浅析我国配电自动化的现状及发展趋势

　　摘要：配电自动化技术是利用现代电子、计算机、通信及网络技术的重要配电技术，也是一个复杂性与综合性极高的系统工程。目前，全国有近百个城市的供电企业实施了各具特色的配电网自动化系统，取得了初步成绩。但是，要解决我国配电自动化中的技术难点仍然任重而道远。本文介绍了有关配电自动化的几个概念，简述了我国配电自动化的现状以及发展趋势，同时对配电自动化的难点与问题进行了分析，浅议了我国今后配电网的发展应注重的几个问题。
　　关键字：配电自动化，发展趋势，配电网络建设
　　
　　自从市场化改革以来，如何使我国配电网络产业发展成一个开放、公平的网络产业，已成为电力高科技产业关注的焦点。因此建立合理可靠、公平竞争的网络平台对这些网络产业其他环节的发展起着至关重要的作用。配电领域的技术性能不足，大面积使用陈旧的设备，导致电力事故频繁发生，造成一些设备损坏，严重的危及人身安全，直接影响到了我国人民生活和经济建设的正常发展。
　　随着电力系统的发展和电力市场的建设，大规模的配电网已经步入正轨。以此带来的是设备使用量的大幅度增加，供电设备的可靠性也有了明显的提升。随着城市电网改造的不断深入和配电网自动化试点及不断投运，全国目前有近百个城市的供电企业实施了各具特色的配电网自动化系统，取得了初步成绩。同时也还有许多问题有待解决。因此，我国配电自动化的发展就成为了电力市场建设的重要组成部分。
　　配电网自动化内容包括配电网数据采集和监控、变电站自动化、馈线的故障定位和隔离、自动恢复供电、负荷控制、最低铜损、电压无功优化、地理信息系统、变电配电和综合用电管理信息系统、负荷管理、远方自动读表、计费自动化、网络分析和优化工作管理系统、配电投资系统等。配电自动化是一个复杂性、综合性很高的系统工程。包括电力企业与配电有关的全部功能数据流和控制配电网自动化，涉及计算机、通信、电子、网络、地理信息、开关、电源等多项技术。各项技术的发展都会对配电网自动化的发展起到促进与推动作用。另外配电自动化系统建设的合理投入分配也应引起重视。
　　一、配电自动化目前存在的几个问题
　　配电网自动化系统是配电网未来的发展趋势，但实施配电网自动化过程中仍面临解决一些技术难点问题。由于城市规划与电力的条块分割,形成了不相适应配电网结构,使配电网规划及发展不适应城市的需求,主要表现在以下几个方面。
　　1.配电网络电源点落后于城市建设的发展。
　　2.改革开放以来,城市建设速度迅速,负荷增长率高,但电力配套建设不及时,输电线半径小,线路长,瓶颈效应比较突出,出现卡脖子现象严重,电能输不出去,往往因此而引起停电事故。
　　3.出线通道影响与城市规划不相适应。
　　4.早期建设的线路导线细、年久失修,高能耗设备多,线损率高,由于导线半径小及无功缺额较大,合线损损耗大,个别地区配电网损耗达到30%,一般地区在l5%～20%,造成能源大量浪费和环境污染。
　　5.供电不可靠因素增大,由于配电网投资不足,设备老化和技术性能低劣,供电事故频繁。
　　6.电网结构复杂,环网联络接点较多。
　　7.城市电网改造涉及面广,要求较高,停电难度大。
　　因此,城市配电网实现自动化是一项综合性的工程,最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点,具有较好的城市规划及电源路径的分布,有较为可靠的一次、二次设备。
　　二、配电网自动化问题解决措施
　　配电网自动化的发展是电力发展到一定阶段的必然产物,随着电力市场及用电水平的提高,配电网面临着一场新的改革和发展,配电网自动化将进一步得到完善。但是配电网自动化在中国仍然是一种因发展而新出的事物,必须采取科学的态度,实事求是的原则,加强我国配电网自动化的研究,因地制宜地进行配电网的改造。
　　1.分析地区配电网的实际应用情况,找出本地区配电网存在的技术方案问题,本着实事求是立足国情和网情的原则。
　　2.配电网自动化是一项综合性工程,涉及的专业多,规划性强的系统,应根据电网、城市配网的规化进行,避免盲目。
　　3.配网自动化方案是自动化的核心,在引进国外技术的同时结合国内配电网的实际情况进行分析，国外配电网与国内在很大程度上不尽相同,应有所区别,吸取精华,适合国情、地情、网情。
　　4.配电设备的使用面广、量大、运行环境较为严酷,设备选择应符合当前配电网形势要求,具有高度可靠性和优越的技术性能。并以真空开关为主,免维护周期长,二次保护和控制设备具有可靠牲,抗干扰能力及适合户外高温和低温等较为严酷的运行环境,应具有远方通讯的接口。自动化程度高,一次开关设备与二次保护装置能良好地配合,能自动实现配电网自动隔离故障,恢复正常供电的能力,具有就地和遥控功能。
　　5.远方通讯是自动化的关键技术,RTU要符合配电网使用,分布(散)式,单点的特点：通讯方式应选择合理,通讯功能强,误码率小,速度快,符合远方实时监控的功能。
　　6.计算机应用软件的开发,首先选择具有开放、兼容的操作平台,对各种标准的数据库应具有联接功能，地理信息应实时地反应配电系统的潮流及负荷情况,对事故记录及信息反馈,可实现负荷控制、远方抄表、设备数据库统计及规划、无功优化的理论计算等。计算机软件功能是配电系统自动化的核心，好的软件可充分体现出技术和自动化的水平,应充分比较。
　　7.配电网的工程设施应有计划地分期、分批实施。应确定配电网络的基本条件,导线截面、输送容量、线路走向及用户的基本条件。先采用具有自动化功能的一次开关设备和二次保护监控设备完成自动送电、故障自动分闸和隔离故障功能,能做到隔离和区分故障点。在条件具备时,再投入通讯和计算机网络，避免走弯路，资金投入可以分批实施。
　　三、为配电自动化搭建配电网络
　　1.改变传统的投资体制，形成多元的输电网络
　　投资主体在改革以前的垂直一体化结构下。电网投资和电源投资统一由一体化的电力公司规划，但在“重电源、轻电网”指导思想下，电网投资远落后于电源的投资。而在市场化改革后，厂网分离，解决电网投资尤其是输电网络的互联投资不足更没有得到有效解决。为此，在国家电网和南方电网公司作为网络主要建设者之外，可以引进商业输电投资模式。
　　2.改革输配电体制，建立有效的输电定价模式
　　近几年来，我国电力行业从生产过剩到电力短缺再到生产过剩，似乎难于走出这种“怪圈”，其主要的原因是，我国的电力体制改革不到位，垄断体制造成建造成本居高不下，没有形成一个合适的输电电价机制，输电价格没有提供一个正确的地区信号。不能正确引导电源投资和消费者进行有效的区域选择。为此，可以根据节点定价原理，设计能反映区域信号，并体现网路外部性和线路损失的输电定价模式。协调电源和网路建设，平衡电力需求和供给。
　　3.加强输电网络扩展，促进网络互联．提高电力网络的安全性和稳定性
　　目前我国部分区域电网主干网架薄弱，跨区互联电网联系薄弱，地区间联络线容量不足，导致了电网稳定水平偏低，制约了电力输送，降低了电网运行的灵活性，无法满足跨区交易的需求，限制了联网效益的发挥。因此，输电网络的扩展对于增加我国电力的区域交易，促进电力资源的合理流动，增强输电网络的安全，有重大的现实意义。
　　4.扩大输电网络，抑制发电领域内市场力，提高电力竞争
　　目前我国电力市场结构主要特征是政府通过制度安排在发电侧形成了寡头垄断市场。五大发电集团合计总容量约占了全国发电装机总容量的50％。区域电力市场内输电线路的传输能力限制了电力市场的地理范围，目前许多省级地域范围内电力供应由某一发电集团垄断，在输电范围内有较强的市场力。扩大输电网络，引入其它发电商的竞争，有利于提高当地的电力市场的竞争程度，减少当地发电商的市场力。
　　四、配电网自动化的发展趋势
　　1.配电网自动化功能框架。
　　国际供电会议(CIGRED)将配电自动化功能划分为四组：电网运行、运行计划及其优化、维修管理、用户联系和控制。在上述主功能组的基础上，再分若干功能，奠定了配电自动化系统的主功能框架。需要强调的是数据管理本身并不是配电自动化的功能，但是，所有的功能都包含在数据管理内，要实现庞大复杂的众多功能必须依靠数据管理来完成。
　　2.配电网优化运行
　　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的运行性能、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。其中，供电质量包含安全性、电压合格率、频率合格率、供电可靠性和用户对停电、收费、服务的意见。
　　3.集成化、智能化、综合化。
　　早期配电自动化的实施采用发展独立的、单项自动化系统来解决问题，由于配电自动化的功能之间存在着不同程度的关联，其中大部分要求很难满足，且还无法克服在扩大应用规模时确认所需投资的合理性所遇到的困难。另外，配电自动化系统包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断发展之中。这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案，走系统集成之路，使得各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投资。在馈线自动化方面，现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测和遥控功能，还集成了断路器的监视功能，且有进一步与断路器、开关相结合，机电一体化，发展成为智能化开关的趋势故障定位和自动恢复送电可以明显地缩短停电时间。为了有效地解决这一问题，必须以数字式继电保护、馈线自动化、DMS系统为基础，辅以其他技术和管理措施。
　　4.配电数字通信高速发展
　　自1997年的英国Norweb通信公司与加拿大Nortel公司联合取得电力线通信技术重大突破以来，配电线数字通信技术(DigitalPowerLineDPL)又有了新的进展。目前最新的由西班牙DS2公司开发研制的电力线调制解调芯片的传输速率已经达到了45Mbit／s。该芯片采用了一种称之为正交频分服用OFDM(orthogonalfrequencydivisionmutiplex)的多载波调制、高速数据传输技术。其最大特点是传输速率高，对码间干扰和信道衰落具有很强的抗御能力。采用OFDM的数字配电线通信技术已基本成熟，配电线通信下一步将向构件配电线数字通信网方向发展实现配电线数字通信网的技术关键是数据高速传输及网络互联。根据理论分析，采用OFDM技术的通信芯片可支持最大为1000Mbit／s的传输速率，完全满足宽带传输的要求。实现网络互联，着重解决配电线通信隔离设备，在可靠安全供电的同时，将数据信号从配电线中分离出来，并保证数据的私密性，隔离相邻住宅或电气设备无关数据，阻断本地网与外网的连接。配电网中配电变压器其电感作用，对高频信号衰耗非常大。因此，研究和解决高频信号跨越配电变压器也是构建配电数字通信网急待解决的一个关键问题。
　　5.电能质量成为关注热点
　　电能质量定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。电能质量与一般产品质量不同，有以下两方面特点：一是不完全取决于电力生产企业；二是对于不同的供电点和不同的供电时刻，电能质量指标往往是不同的。电能质量的特点说明，电能质量问题涉及面广，与供用电双方密切相关，不能用常规的方法进行衡量。采用专用的电能质量监测仪器进行监测，使用电能质量补偿设备局部进行补偿仅是解决电能质量问题的一个方法。因而，开发具备电能质量监测、统计：分析、控制补偿的新型配电自动化系统已成为配电自动化发展的一个新的方向，需发展以下新的监测技术。
　　总之，随着我国配电网自动化技术的不断发展，我国将加大电力建设的力度，在未来的一段时期内，开放、平稳可靠、高性能的配电网目标将在各地逐步实现。
　　
　　参考文献：
　　[1]盛万兴.配电网自动化系统体系与实现技术[J].中国电力,2002(4).
　　[2] 李振生.中国农电发展现状[J].农村电气化,2001(10).