配电自动化综述

暨南大学电气信息学院

暨 南 大 学 本科生课程论文

论文题目： 国内外配电网及自动化系统存在的问

题及发展趋势

学 院： 电气信息学院 学 系： 电气工程及其自动化 专 业： 课程名称： 配电网综合自动化技术 学生姓名： 蒋博彦 学 号： 2011053128 指导教师： 李伟华

2014年 10月 25日

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暨南大学电气信息学院

国内外配电网及自动化系统存在的问题及发展趋势

蒋博彦

（1．暨南大学、电气信息学院、电气工程及其自动化、珠海，）

摘要：配电自动化是利用电子、计算机、通信、网络等技术的重要配电手段。本文介绍了国内外配电自动化系统的现状、存在问题及发展方向。 关键词：配电自动化；现状；问题；展望

1.配电自动化系统的组成

配电自动化是指利用现代电子计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、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、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化系统包含以下三个方面：

（1）变电站自动化系统：指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。

（2）配电管理系统：是指用现代计算机、信息处理及通信等技术，并在GIS平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制。主要功能有：数据采集和监控（SCADA）、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统（AM／FM/GIS）。 （3）用户自动化系统：用户自动化即需求侧管理，主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。

2.国内外配电自动化现状分析

2.1 国内配电自动化发展和现状

我国配电网自动化起步较晚，到现在不过十多年。1998年之后，随着城乡电网建设与改造的大范围开展，在多个省份和直辖市掀起了第一轮配电网自动化技术试点和应用的热潮。 此后我国配电网经过多年的建设和改造，供电能力有了明显的提高，目前已基本能够满足我国社会经济发展的需求。然而，长期以来配电网的建设未得到应有的重视, 建设资金短缺, 设备技术性能落后, 事故频繁发生, 严重影响了人民生活和经济建设的发展，由于当时对配电网自动化的认识不足，相关系统和设备的技术不成熟，配电网架基础比较薄弱、一次配电设备存在缺陷、通信手段不完备、缺乏维护资源等原因，配电网的薄弱环节显得越来越突出。一些早期建设的配电自动化试点没有实现预期效益，部分自动化系统遭到闲置或废弃，

[1]

成为配电网自动化建设的反面教材。 随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网实现自动化是一项综合性工程, 最基本条件是应具有较为完善的多路电源配电网点, 具有较好的城市规划及电源路径分布, 有较为可靠的一次、二次设备,这对城市建设规模和经济发展对配电网提出了较高要求。有不少地区的配电网自动化项目通

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过持续不断的建设管理和运行维护，使配网自动化系统达到了良好的应用效果，提高了配电网的运行管理水平和供电可靠性，在配网调度和配电生产运行中发挥了积极的作用。有力推动了国内配电网自动化建设。 2.2国外配电自动化发展和现状

在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，其功能多达140余种。

国外著名电力系统设备制造厂家基本都涉及配电自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国Cooper公司、摩托罗拉公司、英国ABB公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。 例如：日本从20世纪50年代开始在配电线上采用自动隔离故障区，并向健全区(无故障区)恢复送电的按时限自动顺序送电装置；60～70年代研究开发了各种就地控制方式和配电线开关的远方监视控制装置；70年代后半期开始利用计算机构成自动控制系统；其后由于电子技术、计算机技术及信息传送技术的发展，配电自动化计算机系统及配电线远方监视控制系统在实际应用中得到了很大的发展。到1986年，全日本9个电力公司的41610条配电线(占36.5%)实现了故障后的按时限自动顺序送出，其中2788条(占6.7%)实现了配电线开关(指柱上开关)的远方监控(包括一般的和计算机监控)。

新加坡公用电力局(PUB)在20世纪80年代中期投运并在90年代加以发展和完善的大型配电网的SCADA系统，其规模最初覆盖其220kV配电网的1330个配电所，目前已将网络管理功能扩展到6.6kV配电网，进而覆盖约4000个配电所。

芬兰\电力配电公司的配电自动化覆盖了该公司的85000个用户，8座110/20kV的一次变电所，1100km的20kV馈

电线和1400个20/0.4kV的配电变电所。[2]

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从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。在一个配电自动化系统中，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需求采用合适的通信方式。 目前，国外正致力于配电自动化专家系统和配电网仿真培训系统等的研究，并且在研究通过负荷分配的优化来减少损耗，对变压器负荷进行管理，以最大限度地利用变压器容量并降低系统有功损耗，以及按即时电价对用户负荷进行管理等。

3.我国配电网存在的问题

3.1配电网络存在的问题

(1) 配电网络电源点落后于城市建设发展, 城市规模和商业建立, 电源点容量及电能输出受到限制, 尤其是配电电线传输通道。 (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, 往往而引起停电事故。

(3) 出线通道影响与城市规划不相适应, 施工及投资不允许, 采用架空导线环境, 条件受限, 有采用绝缘导线, 网络复杂较为普遍。

(4) 早期建设线路导线细、年久失修, 高能耗设备多, 线损率高, 导线半径小及无功缺额较大, 合线损损耗大, 个别区配电网损耗达到30%, 一般区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, 配电网投资不足, 设备老化和技术性能低劣, 供电事故频繁, 往往是一点故障引发全线大面积停电事故。城市繁华段, 重要场所用户停电, 影响社会治安及经济市场。.

(6) 城市电网改造涉及面广, 要求较高,

停电难度大。[3]

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3.2 配电自动化存在的问题

(1) 功能设计单一。应用配电自动化系统，提高供电可靠率，似乎成了功能设计的传统思路。但据电力可靠性中心简报数据表明，现阶段影响供电可靠性的主要因素不是配电网的故障停电，75%以上的问题出于按照固有传统周期例检方式导致的人为预安排停电。只有在提高管理水平，当故障停电时间等于或大于预安排停电时，才会体现出这一功能的作用。

(2) 配电自动化由单纯的配电监控与数据采集(SCADA)系统加配电自动化(DA)转向具有DA、配电管理系统(DMS)、地理信息系统(GJS)等较完整的配电自动化实时及供电企业管理系统，配电主站系统也由借用调度主站系统逐步转向选择面向配电自动化应用的配电自动化主站系统。

(3) 设备选择中的盲目求新。缺乏通盘考虑，忽视自身基础，盲目在局部设备上求新求好，结果新设备上马、老设备犯卡，无法取得整体优化的效果。

(4) 系统结构设计中的顾此失彼。在功能设计中缺乏统筹兼顾，出现控制端与主站功能不匹配、通信通道容量不足、一次网架设备不适应，把先进的配电自动化系统装在陈旧的配电网架上，其效果难以实现。

(5) 管理体制与管理机制中的传统弊端。配电自动化系统主要覆盖生产、营销两大专业，如果还强调垂直职能专业管理，没有条块结合分工协作的保证措施，再好的系统也举步维艰。同时，在系统功能设计中，还存在传统管理机制中的重系统、轻客户;重技术、轻管理;重形式、轻实效的思维定式。 (6) GIS还是孤立的静态设备管理系统而不是动态的实时GIS，将SCADA和地理信息统一起来。

(7) 配电自动化系统功能规范行业标准虽然已经颁布，但要解决各地配电自动化的不

规范问题，仍需要一个过程。[4]

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4.配电自动化发展和展望

4.1配电自动化系统的发展

集成化、智能化和综合化是配电自动化系统的发展趋势。配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，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，馈线终端设备不仅应具有常规的遥测、遥信和遥控功能，还要集成自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能，甚至可以集成断路器的监视功能，且有进一步与断路器相结合，机电一体化，发展成为智能化开关的趋势。这种做法可以显著降低建设、运行和维护的综合成本，为提高供电可靠性，创造了有利的条件。

在电压无功控制方面，国内已经提出基于人工神经元网络的无功预测和优化决策相结合的变电站电压无功控制策略，该策略以无功变化趋势为指导，充分发挥了电容器的经济技术效益，能在无功基本平衡和保证电压合格的前提下，使变压器分接头的调节次数降至最小，消除了盲目调节，降低了变压器故障几率和减少了维护量。 4.2配电自动化新技术的展望

(1)配电自动化新技术-配电线路载波通信技术。

对低压配电网，由于终端设备数量非常多，采用光纤通信无论从成本或可行性看均不现实，为实现配电系统综合自动化的实时电价信息发布及远程读表功能，研究具有较高可靠性和通信速率的配电线路载波通信技术，不仅可作为实现上述功能的通信手段，还可以为客户提供其他的综合通信月盼。

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(2)用户电力技术。

用户电力技术是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统，以减少谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术独立工作时可满足特殊负荷对供电量的严格要求，与配网自动化技术相结合时，将实现无瞬时停电、实时控制的柔性化配电、满足用户对电能质量更高层次的要求。 (3)智能分布式FA。

在该体系中，将要研究建立智能体（agent）与区域协调器的协调机制。为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响，需要研究在配单自动化主站建立协调服务器，通过定义智能体之间的通信与规范

构成完整的智能分布式FA实现方式。[5]

参考文献

[1]潘振光，配电网站综合自动化技术综述[B],广西 来宾 546100

[2]董军，浅谈我国配电自动化的发展。发展，2008年2期

[3]电力招标与项目网，国内外配电自动化发展和现状 2009-11

[4]范明天 张祖平. 中国配电网发展战略相关问题研究 [R].北京:中国电力出版社，2008.

[5][3]梁植栋。谈现代配电自动化面临的问题及发展。广东科技，2007年10期。

[6]杨斌，杨益良。配电自动化发展方向浅析。贵州电力技术，2006年7期。

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5.结语

随着社会经济和人民生活对电力的依赖程度越来越高，配电网已经成为社会发展的重要组成部分。配电网的健康发展可以增强综合国力以及国际竞争力。如何使配电自动化系统适应电力市场环境的要求，并通过实施配电系统的综合自动化来降低供电企业的运行成本，同时提高对客户的服务质量，将成为今后供电企业和科研工作者共同关注的问题。因此，开发出技术先进、功能实用的配网自动化系统是大家共同的目标。[6]

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