浅谈城市配电网自动化
摘要：近年来，我国城市电力事业不断发展，对供电质量和电力行业服务质量的要求也越来越高，另一方面，通过多年来的发展，电力通信已经初具规模，形成了含有光纤的通信体系，电力系统开通了生产管理系统、计算机MIS业务等等，能够满足基本的生产和管理需求，但是配电系统的自动化工程仍然是一个急需解决的问题。本文结合城市配电网现状及存在问题，对城市配电网自动化的建设目的、设计、自动化模式方案及地理信息系统的应用进行了论述。
关键词：电力系统,城市配电网,自动化
由于我国电力建设资金短缺，长期以来侧重电源和大电网建设，使配电网络技术发展受到严重的影响。我国大多数城市都是辐射型单端供电，加上设备落后、不安全的因素较多，如果出现故障就只能切除整条线路，结果就是引发大面积的停电，这类电网基本没有自动化，一旦出现事故或故障都必须依靠人力解决，造成了配电网用电质量及供电可靠性方面较难满足要求。近几年来，随着电力事业的发展，各种新电器广泛应用于生活、生产，给人类带来了巨大的便利，但同时，也使人类社会对电的依赖日益加深，对电能质量提出了更高的要求，尤其对供电可靠性，因此加快配电网自动化的建设与应用，是提高配电网供电可靠性的一个关键环节。
一、城市配电网的现状及存在问题
城市配电网的规划一直以来都得不到重视，电网规划对电网建设的指导作用也不是很大，以致于我国城市特别是中小城市的配电网络建设杂乱无序、网络结构不合理、网架薄弱、可靠性较低、供电质量较差，其主要表现在以下几个方面：
1、供电能力不能满足负荷增长需求。主要原因为配电设备老化，变电站的容量不足，电源布点少。
2、供电电压低。导线的线径较小，线路长，导致配电线路电压损失大，在迎峰度夏、迎峰度冬时更为突出。
3、供电可靠性低。城市内由于电源点分布少，造成线路供电半径过长，运行方式缺少灵活性，无法满足N—1准则的要求：④用户端无功补偿不足。导致线路电能抵足损耗大，电压低，同时也导致输变电设备供电能力下降。
4、在规划以及实施上配电网自动化水平整体较低，无法适应现代科技的飞速发展。实现城市配电网自动化目标基础薄弱，需要逐步对环网柜、柱上分段开关、配电变压器进行技术改造，需要在对线路改造的同时完善通信数据网络，提高配电网供电可靠性和配网运行管理水平。
二、城市配电网自动化建设目的
配网自动化就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化。配电自动化建设目的可以归结为：提高电网供电可靠性，切实提高电能质量，确保向用户不间断优质供电;提高城乡电力网整体供电能力;实现配电管理自动化，对多项管理过程提供信息支持，改善服务;提高管理水平和劳动生产率;减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行;提高劳动生产率及服务质量。
三、城市配电网自动化的设计。
1、城市配网自动化的系统结构
我国城市配网自动化的构建需要在结构上改变传统配网系统结构当中功能单一、不同电网之间互联和信息共享困难的局限问题。传统城市配网系统由于在结构上的缺陷，导致系统整体出现重复建设和信息闭塞的问题。大量的建设资源和信息资源的浪费使得我国城市电力系统的发展受到了限制。
而随着我国电力系统计算机技术的逐步完善和信息化的建设，在电力系统的整体改革过程当中进行城市配网自动化系统体系的重新构建。将城市配网系统当中，数据采集以及交换、电力系统配电线路管理和整合、地理信息系统应用加强等功能进行诚信设计和加强。为我国城市电力系统提供一个完整的、先进的结构良好且功能全面的配电自动化网络信息系统。
2、城市配网自动化设计
我国城市配网自动化需要结合我国电力系统的建设情况和我国城市配网建设的总体规划进行重新设计。
首先，我国城市配网自动化的建设标准要参考国际电力网络系统的建设标准，在配网硬件设备建设和系统平台建设上进行严格要求，确保我国城市配网自动化建设的规格一致。在配网计算机信息系统的建设过程中，要读一操作系统的接口进行统一设计，符合国际SQL的结构化标准。
另一方面，在建设自动化配网系统的过程中，要留有充分的系统可升级空间和拓展性。对系统平台的规模和容量进行重新规划，对系统中央处理器的选择要充分考虑我国配网自动化系统的升级需要。保证配网自动化系统能够充分满足系统升级的需要。
其次，我国城市配网自动化的设计要从我国电力系统计算机技术的发展现状出发，充分考虑系统的实用性问题。
再次，对于系统的建设，要充分考虑到系统故障和维护工作的应急和替换系统的需要。提高配网系统的可维护性，增强系统的可利用率。
四、配电网自动化模式方案
1、变电站主断路器与馈线断路器配合方案
由变电站出线保护断路器和馈线断路器相配合，并由两个电源形成环网供电方案，即优化配电网结构，推行配电网“手拉手”线路。变电站出线保护开关具有多次重合闸的功能，重合命令由计算机控制，线路开关、通信开关均具有自动操作和遥控操作功能，通信及远动装置、事故信息、监控系统由计算机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断，确认故障范围后发令使故障段断路器开断。
2、自动重合器方案
此方案是将2个电源连接的环网分成有限段，每段线路由相邻两侧的重合断路器作为保护，故障时由上一级重合断路器开断故障，尽可能避免由变电站断路器进行分合操作。当任一段线路发生故障时，应使故障段两端重合断路器开断，对故障进行隔离，线路分支线故障由重合断路器与分段断路器动作配合切除。
3、自动重合分段器方案
每段线路故障均由自动重合分段断路器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上应保证变电站内断路器跳开后线路断路器再延时断开，然后变电站内断路器进行重合操作，保证从电源侧向负荷侧送电。当再次合上故障点时，变电站内断路器再次跳开，同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开，确保再次送电成功。
4、馈线自动化模式
(1)就地控制模式，即利用重合器加断路器的方式实现。
(2)计算机集中监控模式，即设立控制中心，馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站，在有故障的情况下，由主站根据采集的故障信息进行分析判断，切除故障段并实施恢复供电的方案。
(3)就地与远方监控混合模式，采用断路器(重合器)，智能型负荷开关，并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障，恢复非故障段供电，同时还可以接受远方监控，配电网可实现网络优化调整和非正常方式下的集中控制。
五、地理信息系统的应用、
1、GIS功能的增加
地理信息系统在城市配网自动化建设当中的应用，代表了我国电力系统初步实现中央处理器、线路单位和人员手持机之间的数据和信号传输及交换功能。同时增强了配网线路元件的智能化水平和运算能力。在城市配网自动化系统的建设当中应用地理信息系统，即是电力系统同地空卫星技术相结合的一种跨越。也是象征我国电力系统高集成化的一种总体发展趋势。通过地理信息系统的应用，配网系统回避了信号传输线路当总数据交换周期缓慢，中转困难和接口重复建设的问题。不仅解决了数据线路的重复建设问题，同时也充分的利用了电力系统当中的数据资源。
2、配电自动化远方终端
城市配电自动化的改建内容既要实现配电网络当中，电器元件的自动化运行和智能化运算功能，同时也要具备电力系统中央处理终端对于城区配电系统各个元件的远程操作功能。通过电气元件和自动化构件自身的故障识别和处理功能，对配电网络的故障进行控制和应急措施。另一方面，通过远方终端的形式，能够实现配电网络的重塑和优化运行。可以说，配电自动化远方终端的建设，代表了我国电力系统自动化和智能化水平的一个提升。随着计算机网络技术在电力系统中的进一步应用，电力网络制动调节和恢复的功能也将不断的加强。
六、结束语：
随着计算机科技的不断进步，配电网的自动化建设将会有更多的科技投入，配网自动化技术也会逐渐成熟，为配电网安全高效的运行提供技术保证。如今，电力市场的发展也不断深化，电力市场的经济效益和社会效益显得越来越重要，配电网自动化是实现双重效益的关键手段。通过建设配电网自动化，实现社会效益和经济效益的协调发展，这是我国配电网自动化建设的重要目标
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