戴暉

（重慶市電力公司城區(qū)供電局，重慶 400015）

1國外城市配電自動化發(fā)展概況。配電自動化始于發(fā)達國家，國際上流行的配電自動化主要是針對中低壓系統(tǒng)而言，因此國外配電自動化也往往稱為饋線自動化(FA)。從20世紀30年代英國開發(fā)出用時間開關(guān)控制用戶負荷的裝置開始算起，配電自動化大致而言經(jīng)歷了三個發(fā)展階段

[3]。第一階段在20世紀50年代應(yīng)用了自動隔離故障區(qū)間的時限順序送電裝置，主要目標是加快查找故障地點和在重要線段進行故障自動隔離，這一時期可稱為局部自動化段。第二階段開始于20世紀70年代，各種開關(guān)的遠程監(jiān)控裝置和電量自動測量裝置投入應(yīng)用，特別是隨著計算機及通信技術(shù)的發(fā)展，形成了包括遠程監(jiān)控、故障隔離、負荷管理等功能在內(nèi)的配電自動化技術(shù)。1988年IEEE出版的刊物中，比較正式的提出了配電自動化的概念，標志著開始形成真正具有現(xiàn)代化意義的配電自動化，這一時期可稱為監(jiān)控自動化階段。第三階段開始于20世紀末期，開始研發(fā)地理信息系統(tǒng)(GIS)并應(yīng)用于配電自動化，建立了自動繪圖、設(shè)備管理、地理信息系統(tǒng)(AM，F(xiàn)M／GIS)[4]，實施離線的配電管理系統(tǒng)與在線的實時DSCADA／DA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，進入了運行監(jiān)控結(jié)合設(shè)備及需求側(cè)管理的綜合性自動化發(fā)展階段。

配電自動化是在不斷的發(fā)展中逐步完善的。近幾年來國外在配電自動化技術(shù)的研究和應(yīng)用上又取得了不少成果，一是由多島自動化向開放式、綜合集成的方向發(fā)展；二是隨電力市場的發(fā)展不斷提高需求側(cè)的管理水平。按照配電自動化技術(shù)研究和工程應(yīng)用的水平，主要可分為發(fā)達國家、次發(fā)達國家和發(fā)展中國家三類。發(fā)達國家以英國、美國和日本等國家為代表，次發(fā)達國家以新加坡、韓國等國家為代表，發(fā)展中國家以印度、泰國等國家為代表。

2.發(fā)達國家的配電自動化

2.1 概述。英國、美國和日本是真正具有現(xiàn)代意義配電自動化的代表國家，特別是Et本發(fā)展得更快。2000年日本已經(jīng)有58%的配電線路實現(xiàn)饋線自動化，其中九州電力公司80%的營業(yè)所實施了配電自動化，個別營業(yè)所100%的配電線路實現(xiàn)了自動化。配電自動化的深入發(fā)展不僅提高了工作效率和經(jīng)濟效益，還極大提高了供電可靠性。日本九州公司的配電系統(tǒng)供電可靠率達到了99.999%，已成為世界上最可靠的配電網(wǎng)之一。

2.2 日本九州的配電自動化。日本九州電力公司的配電自動化工作從20世紀50年代開始，經(jīng)歷了三個主要階段的發(fā)展。最初是引進了配電線故障區(qū)間檢出裝置，繼而開發(fā)和推廣向變電站傳送配電線故障信息的系統(tǒng)電壓(SV)／時間控鐿IJ(TM)裝置、配電線分段開關(guān)的遠程終端(FTU)。第二階段是在20世紀70年代引進了使用控制用計算機進行自動調(diào)度系統(tǒng)的實驗設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上完成了配電線調(diào)度自動化實用性系統(tǒng)的開發(fā)和推廣。1986年在各供電局轄內(nèi)的全部配電線路中普及了配電線調(diào)度自動化系統(tǒng)。第三階段由1995年開始，為提供配電線路的圖形顯示功能，以及提高配電網(wǎng)作業(yè)、數(shù)據(jù)維護等的處理速度，采用工作站(ws)取代控制用計算機。目前正逐步完善WS的功能，開發(fā)引進成本低，體積小、高性能的配電線自動控制系統(tǒng)。九州電力的配電自動化系統(tǒng)如圖1N示：

系統(tǒng)主要由以下三個部分組成：①讀入變電站的CB及繼電器等信息的SV／TM裝置。②監(jiān)視控制配電線CB和開關(guān)的TC(遙控)裝置。③根據(jù)信息對系統(tǒng)狀態(tài)進行邏輯判斷，利用計算機系統(tǒng)對配電系統(tǒng)自動控制。

架空線與電纜全部采用自動開關(guān)，城市采用專用通信線的脈沖編碼 (Pulse Code)方式，郊區(qū)采用通過配電線載波的頻譜擴散(Spectr-Spread)方式對開關(guān)進行遙控。另外值得一提的是九州電力公司還開發(fā)引進了氣象信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)用以支援由于臺風影響而造成大規(guī)模停電時的修復(fù)作業(yè)。

3.次發(fā)達國家的配電自動化。次發(fā)達國家選擇韓國為代表，韓國從1987年開始規(guī)劃配電自動化，經(jīng)過慎重的經(jīng)濟技術(shù)比較和方案設(shè)計，一直到1993年才確定基本的技術(shù)方案，1994年配電自動化系統(tǒng)首次在首爾投入試運行。但隨后韓國的配電自動化開始快速發(fā)展，而且迅速覆蓋了全國的各個地區(qū)，特別是首爾，已經(jīng)全部實施了配電自動化系統(tǒng)。

韓國配電網(wǎng)電壓為22.9kV，因此配電線路較長、分段較多、輸送容量大，客觀上實施配電自動化的需求非常強烈。因此其配電自動化系統(tǒng)是由國家統(tǒng)一組織、統(tǒng)一實施，韓國電力公司有關(guān)部門研究開發(fā)出配電自動化系統(tǒng)后向全國進行推廣。韓國的配電自動化系統(tǒng)從d,N大主要分為三種模式，即小規(guī)模DAS，大規(guī)模DAS，單服務(wù)器型大規(guī)模DAS。小規(guī)模DAS主站采用單PC機，主要實現(xiàn)配電系統(tǒng)運行的遠方監(jiān)視控制。大規(guī)模DAS主站采用server／client結(jié)構(gòu)，MS SQLServer2000數(shù)據(jù)庫，通訊規(guī)約采用DNP3.0，地理信息系統(tǒng)為自己研制的MFC系統(tǒng)，主要功能為配網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)視控制、故障自動判斷／隔離爿}故障段自動恢復(fù)供電(2分鐘以內(nèi))、配電系統(tǒng)網(wǎng)損最小化等。單服務(wù)器型大規(guī)模DAS同大規(guī)模DAS類似，只是采用了單臺服務(wù)器，可升級為雙冗余服務(wù)器系統(tǒng)。韓國配電自動化通信方式逐漸向光纖、CDMA和TRS(Trunked Radio System)方式集中，但在農(nóng)村及郊區(qū)大量采用的電話線通信方式仍將繼續(xù)維持一段時間，隨著發(fā)展逐步進行更換。

韓國配電自動化在建設(shè)過程中非常注重技術(shù)經(jīng)濟比較和投資回報，系統(tǒng)以國內(nèi)自主開發(fā)為主，高級應(yīng)用程序并不多，力爭簡單、實用、經(jīng)濟、可靠。配電自動化系統(tǒng)由于主站及通訊系統(tǒng)要求和配置較低，初期投資也較少。韓國還對配電自動化進行了詳細的經(jīng)濟效益評估，認為減少停電時間的經(jīng)濟收益遠不足以收回建設(shè)成本，推遲配網(wǎng)投資、降低網(wǎng)損和擴大供電范圍才使得配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟效益有了根本性的改善。

4.發(fā)展中國家的配電自動化

4.1 泰國的配電自動化。泰國的配電自動化從2000年開始，由PEA供電公司與加拿大蒙特利爾的SNC-Lavalin簽訂合同，建設(shè)一個DMS系統(tǒng)，包括了計算機系統(tǒng)、SRTU，F(xiàn)RTU及MARS通信系統(tǒng)及六個調(diào)度中心大樓。泰國的配電自動化首階段目標是提高供電可靠性、降低運行成本、提高利潤率、改善PEA對五個工業(yè)最發(fā)達負荷地區(qū)的客戶服務(wù)質(zhì)量。第二階段將計劃在其它7個地區(qū)實現(xiàn)配電自動化。泰國配電自動化的特點是投資集中、規(guī)模大，工程全部由一個公司統(tǒng)一負責，較好地改善了各系統(tǒng)的集成兼容性問題。由于泰國多數(shù)為鄉(xiāng)村地區(qū)，通信手段主要采取微波等無線通信，其DMS中的用戶信息系統(tǒng)(CIS)年N地理信息系統(tǒng)集成度較高，幾乎與饋線自動化同步建設(shè)。

4.2 印度的配電自動化。印度的電力工業(yè)非常落后，電力短缺狀況嚴重，至今全國只有不N50%的家庭可以用電。同時印度配電網(wǎng)的一個顯著特點是網(wǎng)損巨大，造成高網(wǎng)損的原因除了配電網(wǎng)的實際網(wǎng)損外，更大量的是由偷電、拒繳電費而引起。因此印度的配電自動化建設(shè)并沒有走發(fā)達國家先開發(fā)饋線自動化，再逐步建成綜合配電自動化的道路，而是由最迫切需要的遠程自動抄表功能開始，開發(fā)了自動抄表系統(tǒng)(AMR)。自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用解決了回收電費困難以及偷電普遍的現(xiàn)象，極大改善了印度電力企業(yè)的經(jīng)營效益，也為進一步發(fā)展配電自動化奠定了良好的基礎(chǔ)。另外印度極為發(fā)達的軟件業(yè)使配電自動化在軟件集成方面有了比其它國家更為深入的研究。

5.配電自動化發(fā)展方向及前景

5.1 發(fā)展模式與經(jīng)濟效益。提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量始終是發(fā)展配電自動化的主要目的。在電力市場環(huán)境下，供電可靠性和電能質(zhì)量兩個指標和經(jīng)濟效益密切相關(guān)，因此供電可靠性與配電自動化的模式及成本之間必然存在緊密的聯(lián)系，供電可靠性與停電成本之間的經(jīng)濟相關(guān)性是一個值得深入研的問題。如何確定我國配電自動化的模式，需要在投資的經(jīng)濟性與用戶的供電可靠性之間找到合理的經(jīng)濟平衡點[4]。韓國、印度的經(jīng)驗表明，配電自動化的模式不應(yīng)盲目追求功能的大而全，而應(yīng)選擇最急需功能，采用最方便手段加以實施。文獻[5]認為，與其花費較高的代價追求在較短的時間內(nèi)恢復(fù)供電，不如花費較低的代價，通過大量采集配電網(wǎng)信息，以便供電企業(yè)進行日常配電網(wǎng)運行管理的同時，在用戶所能承受的范圍內(nèi)，盡快恢復(fù)對用戶的供電。即需要研究一種經(jīng)濟，易于推廣普及實用型的配電網(wǎng)配電自動化模式[6]。

5.2 系統(tǒng)互通及IEC61850標準。配電自動化關(guān)聯(lián)的其它自動化系統(tǒng)較多，信息源非常豐富，各系統(tǒng)必須能夠通過公認的標準進行信息交換，從而使各系統(tǒng)整合成一個運轉(zhuǎn)良好的大型系統(tǒng)。國際電工委員會TC57佑IJ定了變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的系列標準一IEC61850。該標準成為基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準，包含了變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)總體要求，是最新技術(shù)的集成與綜合，為信息共享及變電站數(shù)字化提供了基礎(chǔ)。配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)初期就應(yīng)注意遵循IEC國際標準，使得各系統(tǒng)間形成良好的互用互通。

5.3 通信方式。配電自動化的通信功能主要為實現(xiàn)FTu及DTU監(jiān)控、主站與子站、主站與現(xiàn)場，子站與現(xiàn)場、子站之間、現(xiàn)場單元之間的通信?？梢娪捎谕ㄐ拍康牟煌?，通信方式也應(yīng)靈活和多樣化。目前我們國家主要采用的有光纖、電力線載波(PLC)、微波、電話線通信、無線通信等幾種形式。配電自動化的通信技術(shù)仍然處于發(fā)展期，目前尚難以制定統(tǒng)一標準的通信解決方案。近年來光纖造價已經(jīng)逐年降低，利用電纜屏蔽層載波通信方式成為研究熱點，以CDMA、GPRS為代表的無線通信方式受到青睞。這些通信方式都值得我們深入研究，在規(guī)劃階段慎重地擬定通信方案。

結(jié)束語：配電網(wǎng)直接面對用戶，是電力系統(tǒng)最重要的組成部分，提高供電可靠性和電能質(zhì)量是配電網(wǎng)需要解決的基本問題，配電自動化的實施能有效提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量，因此發(fā)展配電自動化是電力工業(yè)發(fā)展的必然。但配電自動化的本質(zhì)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，不僅需要投入大量資金，而且需要各方面條件的完善。我國發(fā)展配電自動化應(yīng)全面借鑒國外配電自動化的發(fā)展經(jīng)驗，遵循"積極促進、慎重規(guī)劃、逐步實施"的原則，本文為此提供了有益的借鑒。

[1]李國棟.配電自動化技術(shù)綜述.中國集體經(jīng)濟，2007年27期.