1、配網(wǎng)自動化的體系結(jié)構(gòu)
(1)配網(wǎng)自動化的基本問題：
盡管我國的配電網(wǎng)自動化工作目前已進入試點實施階段，但對于配電自動化的認(rèn)識仍然眾說紛紜，下面僅對配網(wǎng)自動化的概念、目標(biāo)、范圍闡述本文的觀點：
a．概念：配電網(wǎng)自動化首先表現(xiàn)為一種集成化自動化系統(tǒng)，它在在線(實時)狀態(tài)下，能夠監(jiān)控、協(xié)調(diào)、管理配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)設(shè)備與整個配電網(wǎng)優(yōu)化運行。
b．目標(biāo)：提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量和提高運行管理效率(經(jīng)濟運行)。
c．范圍：以10kV干線饋線自動化為主，覆蓋了400V低壓配電臺區(qū)自動化，延伸到用戶集中抄表系統(tǒng)。
(2)配網(wǎng)自動化的體系結(jié)構(gòu)：
配網(wǎng)自動化是一項系統(tǒng)工程，完整的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)包含了四個主要環(huán)節(jié)：供電網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主站網(wǎng)絡(luò)。目前存在的誤區(qū)之一：過分強調(diào)自動化及軟件功能，忽略電網(wǎng)的根本需求。
(3)實施配網(wǎng)自動化的技術(shù)原則：
a．可靠性原則：實施配網(wǎng)自動化的首要目標(biāo)是提高配電網(wǎng)的供電可靠性，實現(xiàn)高度可靠的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要遵循以下原則：①具有可靠的電源點(雙電源進線、備自投、變電所自動化)。②具有可靠的配電網(wǎng)網(wǎng)架(規(guī)劃、布局、線路)。③具有可靠的設(shè)備(一次智能化開關(guān)、二次戶外FTU、TTU)。④具有可靠的通信系統(tǒng)(通信介質(zhì)、設(shè)備)。⑤具有可靠的主站系統(tǒng)(計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò))。
b．分散性原則：①由于配電網(wǎng)的地域分布性特點，建立配網(wǎng)自動化系統(tǒng)希望功能分散、危險分散，采用具有智能的一次設(shè)備(如重合器)，故障就地解決。對于縣級規(guī)模的配電網(wǎng)，復(fù)雜性并不高，提高可靠性供電，通常雙電源即能滿足實際要求，推薦重合器方案，并且在10kV干線適當(dāng)配置開關(guān)數(shù)量，使保護配合能夠?qū)崿F(xiàn)。②為進一步提高整體系統(tǒng)的安全可靠性，主站軟件功能分散，以SCADA為主體的實時監(jiān)控功能獨立運行，以GIS(地理信息系統(tǒng))為主體的在線管理功能獨立運行，電網(wǎng)分析計算功能獨立運行，各功能間內(nèi)核(數(shù)據(jù)庫、微內(nèi)核調(diào)度等)一體化設(shè)計，保證信息的可靠、高效、優(yōu)質(zhì)共享。
在實施配網(wǎng)自動化工程中，存在著另一誤區(qū)：以GIS代SCADA(如ARCINFO)，實時處理圖形，增加了計算機工作負(fù)擔(dān)，人為地降低了系統(tǒng)安全可靠性。以提高供電可靠性為第一目標(biāo)的架空網(wǎng)，SCADA實時監(jiān)控為重點，確保主站信息處理及時，GIS在線管理為次；而以運行管理為主要目標(biāo)的電纜網(wǎng)，應(yīng)區(qū)別對待。
2、配網(wǎng)自動化的實現(xiàn)技術(shù)
(1)供電方式及一次設(shè)備：
受地域與經(jīng)濟發(fā)展因素的影響，我國的配電網(wǎng)在管理上劃分為城市電網(wǎng)(大中城市)與農(nóng)村電網(wǎng)(鄉(xiāng)村、縣城)，城市電網(wǎng)以電纜網(wǎng)方式為主，農(nóng)村電網(wǎng)以架空線方式為主。
配電網(wǎng)的供電方式由電源點、線路開關(guān)設(shè)備、網(wǎng)架(線路聯(lián)結(jié))三部分決定，電源點、網(wǎng)架的不同方式組合，架構(gòu)了多種多樣的供電方式，如單電源輻射狀供電、雙(多)電源互備供電、雙(多)電源環(huán)網(wǎng)供電、網(wǎng)格狀供電等，而線路開關(guān)設(shè)備如環(huán)網(wǎng)柜、重合器、分段器、斷路器、負(fù)荷開關(guān)等提供了功能各異的供電配合方案。城市電纜網(wǎng)多采用環(huán)網(wǎng)柜(配負(fù)荷開關(guān)、真空斷路器、SF6斷路器等)作為配電線路主設(shè)備，農(nóng)電架空線網(wǎng)多采用重合器、分段器、斷路器、負(fù)荷開關(guān)等作為配電線路主設(shè)備。
以線路開關(guān)設(shè)備區(qū)分的供電方案主要有：電纜環(huán)網(wǎng)柜方案、架空重合器方案、分段器(自動配電開關(guān))方案、斷路器方案、負(fù)荷開關(guān)方案等。限于篇幅，本文不再仔細(xì)比較各方案的優(yōu)劣，下面僅說明幾個重要問題：
①評價架空網(wǎng)配網(wǎng)自動化供電方案優(yōu)劣的首要依據(jù)是供電可靠性，包括故障下停電范圍、停電次數(shù)、停電時間、恢復(fù)供電時間。
②在架空線網(wǎng)中，重合器方案具有現(xiàn)實的和技術(shù)的優(yōu)點：實際中，架空線路故障的80%是瞬間故障，采用重合器隔離瞬間故障，能大幅度提高供電可靠性；由于強電的危險性，線路發(fā)生故障時，希望現(xiàn)場問題就地解決，不宜擴大，減少人為復(fù)雜化；重合器的智能化程度高，使供電網(wǎng)絡(luò)能獨立運行，不依賴于通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng)，同時可以統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施；由于故障多發(fā)生在分支線低壓臺區(qū)，支線可以用智能分段器與干線重合器保護配合。
③縣級城市配電網(wǎng)的特點是架空線網(wǎng)、供電半徑在5km以內(nèi)，推薦雙電源環(huán)網(wǎng)供電，并采用三開關(guān)四分段重合器方案。
④無論是依靠智能開關(guān)設(shè)備保護配合隔離故障還是通過通信、主站軟件隔離故障，均希望簡化電網(wǎng)聯(lián)結(jié)的復(fù)雜性，對一般的城區(qū)和農(nóng)網(wǎng)，采用雙電源環(huán)網(wǎng)供電，完全能滿足用戶的供電可靠性要求。
(2)遠(yuǎn)動系統(tǒng)及二次設(shè)備：
配電自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)動主要實現(xiàn)FTU、TTU對線路開關(guān)、配電臺區(qū)(變壓器)的監(jiān)控。遠(yuǎn)動系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性功能主要包括保護動作、環(huán)網(wǎng)控制、遠(yuǎn)方控制、就地手動等四方面。配電自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要問題是線路電源(儀表與操作電源)和傳輸規(guī)約，設(shè)計適用于戶外環(huán)境的、可靠的不間斷電源是實現(xiàn)配電自動化的一個難題。由于配電線路設(shè)備的地理分布性，目前變電所采用的CDT、POLLING規(guī)約，均不適用于配電自動化系統(tǒng)，新的101規(guī)約得到了一定程度的應(yīng)用，它能否作為配電自動化遠(yuǎn)動傳輸標(biāo)準(zhǔn)，尚難評定，目前IEC正在制定新的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
(3)通信方案及設(shè)備：
配電自動化的通信方案包括主站對子站、主站對現(xiàn)場單元、子站對現(xiàn)場單元、子站之間、現(xiàn)場單元之間的通信等廣義的范圍。目前實施的完整配電自動化試點工程系統(tǒng)的通信方案指主站對子站、主站對現(xiàn)場單元的通信。通信是配電網(wǎng)自動化的一個重點和難點，區(qū)域不同、條件不同，通信方案也多種多樣：光纖、電力載波、有線電纜、微波、擴頻等，但總的來看，采用混合通信方案是比較符合實際的原則，通信干線(指10kV線路)用光纖(城市供電半徑較短，同樣有較好的性能價格比)，支線(指低壓配電臺區(qū))采用別的通信方式(根據(jù)距離干線遠(yuǎn)近、傳輸要求高低決定)，遠(yuǎn)距離孤立點采用無線傳輸。
需要說明的是，配網(wǎng)自動化光纖通信通常傳輸一路數(shù)據(jù)，帶寬在幾十K即可，需采用專用光端機。配電載波技術(shù)是有著巨大前景的配電網(wǎng)通信技術(shù)，目前尚未達(dá)到實用化。
(4)主站網(wǎng)絡(luò)與軟件功能：
配電網(wǎng)自動化的主站功能包括SCADA實時監(jiān)控、GIS(地理信息系統(tǒng))在線管理、電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析等，主站框架要突破傳統(tǒng)的單一調(diào)度自動化系統(tǒng)C/S模式，以P-P-C/S-B/S一體化架構(gòu)，充分體現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)的管控一體的綜合集成系統(tǒng)特點，計算機網(wǎng)絡(luò)與軟件平臺技術(shù)充分體現(xiàn)功能與開放，并提供與異構(gòu)系統(tǒng)跨平臺接口，與調(diào)度、負(fù)控、MIS、CIS等自動化子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。
從供電局的實際需要和發(fā)展需求出發(fā)，目前的配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)配(網(wǎng))調(diào)(度)合一的設(shè)計，技術(shù)上統(tǒng)一平臺，管理上易于維護(考慮到尤其是縣級供電局自動化技術(shù)力量不足的實際困難)，經(jīng)濟上節(jié)約資金(包括節(jié)約建設(shè)資金和維護費用)，同時也奠定了將來電力企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。在做法上，重視已有的調(diào)度自動化的升級改造與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮，新上調(diào)度自動化與建設(shè)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一考慮。
需要說明的是，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控與管理一體化，在技術(shù)上體現(xiàn)在信息的高效共享，而不僅是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的松散聯(lián)網(wǎng)。GIS應(yīng)與CIS、CRM管理密切結(jié)合，設(shè)計要分布式、網(wǎng)絡(luò)化，引入GPS定位系統(tǒng)，提高供用電維護、檢修等自動化水平，提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
3、實施模式
為提高配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的效率、降低技術(shù)難度，依據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模的大小，配網(wǎng)自動化的實施模式主要區(qū)分為縣級城市、大中城市兩種情況：縣級城市等小規(guī)模配電網(wǎng)可以集中管控，一個配網(wǎng)主站、一級通信網(wǎng)絡(luò)；而對大中城市，以小區(qū)化建設(shè)，類似調(diào)度自動化方式，以小區(qū)設(shè)備群為單元，實施"單元化終端-分布式結(jié)構(gòu)-分層網(wǎng)絡(luò)-功能集成-多級管控"的配電調(diào)度系統(tǒng)模式，解決信息瓶頸，提高系統(tǒng)總體監(jiān)控/管理效率。
4、突出的問題
(1)戶外運行：配電線路設(shè)備的戶外運行環(huán)境，對開關(guān)主設(shè)備、遠(yuǎn)動設(shè)備、通信終端設(shè)備等提出了更高的要求，主要是保證溫度、濕度、抗凝露、抗老化、抗風(fēng)沙等指標(biāo)，在開關(guān)的外絕緣材料、電子設(shè)備的設(shè)計、元器件篩選等方面特殊考慮。
(2)通信可靠性：配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著實時監(jiān)控配電網(wǎng)安全可靠運行的職能，電網(wǎng)的供電可靠性首先由供電方案決定，在線路開關(guān)的自動化、智能化程度較低的配電網(wǎng)中，整個系統(tǒng)性能對主站與通信的依賴性強，而配電網(wǎng)的廣域地理分布性，使通信傳輸?shù)目煽啃猿蔀榻ㄔO(shè)可靠的配電網(wǎng)自動化的難點之一。對于供電網(wǎng)絡(luò)采用重合器方案，解決了對通信的強依賴性問題。
(3)電源：配電線路上的電源用于提供開關(guān)、監(jiān)控單元的工作動力，其來源有二：在線路正常供電條件下，由電源變壓器從線路取電；線路失電時，啟動后備電源(UPS)供電，對于操作開關(guān)的大電流可通過大電容儲能放電提供動力。存在的難題是不間斷電源(UPS)戶外運行問題，尤其高低溫對蓄電池工作的影響。