配電自動化專業科技論文
配電是在消費電能地區之內將電力分配至使用者的分配手段，並直接為使用者服務。下面是小編精心推薦的，希望你能有所感觸!
篇一
配電自動化技術綜述
摘要：隨著社會經濟與科學技術的高速發展和現代化的逐步推進，社會對電能質量和供電可靠性提出越來越高的要求。文章針對當前配電網現狀，參考國外配電自動化系統的實施經驗，總結了當前配電自動化技術的特點和難點，並對系統的結構、工作原理、各具體環節的功能進行了詳細描述。
關鍵詞：配電自動化;配電網;通訊系統;FTU終端
一、概述
電力系統由輸電網和配電網構成。配電網將由高壓輸電網得到的電能通過配電線路、配電變電站、變電所等分配到用電單位，在電力傳輸的過程中起著極其重要的作用。輸電與配電簡稱輸配電，是電力系統中發電廠***生產者***與電力使用者***消費者***之間傳輸電能和分配電能的環節。輸電與配電互相銜接，主要功能各有不同。
配電是在消費電能地區之內將電力分配至使用者的分配手段，並直接為使用者服務。我國規定配電電壓是110KV及以下，直至使用者接受的電壓，並劃分為高壓配電電壓***35-110kv***、中壓配電電壓***10KV***、低壓配電電壓***380/220V***。
***一***配電自動化的意義
評價配電自動化意義主要包括下面的三個指標。
1、安全性：有利於排程控制和負荷管理。
2、經濟性：降損節能;減員增效。
3、可靠性：供電可靠率指標，有利於電力市場的形成和電價制度的實施。
總的說來，配電自動化技術可以擴大系統監控範圍，保證有效管理;可以提高配電網執行管理水平;可減少事故和操作引起的停電時間，提高供電可靠性;能改善電能質量，提高使用者服務水平、提高勞動生產率;合理推進電網建設，有效利用有限資金;樹立良好的供電企業形象，可以達到電網經濟執行的目的。
***二***配電自動化的特點
1、普遍採用基於DSP處理技術進行快速採集與計算分析。DSP數字處理技術具有較快的資料處理能力，對於高速交流取樣，以及快速故障診斷處理與計算具有較好的適應性，因此在配電自動化終端的設計中被廣泛採用。目前在配電終端中廣泛使用的有TI公司的和AD公司DSP處理晶片。在設計上一般採用和主CPU進行雙向讀寫的方式進行交流取樣介面，DSP處理晶片進行快速計算，主CPU進行人機對話和通訊的功能。
2、集中處理方式下的故障資訊診斷技術。由於受通訊條件的限制，目前配電自動化中主流的方式仍然是集中控制模式，該模式將配電終端的資訊全部收集到一個配電子站中，在該機中對收集到的故障資訊進行比較判斷，查出故障區段，進行故障隔離與恢復，實現全線路的隔離與恢復。
3、面保護的處理方式。面保護的處理方式在少數通訊條件比較好的現場已經開始採用，在該模式下配電終端除了採集本裝置的資訊外，還通過通訊收集本線路相鄰的其他裝置的資訊，作為判斷故障點的依據，實現故障的快速隔離。面保護要求通訊網實現對等通訊的機制，裝置根據自身的訊號和其他開關的資訊，自主進行故障處理功能，具有分散式處理故障、隔離時間較快的特點。
4、配電終端網路化。隨著網路技術的發展，乙太網在工業控制領域得到了廣泛應用，基於乙太網的配電自動化終端已逐步成為當前各個自動化廠家開發的主要方式，乙太網技術不僅在光纖通訊中得到應用，同時在配電終端的配電載波、GPRS以及CDMA通訊也得到了應用。
5、廣泛採用工業級晶片提高強電磁環境的適應能力。由於配電終端工作在戶外惡劣環境下，在溫度範圍和溼熱試驗等方面的型式試驗都比常規的戶內使用的終端裝置有更高的要求。各主流廠家的配電終端廣泛採用工業級晶片和抗干擾設計來滿足終端的可靠性要求。
6、多種系統通訊方式的廣泛支援。通訊速率和通訊可靠性必須滿足饋線自動化要求，系統通訊結構應滿足在一點通訊故障時，資料暢通且功能饋線自動化正常實現，並能夠解決配電自動化系統資訊量大可能造成的資訊瓶頸效應。選擇經濟且可靠的配電網通訊方式仍然是配電自動化能否大面積推廣，真正走向實用的關鍵因素，國內現有的主要配電自動化終端裝置一般都可以支援多種通訊方式。
***三***配電自動化的難點
當前配電自動化終端的國產化程序取得了很大的進步，但仍然面臨一些挑戰，主要存在的問題有。
1、配電終端長期執行的可靠性離實用化要求還有一定的距離。
2、作為配電終端備用電源的蓄電池的壽命滿足不了長期執行的要求。
3、部分裝置出廠前沒有通過嚴格的質量測試，系統在惡劣環境下執行存在質量隱患。
4、配電自動化系統出廠試驗和現場試驗沒有指導性的試驗規範和驗收標準。
二、配電網的概念及特點
***一***配電網的概念
通常把電力系統中二次降壓變電所低壓側直接或降壓後向使用者供電的網路，稱為配電網***Distribution Network***，配電系統自動化是配電網系統提高電網現代化管理水平最直接、有效的技術手段，在進行電網的建設和改造中，提高配電網路的自動化程度，是電力系統現代化的必然趨勢，是電力適應市場經濟的一大進步。
***二***配電網的特點
配電網自動化與輸電網自動化相比，對裝置的技術要求高，系統規模大，建設費用高，實現難度大。這是由其自身的特點所決定的。
1、終端裝置工作環境：對於輸電網自動化系統的終端裝置，一般安裝在變電站裡，執行環境溫度在0―55℃範圍。但是配電網自動化系統中，有大量的終端裝置是安裝在室外的，滿足裝置執行效能指標要求的環境溫度在-25―65℃範圍，溼度要求為95%。此外，還要滿足防風雨、散熱、防雷電等技術要求。
2、可靠性：對於配電網自動化系統中的終端裝置進行遠方控制非常頻繁，因此對其可靠性要求很高。
3、組網：配電網自動化系統的測控物件為進線變電站、配電變電所、10kV開閉所、分段開關、並聯補償電容器、使用者電能表和重要負荷等，因此站點一般會有成百上千甚至上萬個之多。在這種條件下，不僅對系統的組織帶來較大的困難，而且在配電網自動化中心的計算機上處理的資訊量也十分龐大。
4、配套：需要與配電網的改造配套進行，例如配電網環網化、配電線分段化等。沒有配電網的科學拓撲結構，配電網自動化的系統、組織方式也難以確定。
三、配電自動化通訊系統
***一***通訊系統概要
配電網自動化技術是計算機技術、網路通訊技術、自動化技術與電力系統相結合的產物，配電網自動化系統與傳統的排程自動化系統相比，具有通訊終端節點數量大、通訊節點分散、通訊距離短、節點通訊資料量小等特點。許多配電自動化的通訊裝置安裝在戶外，要適應苛刻的執行條件，具有很高的可靠性。當前，通訊問題已經成了制約配電自動化發展的瓶頸。
目前配電自動化系統中的通訊介質有以下幾種。
1、金屬線：有同軸電纜和雙絞線2種方式，其特點是簡單方便，但抗電磁干擾、雷電衝擊能力較。
2、無線電通訊：它易於安裝，成本低，但不適於多高層建築物的市中心及多山地區使用。
3、微波通訊：我國許多電業部門建設了一點多址小容量數字微波通訊系統，工作在1―5GHz。
4、載波通訊：配電載波***DLC***借用配電線作為訊號傳輸通道，具有投資小、覆蓋面廣的優點。
5、光纖：具有傳輸速率高、抗干擾性能強、可靠性高的優點，不足之處是投資相對要大一些。
通道是配電自動化系統主站與變電所自動化現場監控終端的資料傳輸通路。一般來講通道是指傳輸訊號的介質;本節介紹的通道除了傳輸介質外，還包括有關的通訊裝置，如接收與傳送裝置、通道編碼裝置等。
***二***載波通訊
載波通訊：配電載波***DLC***借用配電線作為訊號傳輸通道，具有投資小、覆蓋面廣的優點。DLC用於配電網通訊需要解決訊號經過變壓器時的衰減、線路開關開啟後的訊號通路、阻抗不匹配產生的反射影響以及線路故障時的通訊保障等問題。從實際應用效果來看，配電載波還難以完全滿足配電網監控對可靠性與實時性的要求。它主要用於自動讀表等實時性要求不高的場合。
***三***光纖通訊
光纖：具有傳輸速率高、抗干擾性能強、可靠性高的優點，不足之處是投資相對要大一些。
光纖通訊系統由電端機、光端機、光纜和中繼器組成。電端機完成對資訊源的處理，如多路複用和復接分接等;光端機的傳送端內含有光源，它完成將電訊號轉換成為光訊號，並輸入光纖傳輸至遠方;光端機的接收端內含有光檢測器，它完成將來自光纖的光訊號還原成為電訊號，並輸入到電端機的接受端;中繼器完成將經過長距離傳輸後被衰減和畸變了的光訊號放大、整形和再生成一定強度後，繼續送向遠方。
四、FTU終端裝置功能
基於FTU的饋線自動化系統是：通過在變電站出口斷路器和戶外饋線分段開關處安裝柱上FTU，以及在配電變壓器處安裝TTU，並建設可靠的通訊網路將它們和配電網控制中心的SCADA系統連線，再配合相關的處理軟體共同構成高效能系統。
該系統在正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電流、電壓情況，並實現線路開關的遠方合閘和分閘操作以優化配網的執行方式，從而達到充分發揮現有裝置容量和降低線損的目的;在故障時獲取故障資訊，並自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域的供電，從而達到減小停電面積和縮短停電時間的目的。其主要功能包括。
1、遙信：遠端訊號。採集並傳送各種保護和開關量資訊。
2、遙測：遠端測量。採集並傳送執行引數，包括各種電氣量和負荷潮流等。
3、遙控：遠端控制。接受並執行遙控命令，主要是分合閘。
4、遙調：遠端調節。接受並執行遙調命令，調節發電機輸出功率。
5、故障處理：饋線故障檢測、故障定位、故障隔離、無故障區段供電恢復。
6、負荷管理：饋線負荷重新優化配置***網路重構***、饋線過負荷時，系統切換操作。
7、對時功能。
8、統計及記錄：開關動作次數累計、供電可靠性統計、事故記錄報告、負荷記錄、事件順序記錄***SOE***、過流記錄等。
五、結論與展望
目前，以計算機為基礎的監控和資料收集系統在配電網排程自動化中普遍應用。同時，自動化進一步推向配電線和使用者，使配電自動化的功能和覆蓋範圍更為全面。
配電自動化是電力系統中一種先進的理念，有別於排程自動化，目前國內外很多廠家和電力部門都朝這個方向去研究和探討。每個地方的實際情況和發展方向不同，配電自動化的模式也自然不同，因此我們應該追求配電自動化系統的可行性、實用性和先進性，逐步擴充套件和完善，從發展方向看，以後將與排程自動化系統結合，成為一體化配電自動化系統。
***一***從多島化到整合的DMS
傳統的配電自動化，就是由一些單項、分散的多島自動化所組成，功能相互重疊、資料不能共享、通道不能借用、功能不能互補。藉助計算機通訊和網路技術把單項自動化系統相互連線起來，例如將SCADA、LM和MIS***管理資訊系統***，通過少量介面轉換實現互聯而組成一個混合系統。解決問題的最佳途徑，即遵循“開放系統”最大限度地保護使用者原有硬軟體投資的原則，採用開放系統結構***OSA***，實現多應用系統產品廠家系統整合的道路。
***二***配電網優化執行
電力市場的不斷完善迫使電力企業以效益為目標，把工作重心轉移到效率管理、降低成本和為使用者提供優質服務上。這使得供電企業必須不斷地分析電網的執行效能、制定電網優化執行的方案。
***三***定製電力技術的應用
定製電力***Custom Power***技術是Narain G. Hingorani任職於美國電力科學研究院***EPRI***時和柔性輸電***FACTS***技術一起提出的。該項技術可以解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統擾動所引起的種種問題，可補償電壓下降及短時斷電，對諧波進行有效的濾波，補償相電流的不平衡，改進功率因數P，其對提高供電質量方面有著廣闊的前景，值得深入研究。
配電網自動化是電力系統現代化的必然趨勢，其可以縮短停電時間和提高供電可靠性，提高裝置利用率和降低執行成本，提高執行管理水平和改善供電質量。它是推行電力商業化執行的現代化工具，有著廣闊的前景，在將來必然會得到更大的發展。
***作者單位：華北電力大學電氣與電子工程學院***
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