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摘要 随着北京城区配电网自动化系统建设和运行的日趋成熟，发扬其示范性将配网自动化系统广泛应用到北京市区的各个区域成为必然趋势。本文在总结配电网自动化改造与建设意义、目标和原则的基础上，提出了适宜中低负荷区域实际情况的配电网自动化系统功能配置和实施策略，并就配电网自动化方案选择进行了分析，提出系统规划要与区域经济和电力发展水平保持一致，既要保证自动化系统在技术上具有可行性和扩展性，又要保证自动化系统实施的经济性。
关键词 配电；自动化；规划
中图分类号 TM715 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0102-02
1 城市中低负荷区域建设配电自动化的意义
随着电力市场和信息技术的快速发展，电力客户对供电服务质量和供电可靠性的要求越来越高，开展配电网自动化系统建设是供电企业的必然需求。而随着北京城区配电网自动化系统建设和运行的日趋成熟，将配网自动化系统广泛应用到北京市区的各个区域，不断推进配网自动化的先进性、可靠性和示范性成为必然趋势。由于地区功能定位的不同，相对于高负荷密度的城市中心区，北京市目前也分布着多个中低负荷区域，其配网的设备状况和技术水平、自动化程度、运行和设备维护管理水平与主网都存在较大差距，迫切需要进行提高。通过在这些区域实施配电自动化系统，可以实现配网实时监控以及故障的及时定位、隔离和自动恢复供电，减少停电时间、提高供电可靠性，是提高企业配电网管理水平，改善供电企业形象的重要一环。通过配电自动化的实施，优化配网的运行方式，整合配网的相关信息，提高供电服务质量，从而达到提高配电网运行管理水平的目的。
2 城市中低负荷区域建设配电自动化的的目标
城市中低负荷区域通过配电自动化工作的开展，希望可以达到以下目的：
1）提高配电网可靠性，减少用户停电时间：故障恢复时间由几小时缩短为几分钟；减少停电面积；完善配网设备运行状态自动化管理，合理安排检修计划，减少停电时间；取得电源支持，使更多的用户有可能获得多个电源支持，为正常和事故状态下转移负荷提供条件。
2）降低配网网损，优化运行方式，提高功率因素
3）实现配电管理自动化，对多项管理过程提供完整的信息支持，改善供电企业服务质量。
4）简化配网的结构及减少一次投资，充分合理利用能源，减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行。
5）提高劳动生产率。减少供电部门到达现场处理故障的时间和作业工作量，为供电部门在运行可靠性、用电经济分析、合理负荷转移、城网优化分析、运行成本降低等方面提供完整的技术手段和技术支持。对配网进行实时监控，动态管理配网。提高整个配网的管理水平和计算机应用水平，提高工作效率，实现“减人增效”。为电力市场改革打下良好的技术基础。
3 城市中低负荷区域建设配电自动化的原则
从技术上看，配电自动化系统仍处于发展之中，中低负荷区域实现配电自动化应充分考虑本地区社会经济的发展水平，根据配电网的实际情况及远景规划，在经济能力能够承受的范围内，分阶段投资和分阶段实施配电自动化，并使各配电自动化子系统最终构成一个健全的配电自动化大系统。分阶段建设配电网自动化系统，初期规划应有一个总体考虑，为配电自动化制定一个可行的设计原则，综合考虑配电网的网络分布、通信手段、投资成本等因素，合理规划整个系统，分步实施，其基本原则如下。
1）可靠性原则。系统的软、硬件都要求技术上相对成熟、运行稳定、安全可靠；整个系统在数据采集与控制操作的实时性、信息管理的完整性应满足可靠性要求；并且计算机网络具有安全保护措施和防病毒措施。
2）资源利用和信息共享原则。作为配电网自动化系统的基础，数据采集通信系统信道的选用，应根据通信规划、现有通信条件、配电自动化及管理系统的需求，按分层配置、资源共享的原则予以确定，充分利用已有的调度通信网络，减少投资成本。
3）简化原则。在不影响功能需求的前提下，配电网一、二次设备尽量简化，以减少投资，因地、因网制宜。配电自动化系统设计应在配电网络规划的基础上，根据当地的实际供电条件、供电水平、电网结构和用户性质，因地制宜地选择配电自动化技术方案及设备类型。
4）可扩充原则。配电自动化系统的上层是一个开放式平台，终端是积木式结构。对于配电线路间暂时不具备网络互连条件，但具有配电自动化发展潜力的配电网区域，仍可以按照配电自动化目标进行规划，不断创造条件分步扩充，最终建立整个配电自动化系统。
4 城市中低负荷区域配电自动化功能配置
中低负荷区域配电自动化可以对整个区域内的配电网进行监控，实现DA及基本应用，通过配电自动化系统与其他自动化系统的数据交换实现配网运行状态信息的充分共享。中低负荷区域配电自动化系统着重实现配电SCADA功能、配网故障检测分析处理功能（DA）、WEB浏览服务功能以及与其它自动化系统数据通信功能等。
4.1 配电自动化主站功能配置
配电自动化主站系统是对配电网进行运行监控的平台，应首先实现配电SCADA功能；再根据配电网架结构及开关功能配置情况，配置故障自动处理功能；随着配电网覆盖面的扩大和基础数据的积累，还可逐渐扩展高级应用分析功能。
1）配电SCADA功能实时检测配电网运行工况，是配电网自动化系统的基本功能，主要应包括：数据采集、数据处理、遥控、事项及告警处理、数据管理、报表管理、WEB浏览服务、系统管理以及打印服务等。
2）配电故障自动处理功能包括故障定位、隔离及恢复非故障区段供电三个环节。主站系统应能根据各配电终端采集的故障信息自动定位故障区段，给出故障隔离和恢复供电方案，并能自动执行。
3）配电高级应用功能包括状态估计、潮流计算、短路电流计算、网络优化、负荷预测及仿真培训等功能模块，应根据配电网自动化系统的进展情况，随着配电网信息和数据量的积累，分阶段逐步扩展。 4.2 配电自动化开关功能配置
为达到配电网自动化的目的，应根据供电区域特点和配电运行管理需求，为各类开关配置经济实用的自动化功能。
1）对于电缆线路联络开关及环网开关，应配置三遥功能，在环网线路发生故障时，能自动定位并隔离故障区段，恢复非故障区域的供电，缩短其停电时间；对于电缆线路分支开关，可根据开关具体条件配置两遥或一遥功能。
2）对于架空线路联络开关和环网开关，宜设置具有就地分合闸操作功能的自动化终端，同时配置两遥功能，满足主站系统监测需求。
3）对于架空分支线路开关，宜设置具有保护功能的自动化终端，并配置两遥功能，在分支线路发生故障时，能立即切除故障分支线路，使主干线路的正常供电不受影响。
4）对于没有安装开关的电缆及架空线重要位置，可采用能够采集故障信号的简易监测终端，并配置一遥功能，实现故障信号的远传。
5 城市中低负荷区域配电自动化的建设改造方案
5.1 配电自动化的实施方式
1）配电自动化主站系统应具备全部基本功能，并随需求发展分阶段逐步开发应用扩展功能。
2）采用重合器方式与全自动方式相结合的馈线自动化实现模式。
3）实行先架空网后电缆网的自动化实施步骤。
4）架空线路联络开关依照实现遥控、遥测、遥信功能进行配置。
5）开关站均依照实现遥控、遥测、遥信功能进行配置。
6）新增电缆网站点可依一、二类区域模式配置。
7）对柱上变压器由自动化终端采集运行数据并进行自动无功补偿。
8）在架空网、多分段多联络电缆网应充分运用用户分界负荷开关。
9）为降低对重要用户的影响，对于带重要用户的线路，该线路上的其它用户优先安装用户分界负荷开关。
5.2 配网设备的选择与改造
在配电自动化实施对象的过程中，由于区域内开闭站、配电室以及柱上开关等配网相关设备数量较大，所以实施的对象也需要一个选择的过程，今后实施配网自动化，应优先考虑架空线路，随后是开闭站、配电室、电缆分界室、柱上开关。这是因为10 kV配网的故障多集中在架空线路。
1）架空网设备改造。根据架空线路的特点（易遭雷击、风雨等灾害天气影响、易遭外力破坏、故障率高，尤其是接地故障多，通信可靠性较差等），推荐采用具有就地故障处理功能的电压—时间性自动化设备进行改造，同时通过通信实现三遥功能。
2）开闭站的改造。开闭站一般处于重要地区和枢纽位置，大多数随城市建设配套而建，同时开闭站所供负荷占地区负荷较大比例，它相比于配电室和柱上开关其数量较少，但其包含的配网信息较多，属于“关键的少数”。并且，开闭站中的配电终端多在室内运行，不容易出现故障。开闭站实施配网自动化，原则上只接入一次，保护设备具备条件的站点，不为了实施配网自动化而进行一次设备或者保护的改造。
考虑到中心区以外配电自动化的开闭站大多具备综合测控微机保护装置但没有管理机，为了实现自动化功能，需要加装保护管理机或者开关站测控终端（DTU），加装通信协议转换模块，实现遥信和遥测数据的上传；具备开关的远方遥控功能；敷设到就近变电站的光缆，为数据的传输提供通道；另外，还需在开闭站加装光端机等通信传输设备。
3）配电室的改造。配电室实现自动化的思路是：配电室加装FTU装置，采集环网柜故障信号，开关位置信号按母线合发，遥测采用越限报警方式，实现遥信和遥测功能。考虑到资金和现场条件，配电室自动化信息的上传可采用无线方式。
5.3 通信自动化方案
配电自动化系统需要借助于有效的通信手段，将配网主站系统的控制命令准确地传送到为数众多的远方配电终端，并且将反映远方配电终端设备运行情况的数据信息收集到控制中心。应用于配电自动化系统的通信设备工作环境恶劣，分布广泛，数量众多，系统复杂，因此对通信方式主要应考虑可靠性、实时性、安全性、可扩展性、可管理性、设备自身的监控性及建设费用等多方面的因素，因地制宜，选择合适的通信方式，保证配电自动化的正常运行。
目前，应用于配电自动化终端的通信方式主要有光纤、电缆屏蔽层载波及无线公网3种。对于具有预埋光缆或预留光缆通信管道的城区，建议配电自动化终端与通信子站之间以光纤通信方式为主。为了便于组网和运行管理，宜采用工业光纤以太网交换设备。电缆屏蔽层载波通信可作为辅助通信方式，用于需要采用专线通信又无法敷设光缆的配电自动化终端设备。由于无线公网通信只适用于配电自动化终端单向传送采集数据，因此，对于仅实现一遥和两遥功能的配电自动化终端可采用该通信方式直接与配电自动化主站通信。通信子站可充分利用电力调度数据网或2 M专用网络，实现与配网主站的通信。
6 结束语
配电自动化系统是提高电力供应商和用户经济效益的重要手段，应遵循实用性、可行性、可发展性的原则，有效地完成各项功能的集成，并实现资源共用、信息共享。配电自动化在向综合集成化方向发展的同时，也应该因地制宜，发展一些小型化的自动化系统，为配电运行管理和电力市场服务。目前，配电网自动化正经历两个转变：一是由多岛自动化向开放式、综合集成的方向发展；二是电力市场的兴起与实施，对电能表及配电管理软硬件提出了新的要求。城市中低负荷区域在进行配电网自动化系统实施时应兼顾其技术先进性及可扩展性。
参考文献
[1]Q/CSG 10703-2009.110 kV及以下配电网装备技术导则[M].
[2]吴国良，张宪法.配电网自动化系统应用枝术问答[M].中国电力出版社，2005.
[3]DL/T 814-2002.配电自动化系统功能规范[M].
[4]郑伟明.谈谈配电自动化建设及使用中的几种通信方式[M].广东科技，2008，189.
关键词 配电；自动化；规划
中图分类号 TM715 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0102-02
1 城市中低负荷区域建设配电自动化的意义
随着电力市场和信息技术的快速发展，电力客户对供电服务质量和供电可靠性的要求越来越高，开展配电网自动化系统建设是供电企业的必然需求。而随着北京城区配电网自动化系统建设和运行的日趋成熟，将配网自动化系统广泛应用到北京市区的各个区域，不断推进配网自动化的先进性、可靠性和示范性成为必然趋势。由于地区功能定位的不同，相对于高负荷密度的城市中心区，北京市目前也分布着多个中低负荷区域，其配网的设备状况和技术水平、自动化程度、运行和设备维护管理水平与主网都存在较大差距，迫切需要进行提高。通过在这些区域实施配电自动化系统，可以实现配网实时监控以及故障的及时定位、隔离和自动恢复供电，减少停电时间、提高供电可靠性，是提高企业配电网管理水平，改善供电企业形象的重要一环。通过配电自动化的实施，优化配网的运行方式，整合配网的相关信息，提高供电服务质量，从而达到提高配电网运行管理水平的目的。
2 城市中低负荷区域建设配电自动化的的目标
城市中低负荷区域通过配电自动化工作的开展，希望可以达到以下目的：
1）提高配电网可靠性，减少用户停电时间：故障恢复时间由几小时缩短为几分钟；减少停电面积；完善配网设备运行状态自动化管理，合理安排检修计划，减少停电时间；取得电源支持，使更多的用户有可能获得多个电源支持，为正常和事故状态下转移负荷提供条件。
2）降低配网网损，优化运行方式，提高功率因素
3）实现配电管理自动化，对多项管理过程提供完整的信息支持，改善供电企业服务质量。
4）简化配网的结构及减少一次投资，充分合理利用能源，减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行。
5）提高劳动生产率。减少供电部门到达现场处理故障的时间和作业工作量，为供电部门在运行可靠性、用电经济分析、合理负荷转移、城网优化分析、运行成本降低等方面提供完整的技术手段和技术支持。对配网进行实时监控，动态管理配网。提高整个配网的管理水平和计算机应用水平，提高工作效率，实现“减人增效”。为电力市场改革打下良好的技术基础。
3 城市中低负荷区域建设配电自动化的原则
从技术上看，配电自动化系统仍处于发展之中，中低负荷区域实现配电自动化应充分考虑本地区社会经济的发展水平，根据配电网的实际情况及远景规划，在经济能力能够承受的范围内，分阶段投资和分阶段实施配电自动化，并使各配电自动化子系统最终构成一个健全的配电自动化大系统。分阶段建设配电网自动化系统，初期规划应有一个总体考虑，为配电自动化制定一个可行的设计原则，综合考虑配电网的网络分布、通信手段、投资成本等因素，合理规划整个系统，分步实施，其基本原则如下。
1）可靠性原则。系统的软、硬件都要求技术上相对成熟、运行稳定、安全可靠；整个系统在数据采集与控制操作的实时性、信息管理的完整性应满足可靠性要求；并且计算机网络具有安全保护措施和防病毒措施。
2）资源利用和信息共享原则。作为配电网自动化系统的基础，数据采集通信系统信道的选用，应根据通信规划、现有通信条件、配电自动化及管理系统的需求，按分层配置、资源共享的原则予以确定，充分利用已有的调度通信网络，减少投资成本。
3）简化原则。在不影响功能需求的前提下，配电网一、二次设备尽量简化，以减少投资，因地、因网制宜。配电自动化系统设计应在配电网络规划的基础上，根据当地的实际供电条件、供电水平、电网结构和用户性质，因地制宜地选择配电自动化技术方案及设备类型。
4）可扩充原则。配电自动化系统的上层是一个开放式平台，终端是积木式结构。对于配电线路间暂时不具备网络互连条件，但具有配电自动化发展潜力的配电网区域，仍可以按照配电自动化目标进行规划，不断创造条件分步扩充，最终建立整个配电自动化系统。
4 城市中低负荷区域配电自动化功能配置
中低负荷区域配电自动化可以对整个区域内的配电网进行监控，实现DA及基本应用，通过配电自动化系统与其他自动化系统的数据交换实现配网运行状态信息的充分共享。中低负荷区域配电自动化系统着重实现配电SCADA功能、配网故障检测分析处理功能（DA）、WEB浏览服务功能以及与其它自动化系统数据通信功能等。
4.1 配电自动化主站功能配置
配电自动化主站系统是对配电网进行运行监控的平台，应首先实现配电SCADA功能；再根据配电网架结构及开关功能配置情况，配置故障自动处理功能；随着配电网覆盖面的扩大和基础数据的积累，还可逐渐扩展高级应用分析功能。
1）配电SCADA功能实时检测配电网运行工况，是配电网自动化系统的基本功能，主要应包括：数据采集、数据处理、遥控、事项及告警处理、数据管理、报表管理、WEB浏览服务、系统管理以及打印服务等。
2）配电故障自动处理功能包括故障定位、隔离及恢复非故障区段供电三个环节。主站系统应能根据各配电终端采集的故障信息自动定位故障区段，给出故障隔离和恢复供电方案，并能自动执行。
3）配电高级应用功能包括状态估计、潮流计算、短路电流计算、网络优化、负荷预测及仿真培训等功能模块，应根据配电网自动化系统的进展情况，随着配电网信息和数据量的积累，分阶段逐步扩展。 4.2 配电自动化开关功能配置
为达到配电网自动化的目的，应根据供电区域特点和配电运行管理需求，为各类开关配置经济实用的自动化功能。
1）对于电缆线路联络开关及环网开关，应配置三遥功能，在环网线路发生故障时，能自动定位并隔离故障区段，恢复非故障区域的供电，缩短其停电时间；对于电缆线路分支开关，可根据开关具体条件配置两遥或一遥功能。
2）对于架空线路联络开关和环网开关，宜设置具有就地分合闸操作功能的自动化终端，同时配置两遥功能，满足主站系统监测需求。
3）对于架空分支线路开关，宜设置具有保护功能的自动化终端，并配置两遥功能，在分支线路发生故障时，能立即切除故障分支线路，使主干线路的正常供电不受影响。
4）对于没有安装开关的电缆及架空线重要位置，可采用能够采集故障信号的简易监测终端，并配置一遥功能，实现故障信号的远传。
5 城市中低负荷区域配电自动化的建设改造方案
5.1 配电自动化的实施方式
1）配电自动化主站系统应具备全部基本功能，并随需求发展分阶段逐步开发应用扩展功能。
2）采用重合器方式与全自动方式相结合的馈线自动化实现模式。
3）实行先架空网后电缆网的自动化实施步骤。
4）架空线路联络开关依照实现遥控、遥测、遥信功能进行配置。
5）开关站均依照实现遥控、遥测、遥信功能进行配置。
6）新增电缆网站点可依一、二类区域模式配置。
7）对柱上变压器由自动化终端采集运行数据并进行自动无功补偿。
8）在架空网、多分段多联络电缆网应充分运用用户分界负荷开关。
9）为降低对重要用户的影响，对于带重要用户的线路，该线路上的其它用户优先安装用户分界负荷开关。
5.2 配网设备的选择与改造
在配电自动化实施对象的过程中，由于区域内开闭站、配电室以及柱上开关等配网相关设备数量较大，所以实施的对象也需要一个选择的过程，今后实施配网自动化，应优先考虑架空线路，随后是开闭站、配电室、电缆分界室、柱上开关。这是因为10 kV配网的故障多集中在架空线路。
1）架空网设备改造。根据架空线路的特点（易遭雷击、风雨等灾害天气影响、易遭外力破坏、故障率高，尤其是接地故障多，通信可靠性较差等），推荐采用具有就地故障处理功能的电压—时间性自动化设备进行改造，同时通过通信实现三遥功能。
2）开闭站的改造。开闭站一般处于重要地区和枢纽位置，大多数随城市建设配套而建，同时开闭站所供负荷占地区负荷较大比例，它相比于配电室和柱上开关其数量较少，但其包含的配网信息较多，属于“关键的少数”。并且，开闭站中的配电终端多在室内运行，不容易出现故障。开闭站实施配网自动化，原则上只接入一次，保护设备具备条件的站点，不为了实施配网自动化而进行一次设备或者保护的改造。
考虑到中心区以外配电自动化的开闭站大多具备综合测控微机保护装置但没有管理机，为了实现自动化功能，需要加装保护管理机或者开关站测控终端（DTU），加装通信协议转换模块，实现遥信和遥测数据的上传；具备开关的远方遥控功能；敷设到就近变电站的光缆，为数据的传输提供通道；另外，还需在开闭站加装光端机等通信传输设备。
3）配电室的改造。配电室实现自动化的思路是：配电室加装FTU装置，采集环网柜故障信号，开关位置信号按母线合发，遥测采用越限报警方式，实现遥信和遥测功能。考虑到资金和现场条件，配电室自动化信息的上传可采用无线方式。
5.3 通信自动化方案
配电自动化系统需要借助于有效的通信手段，将配网主站系统的控制命令准确地传送到为数众多的远方配电终端，并且将反映远方配电终端设备运行情况的数据信息收集到控制中心。应用于配电自动化系统的通信设备工作环境恶劣，分布广泛，数量众多，系统复杂，因此对通信方式主要应考虑可靠性、实时性、安全性、可扩展性、可管理性、设备自身的监控性及建设费用等多方面的因素，因地制宜，选择合适的通信方式，保证配电自动化的正常运行。
目前，应用于配电自动化终端的通信方式主要有光纤、电缆屏蔽层载波及无线公网3种。对于具有预埋光缆或预留光缆通信管道的城区，建议配电自动化终端与通信子站之间以光纤通信方式为主。为了便于组网和运行管理，宜采用工业光纤以太网交换设备。电缆屏蔽层载波通信可作为辅助通信方式，用于需要采用专线通信又无法敷设光缆的配电自动化终端设备。由于无线公网通信只适用于配电自动化终端单向传送采集数据，因此，对于仅实现一遥和两遥功能的配电自动化终端可采用该通信方式直接与配电自动化主站通信。通信子站可充分利用电力调度数据网或2 M专用网络，实现与配网主站的通信。
6 结束语
配电自动化系统是提高电力供应商和用户经济效益的重要手段，应遵循实用性、可行性、可发展性的原则，有效地完成各项功能的集成，并实现资源共用、信息共享。配电自动化在向综合集成化方向发展的同时，也应该因地制宜，发展一些小型化的自动化系统，为配电运行管理和电力市场服务。目前，配电网自动化正经历两个转变：一是由多岛自动化向开放式、综合集成的方向发展；二是电力市场的兴起与实施，对电能表及配电管理软硬件提出了新的要求。城市中低负荷区域在进行配电网自动化系统实施时应兼顾其技术先进性及可扩展性。
参考文献
[1]Q/CSG 10703-2009.110 kV及以下配电网装备技术导则[M].
[2]吴国良，张宪法.配电网自动化系统应用枝术问答[M].中国电力出版社，2005.
[3]DL/T 814-2002.配电自动化系统功能规范[M].
[4]郑伟明.谈谈配电自动化建设及使用中的几种通信方式[M].广东科技，2008，189.