配电网自动化技术及其应用探析

摘要：实现配电网自动化是智能配电网建设中极为重要的一环，是提高电网供电可靠性和电力系统现代化发展的必然趋势。如今，随着数据采集与控制（SCADA）、地理信息系统（GIS）等网络新技术的引进，配电自动化系统（DAS）就开始逐步向配网智能化阶段发展。本文即详细阐述了配电网自动化系统的结构组成，对对其组成进行了重点技术分析，最后提出了技术应用中应注意的问题。

关键词：配电网；自动化；监控；CSDA；光纤

中图分类号：F407.67 文献标识码： A

应用配电网自动化技术的必要性

（一）传统供电方式不能满足供电需求

在我国，配电网的供电受到诸多制约、包括负荷的分布、经济条件、地理位置等。根据特点的不同，大致可以分为环状式、网格式和放射式，这几种传统的供电方式根本满足不了实际供电要求，实行配电网自动化势在必行，实现配电网自动化的主要目的在于改善供电质量、降低供电成本、推动电力商业化进程等。

（二）保质保量地完成供电要求，全面提升管理水平

全面实现配电网自动化可以保质保量地完成供电要求并且全面提升运行中的管理水平，最大限度减少线损、避免因过高的负载量导致供电质量下滑，顺应了当前国际供电的无功潮流，此外，可以降低人力资源的无谓浪费，传统供电需要消耗大量的人力、物力、财力，然而，配电网自动化技术的应用，可以大量减少维修人员和供电人员的实际参与，利用远程即可对供电系统进行监控、修复，避免了人力损耗且提高了工作效率，为配电网自动化技术实现真正意义上对配电网实时远程监测，为电网建设提供了有力的技术支持。

（三）推进电力商业化进程

实现配电网自动化可以大力推进电力商业化进程，因为用户办理手续的效率被大幅度提高，可以更好地为客户服务，配电网自动化可以对用户的设备实时远程监控，其中包括：控制负荷、优化用户的用电计划、调整用户的用电需求等等，另外，配电网自动化可以实现从记录电费到收取电费全过程的智能化，为智能化、自动化催缴电费奠定了坚实的基础。

配电网自动化系统的结构组成

配电网自动化是电力系统的发展方向，了解配电网自动化系统的结构、认识我国目前配电自动化发展中存在的问题，对加快配电网自动化的建设与应用，提高配电网供电技术有推动作用。配电网自动化系统结构是由管理结构、管理主站、通信系统、终端设备四部分组成。

（一）管理中心

管理中心分两个部分，一是配电管理主站系统部分，二是配电监控监测终端设备部分。两个部分共同完成对配电网及各 FTu、CCU、TTu 的监视、管理、分析、控制及对各类电量及非电量信息的采集、转发以及主站控制指令的接收、执行等任务。

（二）管理主站

配电网管理主站是整个配电网自动化系统监视、分析、控制和管理的中心，由硬件和软件两个系统组成。硬件系统主要有处理服务器、管理工作站、GIS 工作站、调度工作站、通信前置机、GPS 对时设备等，软件系统由 GIS 平台、数据库平台、网络服务器、人机交互界面等组成。

（三）通信系统

通信系统是配电网自动化系统中重要的部分。配电网运行数据的采集及主站指令下发、运行状态的监视、优化控制和管理等均通过具备双向通信能力的通信系统来实现。中心基站至 FTU 和CCU 之间采用无线通信和 CCU 至 TTU 之间采用双绞通信电缆通信，是通信网两个最基本的方式。

（四）终端设备

配电网自动化系统的终端设备运行于户外自然环境中，安装地点分散又互为关联，为保证整个系统的稳定运行，对其在可靠性方面的要求很高。在设备选型上，尽可能选择技术先进、有成熟运行经验、高可靠性、免维护或少维修的产品。

配电网自动化技术分析

本文将以 CSDA 为例，进行配电网自动化的技术分析。

（一）CSDA 的技术架构

根据国内电网的运行特点及实际需求，自主研发了CSDA系统，该系统的计算机网络共分为 4 级，主要包括 SCADA（数据采集与控制）、DMS（侧需求管理系统）、GIS（地理信息系统）、区域工作站、通信系统、远方终端等部分。其技术特点主要有四方面：

一是通过对数字载波原理的发展，研发出网络化配电数字载波通信技术（NDLC），引进了DSP、现场总线等技术；

二是选择先进的智能化算法——配电自动化终端（FTU），使得 DAS 系统的抗干扰能力大为增强，稳定性和精度均有所提高；

三是为破解小电流接地的制约，研制出小电流接地智能架构；

四是通过引入标准化主站支持系统，达到了开关技术的智能化。

（二）CSDA 配电中心技术分析

CSDA 配电中心由多台计算机构成全分布式体系结构，其软件设计在技术上的优点主要体现在以下六个方面：

一是面向大对象的宏观设计，所建立的配电网模型和数据库、所生成的网络拓扑关系和接线图都非常清晰，方便了扩充功能和连接 EMS、MIS 系统；

二是在实时数据库上选择了核心设计；

三是采取了消息驱动机制；

四是运用了控件、多媒体等先进技术；

五是所采取的前置通信设计为该系统所独创；

六是在软件的设计理念上选择了跨平台式的完全开放技术。

（三）数据采集与监控系统技术分析

该系统（简称 SCADA）是配电自动化的核心组成部件，其作用是在系统监控屏幕上显示电网各站的数据，及时为调度员提供准确的数据信息，帮助调度员快速准确的实现对系统的调度。SCADA 的技术特点主要包括三方面：

一是采取配电自动化终端（FTU）智能化算法，使得 DAS 系统的抗干扰能力大为增强，稳定性和精度均有所提高；

二是创造性地设计出小电流接地智能架构，破除了小电流接地的制约；

三是通过引入标准化主站支持系统，达到了开关技术的智能化。

（四）光纤通信技术技术分析

1、自承式光缆

当前电力通信领域中ADSS 是应用比较成熟与广泛的一种产品，这类光缆有很强的抗张能力，可直接挂于2电力杆塔间，跨度最大能在1km 左右，常见的24 芯自承式光缆具有以下特点：自承式光缆应用的是非金属材料，光缆口径小、重量轻、绝缘性能良好、抗拉强度大，线膨胀系数较小，适应温度范围比较广；和 OPGW 光缆相比，自承式光缆不需要依附于地线或者电力线，能独立的架设在杆塔上，故可实现带电作业施工；应用自承式光缆的通信线路和电力线路更成体系，维护较为方便；光缆内有芳纶丝缠绕，这样 ADSS 光缆就会有较好的防抢弹与抗张力的性质。

2、光纤环网

同步数字体系是世界通信领域在传输技术发展中的一项关键突破应用。SDH 光纤环网应用的是统一网关管理系统，应用了光纤信道完成多个节点（即网元）之间的同步信息传输、分叉、复用以及交叉连接等网络。光纤环网中节点之间应用的世界统一的网络节点接口 NNI，采用了标准化的信息结构，即同步转移模式（STM—N，N=1，4，16，25……）。STM—N 应用的是块状帧结构，网络管理中的任一节点都应用了标准光接口，完成了各类厂家光路通信上的互联。光纤环网不仅在电力系统应用优势明显，且对于未来智能电网更多技术推广具有一定的技术支持。

配电网自动化技术应用中应注意的问题

（一）建立有效的硬件支持系统

用于市场预测的硬件支持系统：其功能是通过科学的收集数据，进而对数据同比、环比的增长趋势进行分析，较为准确地预测出用电地区在一定时期的电力负荷需求及其变化情况，同时预测出该地区各行业的电量在未来的分布情况。

用电管理修复系统：其功能是将用电管理通过网络信息系统进行监督与修复，自动的对一些企业用电的异常变化进行及时的检测，并且启动相关报警系统，减少安全事故的发展，切实保障人民的生命财产的安全。同时杜绝许多人情关系造成的工作损失与浪费，使各类繁杂的数据更加准确，大大地提高工作效率和服务质量。

（二）加强配电网的自我诊断功能的构建

配电网的自动化技术是指在电力输送的过程中，通过利用计算机技术、电子技术、通讯技术对电力输送的待测参数进行输入、处理、检测、显示、记录或调控的设备。为了使电力企业在任何时刻、任何地点都能准确地了解、记录、检测、修复电力输送过程中产生的问题，并对其中可能出现的问题及时进行控制、处理，以保证供电过程顺利、高效的完成，利用自动化的配电技术就实现了信息远距离传送和数据处理的问题，使得电力企业在无人操作的情况下也能自动地完成对设备运行情况的监视及故障隔离。

（三）重视关键技术，强化远方监控的功能

重点研究 DMS 电力系统，在配电自动化系统中，不但研究信息一体化，还要研究配电信息引擎的实时制，在 IEC61970CIM 和 IEC61968UIB 系统支持互联模拟的同时，还需要满足电力二次系统网络安全框架顺利运行。要加强突破远方通讯的关键技术，要 RTU 符合配电网使用，强化误码率小、功能强、速度快的分布式分散式通讯特点。

结语

综上，随着社会进一步的发展，配电网自动化技术在电力市场及用电水平提高的状况下，将会得到进一步提升。配电网自动化更是建设电网工程中的重中之重，为了电力供应更加稳定、可靠、高效，需要不断探究优化配电网自动化技术，这是一个复杂、庞大的工程，需要统筹规划、循序渐进，进而最终实现供电系统的全面自动化。

参考文献

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