)化系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定、方便的運(yùn)行，相關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。集中監(jiān)控采取的是單處理器的配置方式，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)都是經(jīng)由配置的單處理器來(lái)完成，這種配置方式缺少備用處理器，單處理器的負(fù)載大，降低處理器的工作效率。由于伴隨著監(jiān)控信息的大量增加以及電氣設(shè)備監(jiān)控的全面性要求，隨之而來(lái)的是系統(tǒng)冗余下降、電纜數(shù)量增加，設(shè)施處理信息能力嚴(yán)重滯后，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[20]。2.4.2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總線設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的高速發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中的采用規(guī)模也不斷變大，各種通信方式并行，例如工業(yè)以太網(wǎng)、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總線等在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中已得到了大量配置，電力自動(dòng)化設(shè)備可以方便的接入進(jìn)行通信。針對(duì)于具體工程應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)更有利于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備的合理布局與簡(jiǎn)化配置?，F(xiàn)場(chǎng)各種自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)接入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總線實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信，相互之間是獨(dú)立的單元，其中任一自動(dòng)化設(shè)備不能正常工作，只是相應(yīng)功能退出系統(tǒng)，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)的重大影響。就目前來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總線由于具有獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)，其在電力系統(tǒng)自動(dòng)化配置最為廣泛，性能最為優(yōu)越。2.4.3遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)由于具有分布范圍廣、涉及內(nèi)容多等特點(diǎn)，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)，調(diào)度人員一般通過(guò)可視化的人機(jī)交互界面可掌握系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)處理各種突發(fā)故障。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)模式節(jié)約了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要的人力、物力，提高了調(diào)度人員的工作效率。第3章電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用3.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)中的配置首先體現(xiàn)在電能調(diào)度方面，系統(tǒng)作為生產(chǎn)輸送分配電能的整體，其對(duì)電能的供需由電能調(diào)度來(lái)調(diào)節(jié)，調(diào)度得當(dāng)與否直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性等相關(guān)的參數(shù)比例。系統(tǒng)通過(guò)相關(guān)裝置完成量測(cè)信息的采集，例如采樣值、計(jì)量電能等，人機(jī)接口功能，記錄事件順序，事故定位，事故波形錄制，安全評(píng)估，信息分析處理，遠(yuǎn)程操控等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)作的自動(dòng)化、信息化以及智能化。除去電網(wǎng)自動(dòng)化的保護(hù)下，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或安全事故時(shí)，電網(wǎng)難以迅速的做出反應(yīng)處理，可能會(huì)威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[21-23]。配置自動(dòng)化技術(shù)的調(diào)度功能系統(tǒng)，稱(chēng)作調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，其在整個(gè)電能生產(chǎn)消費(fèi)的系統(tǒng)中起著及其重要的作用，如果電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)度不得當(dāng)，則系統(tǒng)可能存在崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，因此，其自動(dòng)化安全運(yùn)行十分重要。3.1.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)與人體的中樞系統(tǒng)相似，調(diào)度功能協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)各方面的平衡，以維持電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，通過(guò)電能生產(chǎn)輸送過(guò)程中不間斷的調(diào)節(jié)與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提升電力用戶的電能服務(wù)質(zhì)量。其任務(wù)包括以下四個(gè)部分：（1）確保產(chǎn)品質(zhì)量。首先需要確保系統(tǒng)中生產(chǎn)與消費(fèi)的功率的平衡，盡量避免出現(xiàn)功率供大于求或供小于求得不穩(wěn)定狀態(tài)，使得系統(tǒng)頻率接近額定值，各節(jié)點(diǎn)電壓維持在相應(yīng)電壓等級(jí)附近，滿足用戶對(duì)高質(zhì)量電力的需求。（2）保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電廠地址的選擇與布局合理、煤炭等一次能源的選取與輸送方式、電力線路走廊與長(zhǎng)度等這些電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有很大影響，這些條件的合理選擇能夠提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，但是對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建成的電力系統(tǒng)，其系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性主要是由系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行采取的方案決定。（3）保證較高的安全水平。電力系統(tǒng)長(zhǎng)期戶外運(yùn)行，存在一定發(fā)生事故的機(jī)率，根據(jù)引起事故機(jī)率因素的不同，可分為內(nèi)部因素，例如：設(shè)備的內(nèi)部隱患與人員操作運(yùn)行水平欠佳等，外部因素，例如：自然環(huán)境、雷雨、風(fēng)暴、鳥(niǎo)棲等自然“災(zāi)害”。電力系統(tǒng)事故的需要電力系統(tǒng)具備一定的抗事故沖擊能力，其中調(diào)度水平的高低直接影響了一個(gè)系統(tǒng)的抗事故沖擊能力，通常我們把提高抗事故能力也稱(chēng)作提升安全運(yùn)行水平。調(diào)度工作在配置計(jì)算機(jī)后，具有海量數(shù)據(jù)處理能力，在負(fù)載改變的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想事故實(shí)時(shí)解析。（4）確保實(shí)施完善的事故處理方案。完善事故處理方案的實(shí)施是系統(tǒng)調(diào)度員在電力系統(tǒng)收到重大事故打擊后需要采取的措施，在系統(tǒng)癱瘓后盡快的完成電力用戶的電能供應(yīng)的恢復(fù)，縮小事故損失的影響范圍，對(duì)于不符合標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)范圍的設(shè)備，進(jìn)行及早的處理，防患于未然[24-25]。3.1.2電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級(jí)調(diào)度配置自動(dòng)化技術(shù)的調(diào)度又有自己的獨(dú)特性，而整個(gè)電網(wǎng)又有巨大的覆蓋范圍，因此，我們通過(guò)分級(jí)實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。調(diào)度系統(tǒng)的分級(jí)也需要結(jié)合系統(tǒng)整體的構(gòu)成以及運(yùn)行的不同，通常來(lái)說(shuō)是按照電壓的差異或架空電纜的不同進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于大型電力系統(tǒng)，我國(guó)一般將調(diào)度劃分為三級(jí)。分級(jí)調(diào)度結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1分級(jí)調(diào)度結(jié)構(gòu)3.1.3電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的交互數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)信息的流向可分為模擬、狀態(tài)信號(hào)與控制信號(hào)，其中模擬、狀態(tài)信號(hào)由對(duì)一次設(shè)備監(jiān)控的自動(dòng)化終端裝置上送至調(diào)度中心，控制信號(hào)則是由控制人員通過(guò)前置計(jì)算機(jī)的操作通過(guò)通信網(wǎng)傳遞到現(xiàn)場(chǎng)裝置。對(duì)于系統(tǒng)非常重要的完成調(diào)度功能的系統(tǒng)，需配置具有雙重功能的且能高速處理采集的數(shù)據(jù)信息的電腦系統(tǒng)，第一是SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition），簡(jiǎn)稱(chēng)為電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括長(zhǎng)距離的測(cè)量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)采集的電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率等信息上送至主站的計(jì)算機(jī)，然后調(diào)度工作員根據(jù)應(yīng)用界面顯示內(nèi)容，執(zhí)行相應(yīng)操作，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)；第二是本身應(yīng)具有的協(xié)調(diào)功能，用來(lái)協(xié)調(diào)監(jiān)視控制與其他調(diào)度等行為，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在配置這兩種功能后，可升級(jí)為能量管理系統(tǒng)EMS（EnergyManagementSystem）。如圖3-2所示為調(diào)度中心功能示意圖，調(diào)度中心對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視是由SCADA子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，SCADA子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集所轄范圍發(fā)電廠、電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能是由協(xié)調(diào)功能子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，協(xié)調(diào)功能子系統(tǒng)根據(jù)從SCADA子系統(tǒng)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立獨(dú)自的數(shù)據(jù)庫(kù)，或通過(guò)調(diào)度人員手工輸入資料，完成新型數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的控制功能是由SCADA子系統(tǒng)將控制信息發(fā)送至所轄范圍發(fā)電廠、電網(wǎng)完成。圖3-2EMS流程主線示意圖如圖3-2所示，包含了調(diào)度中心同遠(yuǎn)方發(fā)電廠與遠(yuǎn)方省級(jí)調(diào)度進(jìn)行通信的示意。在分層的電力系統(tǒng)模式下，省級(jí)調(diào)度需要配置較小規(guī)模的EMS系統(tǒng)，由于其存在存在對(duì)管理區(qū)域的發(fā)電廠與電力網(wǎng)的調(diào)度作業(yè)，其中獨(dú)自負(fù)責(zé)與調(diào)度中心進(jìn)行的通信，采用的是SCADA子系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道的措施。與各級(jí)調(diào)度單位不同，遠(yuǎn)方發(fā)電廠、變電所只需配置SCADA功能，因?yàn)槠錉T照功能是將廠、所內(nèi)運(yùn)行自動(dòng)化設(shè)備所采集的量測(cè)值等信息上送至所屬調(diào)度單位，并接收該調(diào)度單位所下發(fā)的控制命令進(jìn)行執(zhí)行操作，不需像各級(jí)調(diào)度單位一樣配置功能間的協(xié)調(diào)功能。遠(yuǎn)方終端RTU（RemoteTerminalUnit）是具有微處理器的發(fā)電廠、變電所SCADA系統(tǒng)，其作用是將從一次設(shè)備采集的模擬量與狀態(tài)量等信息，按約定的規(guī)則，全部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的監(jiān)視控制。因此，在RTU實(shí)現(xiàn)功能的過(guò)程中，需標(biāo)準(zhǔn)化處理輸入以及輸出通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)具有容錯(cuò)能力，以最終完成對(duì)發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行狀況的上報(bào)。3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用為使變電所處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)與合理管理的水平，在配置電力自動(dòng)化設(shè)備與計(jì)算機(jī)裝置的基礎(chǔ)上，同時(shí)完成長(zhǎng)距離的測(cè)量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、控制、測(cè)量以及保護(hù)整個(gè)變電所內(nèi)的重要裝置與相關(guān)線路，這種技術(shù)稱(chēng)作變電站自動(dòng)化技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)各種自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)接入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控總線實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信，相互之間是獨(dú)立的單元，通過(guò)信道的通信實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的配置。與老式變電站的主要不同是，變電站自動(dòng)化中將舊式的電磁式設(shè)備代之以具備圖形、交互的監(jiān)控微機(jī)設(shè)備。隨著變電站技術(shù)的發(fā)展，站所中所配置的完成各種應(yīng)用功能的設(shè)備的數(shù)量不斷增加，這些設(shè)備在不斷配置安裝的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)集成，促使自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的發(fā)展進(jìn)入更高的水平，推進(jìn)至現(xiàn)在的綜合自動(dòng)化技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、控制、測(cè)量以及保護(hù)整個(gè)變電所內(nèi)的重要裝置與相關(guān)線路，與調(diào)度進(jìn)行信息交互，采用計(jì)算機(jī)通信、電力電子以及信號(hào)處理等技術(shù)，整合設(shè)計(jì)站所內(nèi)對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、保護(hù)、控制二次裝置的功能，例如互感器、保險(xiǎn)、傳感裝置等，這是在自動(dòng)化技術(shù)完善化配置站所過(guò)程中升級(jí)得打，目前，叫做綜合的自動(dòng)化技術(shù)。3.2.1變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本身的功能包括基本要素，實(shí)現(xiàn)這些基本要素的功能的系統(tǒng)稱(chēng)為子系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)的組合構(gòu)成變電站綜自系統(tǒng)[26]。（1）監(jiān)控子系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是監(jiān)視控制功能，具體應(yīng)包括：量測(cè)信息的采集，例如采樣值、計(jì)量電能等，人機(jī)接口功能，記錄事件順序，事故定位，事故波形錄制，安全評(píng)估，信息分析處理，遠(yuǎn)程操控等。監(jiān)控子系統(tǒng)是變電所綜自系統(tǒng)的最基本的子系統(tǒng)。（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)。微機(jī)保護(hù)是在老式保護(hù)的基礎(chǔ)上配置的微處理器中實(shí)現(xiàn)的，包括有：站所內(nèi)電纜與主要裝置的全部保護(hù)，按照作用可分為主要作用的保護(hù)與備用的保護(hù)，這些保護(hù)分散在變電所的各環(huán)節(jié)上，例如變電站的進(jìn)線與出線、變電站出線處的母線匯流排、站所中的主變、進(jìn)行功率方面補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備等。（3）集成控制電壓與無(wú)功功率子系統(tǒng)。電網(wǎng)中的電壓不可能一直保持在額定值，系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生與消耗持平，因此需要系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制，例如改變變壓器變比、配置無(wú)功功率補(bǔ)償裝置等。電壓無(wú)功綜合控制子系統(tǒng)完成控制的基本目標(biāo)。（4）備用電源自投入以及減負(fù)載控頻率子系統(tǒng)。電網(wǎng)中產(chǎn)生的有個(gè)功率不一定能夠時(shí)刻滿足客戶的需求，在滿足不了的情況下，系統(tǒng)的頻率就會(huì)減小，通常通過(guò)去除負(fù)載來(lái)完成系統(tǒng)內(nèi)的頻率趨近于正常值的控制。（5）數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)。變電所配置綜自系統(tǒng)的情況中，包括了所內(nèi)通信與所外通信，通信即完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程。所內(nèi)通信即所轄范圍內(nèi)所有設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和與上層的數(shù)據(jù)傳輸，主要完成各部分之間實(shí)現(xiàn)功能的數(shù)據(jù)交互功能；外部通信是指與上一級(jí)的EMS系統(tǒng)通信，能夠?qū)⒕C自系統(tǒng)收錄的采樣值以及狀態(tài)等信息向上發(fā)送至EMS，并接收其下發(fā)的序列控制命令，完成一次設(shè)備的控制，功能類(lèi)似于RTU裝置，相當(dāng)于把綜自系統(tǒng)整體看做一個(gè)具備基本功能的RTU。3.2.2變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式電腦、IP網(wǎng)絡(luò)、控制手段以及微處理器等技術(shù)的更新，與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)換代存在不可割裂的相關(guān)性。在這些高新技術(shù)的更新過(guò)程中，變電站綜自系統(tǒng)在構(gòu)架上發(fā)生變革，這也提升了系統(tǒng)的性能、效率以及穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)形式按照國(guó)內(nèi)外粽子系統(tǒng)的更新?lián)Q代的歷程，可分為分布結(jié)構(gòu)、集中結(jié)構(gòu)、分布式集中結(jié)構(gòu)以及兩者相結(jié)合的方式[27]。（1）集中式的結(jié)構(gòu)形式包括長(zhǎng)距離的測(cè)量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)采集的變電所的電壓、電流、功率等信息上送至主站的計(jì)算機(jī)，然后調(diào)度工作員根據(jù)應(yīng)用界面顯示內(nèi)容，執(zhí)行相應(yīng)操作，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)，其中所有數(shù)據(jù)信息都是經(jīng)過(guò)集中的處理。（2）分層式結(jié)構(gòu)依據(jù)數(shù)據(jù)交互的對(duì)象不同，站所系統(tǒng)中不同設(shè)備具有不同的交互層次，通常來(lái)說(shuō)，我們將站所層次分成站所控制、間隔保護(hù)、處理等部分。其中間隔層次是保護(hù)、測(cè)控部分，通常根據(jù)一次設(shè)備斷路器進(jìn)行區(qū)分；站控層次一般為信息數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，完成信息采集處理上送等功能；變電所中站控計(jì)算機(jī)與保護(hù)裝置、監(jiān)控終端以及控制裝置之間通過(guò)局域網(wǎng)連接通信。（3）分布與集中結(jié)合的結(jié)構(gòu)兩者結(jié)合的結(jié)構(gòu)具有兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，例如分散性高、模塊化強(qiáng)等，工程中一般將裝置組屏操作，需要大量的電纜，提升了造價(jià)。集成式的發(fā)展成了現(xiàn)在的發(fā)展方向，采用先進(jìn)的通信、微機(jī)技術(shù)，將測(cè)控保護(hù)集成至每個(gè)電網(wǎng)原件，完成一體化發(fā)展。3.3配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用電力系統(tǒng)按照電能傳遞的電壓不同，可劃分為各電壓等級(jí)的系統(tǒng)，而其中配電系統(tǒng)作為電力資源傳輸分配的末端，其所匹配的電壓水平通常來(lái)說(shuō)是系統(tǒng)中比較低的環(huán)節(jié)，我們?nèi)粘Ｔ谥鞒菂^(qū)所見(jiàn)的一般屬于配電系統(tǒng)。配電自動(dòng)化（DA-DistributionAutomation）是電力自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中應(yīng)用，采用先進(jìn)的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成配電網(wǎng)絡(luò)智能化監(jiān)控。為了滿足電力客戶對(duì)高質(zhì)量電能需求的增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)中的技術(shù)不斷升級(jí)革新，其中配電網(wǎng)作為制約電能質(zhì)量的瓶頸，成為了電力相關(guān)各方面人員的關(guān)注對(duì)象，自動(dòng)化在配電中的配置也在不斷發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)大量應(yīng)用配電自動(dòng)化技術(shù)，用來(lái)提高電力行業(yè)的服務(wù)滿意度。3.3.1配電自動(dòng)化系統(tǒng)的分類(lèi)采用配電自動(dòng)化技術(shù)的配電系統(tǒng)，稱(chēng)作配電自動(dòng)化系統(tǒng)DA(DistributionAutomation)，這包括了系統(tǒng)中所有獨(dú)立的功能以及相互配合的功能，被看做是整體概括。與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的EMS相似，配電系統(tǒng)同樣存在管理系統(tǒng)，稱(chēng)作配電管理系統(tǒng)（DistributionManagementSystem，DMS），可完成配電網(wǎng)系統(tǒng)的集中高效管理與調(diào)節(jié)。DMS依據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能，可分為兩大類(lèi)別，包括：配電運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)與配電管理自動(dòng)化系統(tǒng)，這兩大類(lèi)別又包括許多小的功能系統(tǒng)[28]。（1）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)配電運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)一般簡(jiǎn)稱(chēng)為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，所謂運(yùn)行自動(dòng)化即以自動(dòng)化技術(shù)保障配電網(wǎng)安全、可靠、穩(wěn)定的向用戶配送電能。在SCADA系統(tǒng)所采集的采樣值與狀態(tài)值得基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用功能。其中應(yīng)用功能又分為基礎(chǔ)應(yīng)用和高級(jí)應(yīng)用，基礎(chǔ)應(yīng)用包括了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)視、系統(tǒng)控制、饋線自動(dòng)化等，高級(jí)應(yīng)用包括電能管理、電壓電流分析、快速?zèng)Q策等。集成式的發(fā)展成了現(xiàn)在的發(fā)展方向，采用先進(jìn)的通信、微機(jī)技術(shù)，將測(cè)控保護(hù)集成至每個(gè)電網(wǎng)原件，完成一體化發(fā)展。（2）裝置管理、地理信息、自動(dòng)繪圖系統(tǒng)裝置管理的英文縮寫(xiě)為FM，地理信息的英文縮寫(xiě)為GIS，自動(dòng)繪圖的英文縮寫(xiě)為AM，其中GIS提供支撐平臺(tái)，通過(guò)將自動(dòng)化設(shè)備的信息及照片等資料的輸入、管理、修改等，管理特定配電臺(tái)區(qū)的自動(dòng)化設(shè)備以及相應(yīng)的功能。GIS除了作為平臺(tái)之外，還可以進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)行，通過(guò)與SCADA工作系統(tǒng)的通信，完成停電管理等高級(jí)功能，或者獨(dú)自完成設(shè)備的離線管理功能。（3）生產(chǎn)管理系統(tǒng)配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，首字母英文縮寫(xiě)為DPMS，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修、事故缺陷、工作票、臺(tái)賬等的管理，該子系統(tǒng)同樣是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)事物的管理。（4）停電管理系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)OMS(OutageManagementSystem)，建立在DSCADA系統(tǒng)、配電GIS、故障報(bào)修應(yīng)答（TCM）系統(tǒng)、自動(dòng)讀表（AMR）系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)（CIS）等基礎(chǔ)上，接收一次設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)、位置信息等進(jìn)行處理，完成系統(tǒng)間的信息交互，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)應(yīng)用功能，例如停電區(qū)域定位、線路負(fù)荷分散、設(shè)備事故保修、時(shí)間長(zhǎng)度記錄等功能。停電管理系統(tǒng)可作為生產(chǎn)管理系統(tǒng)的一方面的體現(xiàn)，在配電網(wǎng)故障后，其主要根據(jù)配電主站系統(tǒng)的調(diào)度進(jìn)行操作。OMS與DPMS只設(shè)置其中一套，也可以同時(shí)設(shè)置，對(duì)于歐美國(guó)家，一般采用OMS系統(tǒng)，而對(duì)于我國(guó)一般只進(jìn)行DPMS系統(tǒng)的單獨(dú)配置。（5）配電管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的綜合自動(dòng)化，DMS主要是通過(guò)組合DOA系統(tǒng)與DPMS系統(tǒng)，并與事故電話管理系統(tǒng)（TroubleCallManagement，TCM）、用戶信息系統(tǒng)CIS、AMR自動(dòng)讀表系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，進(jìn)一步在總體上完成配電系統(tǒng)的自動(dòng)化操作。3.3.1配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能與配電自動(dòng)化系統(tǒng)分成兩個(gè)大類(lèi)子系統(tǒng)相同，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能同樣分成兩部分，一是運(yùn)行方面功能，包括：配電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，饋線自動(dòng)化等功能，二是管理方面功能，包括事故、檢修、設(shè)備、停電等事件的管理。電網(wǎng)運(yùn)行方面功能有：（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化類(lèi)似，配電自動(dòng)化系統(tǒng)也包括SCADA功能，即包括長(zhǎng)距離的測(cè)量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)采集的電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率等信息上送至主站的計(jì)算機(jī)，然后調(diào)度工作員根據(jù)應(yīng)用界面顯示內(nèi)容，執(zhí)行相應(yīng)操作，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)。（2）自動(dòng)故障定位、隔離與恢復(fù)供電簡(jiǎn)稱(chēng)FLISR（FaultLocation，IsolationandServiceRestoration）功能。目前在中低壓配電網(wǎng)中，一般采用有備用供電，電力用戶可通過(guò)兩條及以上線路獲取電能，配電線路以分段開(kāi)關(guān)為界限進(jìn)行劃分，當(dāng)線路上發(fā)生故障后，F(xiàn)LISR能夠快速的確定故障區(qū)域，并打開(kāi)故障點(diǎn)兩側(cè)分段開(kāi)關(guān)，在故障隔離成功后恢復(fù)健全區(qū)域的電力供應(yīng)，提高了電能供應(yīng)質(zhì)量，縮短了停電時(shí)間，有利于故障快速處理恢復(fù)。（3）電壓與無(wú)功控制配電系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化是通過(guò)采用高級(jí)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的，用以確保電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損率，采取的措施例如：調(diào)節(jié)變壓器的分接頭、在系統(tǒng)特定點(diǎn)進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。配電系統(tǒng)中難以做到真正的無(wú)功最優(yōu)調(diào)整，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)作為接入用戶的最后環(huán)節(jié)，接線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，做不到采集每個(gè)支路節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一般更多的采用就地調(diào)整的措施，比如，利用現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備根據(jù)特定節(jié)點(diǎn)的電壓無(wú)功參數(shù)，本地控制變壓器的變比、無(wú)功補(bǔ)償裝置的接入。（4）負(fù)荷管理為增加電力裝置的利用率，降低供電成本，一般根據(jù)所監(jiān)視電力用戶負(fù)載情況，進(jìn)行削峰填谷、錯(cuò)峰供電等操作，具體的操作方式包括：調(diào)壓減負(fù)荷、特殊情況下拉閘、周期性供電可控電力用戶負(fù)載。這些對(duì)電力負(fù)荷監(jiān)視、控制的措施統(tǒng)稱(chēng)為負(fù)荷管理。負(fù)荷管理涉及到變電、配電和用電三個(gè)環(huán)節(jié)，是一個(gè)多部門(mén)、多系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)管理的技術(shù)。負(fù)荷管理在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是指電力供應(yīng)環(huán)節(jié)[29]。電網(wǎng)管理方面的功能有：（1）設(shè)備管理配電系統(tǒng)由于接線復(fù)雜，需配置大量設(shè)備，設(shè)備不僅數(shù)量大而且分布區(qū)域廣，舊式管理需要耗費(fèi)大量的人力物力，因此，配備設(shè)備管理功能滿足需要。設(shè)備管理（FM-FacilityManagement）功能在地理信息系統(tǒng)（GIS-GraphicInformationSystem）平臺(tái)上，應(yīng)用自動(dòng)繪圖（AM-AutomaticMapping)工具，將配電線路接線、電力裝置、供電方位等顯示于地理信息平臺(tái)之上，并可通過(guò)電腦搜尋、查閱裝置檔案，對(duì)特定方位的裝置數(shù)量、屬性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。（2）停電管理停電管理是在對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)、裝置檢修狀態(tài)、地理數(shù)據(jù)以及用戶相關(guān)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，采用電腦對(duì)計(jì)劃停電安置、事故引起停電、電力用戶投訴完成管理安排，完成停電管理所涵蓋的功能，例如停電區(qū)域比對(duì)、事故區(qū)段確定、計(jì)劃斷電管理、搶修管理、失電負(fù)荷分配等功能，這不僅縮短了電力用戶的失電時(shí)間，同時(shí)提高了電力公司的服務(wù)水平。（3）作業(yè)管理通過(guò)計(jì)算機(jī)完成對(duì)配電系統(tǒng)的建設(shè)、檢測(cè)、開(kāi)關(guān)操控的管理。在某個(gè)具體情況下，通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示儲(chǔ)存兩票，并將兩票進(jìn)行打印，通過(guò)網(wǎng)簽進(jìn)行確定，最后根據(jù)兩票完成配電系統(tǒng)中具體作業(yè)的實(shí)施。（4）檢修管理檢修管理是以管理裝置檔案為基礎(chǔ)，利用電腦根據(jù)已確定的檢修計(jì)劃對(duì)檢修的過(guò)程、兩票進(jìn)行操作管理，將檢修工作的效率與水平進(jìn)行完善與提高。（5）規(guī)劃與設(shè)計(jì)管理配電自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的采用，提高了配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的速度，可生成效率高、低消耗、經(jīng)濟(jì)性好的設(shè)計(jì)方案，這是因?yàn)榕潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)保管有區(qū)域經(jīng)濟(jì)、區(qū)域地理、區(qū)域負(fù)載等信息，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理完成短路計(jì)算、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析等規(guī)劃設(shè)計(jì)階段需要做的工作。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能具有種類(lèi)多、交叉性強(qiáng)、非獨(dú)立等特點(diǎn)，功能之間的相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的整體功能。配電自動(dòng)化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的深入探究下，不斷地更新、應(yīng)用、提高。配電自動(dòng)化技術(shù)與功能的明確定義目前還不統(tǒng)一，隨著技術(shù)的發(fā)展，更多的功能會(huì)加入配電自動(dòng)化功能，因此，在實(shí)際的學(xué)習(xí)工作工程中，可根據(jù)其功能的含義，進(jìn)行理解，不要局限在字面意思，更有利于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的理解與學(xué)習(xí)。3.3.2配電自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成圖3-3配電自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖相似與所有的自動(dòng)化類(lèi)控制系統(tǒng)，配電系統(tǒng)中配置自動(dòng)化技術(shù)也需按通信層級(jí)進(jìn)行劃分，從主站層次到現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備的層級(jí)，如圖3-3所示。配電主站層次與配電子站層次以及自動(dòng)化終端層次通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通信，其中配電網(wǎng)自動(dòng)化終端裝置（DistributionRemoteTerminalUnit，DRTU）層次將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)分支通信網(wǎng)絡(luò)送至配電子站層次，一般來(lái)說(shuō)配電子站層次作為數(shù)據(jù)匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，其所體現(xiàn)的是一種承上啟下的作用，作為主站層次與終端設(shè)備層次通信時(shí)的數(shù)據(jù)信息的中轉(zhuǎn)處理中心。對(duì)于小區(qū)域的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，一般只包含配電主站層次與自動(dòng)化終端層次，不需要子站層次進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。配網(wǎng)中主站層次處于中樞，在DOA系統(tǒng)中處于核心地位，獲取自動(dòng)化終端設(shè)備監(jiān)視一次裝置的數(shù)據(jù)，并將這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理應(yīng)用，以整體的視角實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的控制監(jiān)視。配網(wǎng)中的子站層級(jí)一般配置于相關(guān)站所中，主要負(fù)責(zé)收集所轄區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，直接或在進(jìn)行適當(dāng)處理后將這些運(yùn)行數(shù)據(jù)提交至配網(wǎng)中的主站層次，以實(shí)現(xiàn)兩者的鏈接。另外，少數(shù)配電子站還具備所轄區(qū)域的集中控制功能，例如，在一條或多條饋線上實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化（故障定位、隔離及自愈）。配電子站通過(guò)通信前置機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入配電主站。配網(wǎng)中的自動(dòng)化終端層級(jí)所包含的設(shè)備數(shù)量是最多的，由于終端設(shè)備所要匹配的現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的不同，其也劃分為不同的種類(lèi)。一般我們將匹配至配電系統(tǒng)中線路上的各種開(kāi)關(guān)設(shè)備的終端，稱(chēng)作饋線終端，匹配至相應(yīng)變電站所中的終端，稱(chēng)作站所終端，匹配至線路電力變壓器中的終端，稱(chēng)作變壓器終端，各種終端設(shè)備的相關(guān)英文縮略名稱(chēng)如圖3-3所示，其順序與上述所介紹順序一致。針對(duì)配電網(wǎng)中的電流較小的接地故障，其故障處理的過(guò)程需要配電所在的系統(tǒng)與調(diào)度所在的系統(tǒng)進(jìn)行配合完成，因?yàn)樵诠收咸幚磉^(guò)程中需要調(diào)度系統(tǒng)獲得的關(guān)于站所中生成的故障線路選擇，并下發(fā)控制命令，以完成故障隔離與自愈、小電流接地故障定位等功能。從某種意義上看，可將變電站出線保護(hù)終端裝置與小電流接地選線終端裝置看作是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的終端裝置。自動(dòng)化技術(shù)在配電系統(tǒng)中配置的實(shí)現(xiàn)需要各層級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)，而且需要根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧考?jí)選擇合適類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)按照交互對(duì)象的不同，可劃分為主站層級(jí)與子站層級(jí)之間的網(wǎng)絡(luò)，子站層級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備層級(jí)之間的網(wǎng)絡(luò)，而前者之間的通信數(shù)據(jù)涵蓋整個(gè)系統(tǒng)中所有終端采集的信息，因此需要配置先進(jìn)的高帶寬光纖網(wǎng)絡(luò)，以滿足系統(tǒng)的通信方面的需求。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)一般采用SDH(同步數(shù)字體系)傳輸IP數(shù)據(jù)包（IPoverSDH）的方式組網(wǎng)。通信節(jié)點(diǎn)一般覆蓋控制中心、集控站、變電站等。當(dāng)前，隨著SDH高帶寬網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，包括了大量的區(qū)域性電力系統(tǒng)都存在大量配置。分支通信網(wǎng)通信站點(diǎn)多且分布于配電線路，終端所屬站點(diǎn)數(shù)據(jù)流量小，站點(diǎn)之間通信距離短，一般采用多種通信方式解決，包括光纖工業(yè)以太網(wǎng)、電力線路載波、無(wú)線公網(wǎng)（GSM/CDMA）及無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)等。3.3.3配電自動(dòng)化系統(tǒng)的作用將自動(dòng)化技術(shù)匹配至配網(wǎng)有助于電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的一體化工作，提升配網(wǎng)效率，具體的作用包括：（1）提高供電可靠性。與未配置自動(dòng)化技術(shù)的配網(wǎng)相比，匹配自動(dòng)化技術(shù)的配網(wǎng)能夠自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并根據(jù)狀況進(jìn)行的及時(shí)調(diào)控，保障用戶電力的供應(yīng)。（2）提高電壓質(zhì)量電力系統(tǒng)具有相似性，同樣配電網(wǎng)中的電壓不可能一直保持在額定值，系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生與消耗持平，因此需要系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制，例如改變變壓器變比、配置無(wú)功功率補(bǔ)償裝置等。自動(dòng)化技術(shù)匹配后的配電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)控制具有更好的靈活性與快捷性。（3）降低線損在采用雙電源供電的開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)負(fù)荷區(qū)域上，配電自動(dòng)化系統(tǒng)中網(wǎng)損率的降低與出線電流的平衡，一般是通過(guò)系統(tǒng)的決策微調(diào)各供電電源的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些決策是以自動(dòng)化監(jiān)控終端上送的負(fù)荷變化信息為基礎(chǔ)做出的。通常來(lái)講，自動(dòng)化技術(shù)與配電網(wǎng)的結(jié)合使得配電網(wǎng)中關(guān)于系統(tǒng)的調(diào)控具有一體化、同時(shí)性的特點(diǎn)，促進(jìn)了系統(tǒng)的完整性。（4）提高用戶服務(wù)質(zhì)量配電網(wǎng)配置自動(dòng)化技術(shù)后，第一，可快速處理電力用戶的用電業(yè)務(wù)，例如用電申請(qǐng)及回復(fù)、電費(fèi)的查詢(xún)與繳納等，提高了系統(tǒng)的工作效率；第二，可完成故障的迅速處理，包括向電力用戶提高故障位置及原因的確定、故障排除時(shí)間的確定、停電區(qū)域的確定等信息，這使配電系統(tǒng)運(yùn)行管理更加透明化，電力用戶可獲取所有須知的信息，提高了服務(wù)滿意度。（5）提高設(shè)備利用率系統(tǒng)的調(diào)峰填谷，備用容量的簡(jiǎn)化，裝置利用率的提高以及基建投資的減少都是由配電自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。配電網(wǎng)中變電所一般采用的是單母線分段的形式，其特點(diǎn)就是雙電源供電，互為備用，如圖3-4所示。對(duì)于為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化中的變電所，每臺(tái)變壓器都需要配置一條母線故障情況下，接管故障負(fù)荷的備用容量，因此設(shè)備的利用效果顯著下降，當(dāng)兩臺(tái)變壓器都正常運(yùn)行的情況下，每臺(tái)變壓器都空余另一臺(tái)變壓器的容量備用，造