配电自动化

配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。在工业发达国家中，配电系统自动化受到了广泛的重视，美国、日本、德国、法国等国家的配电系统自动化，已经形成了集变电站自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余项。

中文名：配电自动化

简称：DA

性质：综合信息管理系统

分类：调度自动化

1、分类

电力自动化按功能类别分:1调度自动化:分国调省调地调和县调.用于对变电站和发电站的发电和输电进行调度指挥,实现自动化的管理.

2变电站综合自动化:分500KV220KV110KV35KV等级变电站的就地监视和控制,并把数据传送调度自动化系统.

3配网自动化:城区10KV系统的配网的监视控制的自动化管理,优化城区配网结构,合理高效用电管理,事故的及时预和故障的及时处理.

4配电自动化;对于工厂建筑等终端用户的配电设备的自动化管理,提高配电系统运行的可靠性,对于事故实现提前预告,提高工作效率,并达到经济运行的目标.

2、发展阶段

配电自动化的发展大致分为三个阶段：

第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段，主要设备为重合器和分段器等，不需要建设通信网络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装置。自动化程度较低，这些系统目前仍大量应用。

第二阶段的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统，在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能及时察觉。并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。

随着计算机技术的发展，产生了第三阶段的配电自动化系统。它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了自动控制功能。形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理(DSM)、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统，形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，功能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。

3、原理及应用

下面结合美国斯威尔的配电自动化的系统解决方案,阐述配电自动化的原理及应用

随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长，各种新型负载不断涌现，用户更加关注电能质量问题，同时对节能减排也提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战，以实现配电系统持续可靠、高效、低耗的运行。

ZEpower电力监控系统，是斯威尔电气公司根据用户电能管理需求而提供给用户的完整电力监控管理解决方案，用以实现对电气设备和电力系统运行的最优管理。

ZEpower电力监控系统，采用现代通讯技术和计算机技术实现对配电系统的各项分析和管理功能，提高配电系统管理的效率，保障配电系统的可靠安全运行，帮助用户实现电能降耗目标，从而为用户创造价值。

ZEpower电力监控系统正在电力系统、市政医疗、智能建筑、石化、冶金、轻工、公共交通、水处理等领域发挥着重要作用。

系统运行监视和控制

电能质量监视和分析

功率因数监视和控制

高精度电能计量

电能消耗统计和分析

预防性电气火灾监视

报警和事件管理

报表管理

用户管理

ZEpower系统同时具有良好的开放性，可以方便的与其他系统和智能设备进行通讯，如DCS系统、楼宇系统等。

4、客户价值

综合运用技术手段和管理手段降低生产中的能源消耗

通过优化各种能源的配合使用，能源使用时段等降低综合能源成本

依靠主动性防御性的维护及服务，保证能源使用的高效平稳

提高电力系统的可靠性、保障供电连续性

改善电能消耗方式，促进节能降耗

监视并分析电能质量问题，降低故障风险

通过有效的诊断工具分析故障原因，缩短故障停电时间

提高电力系统的管理效率，降低运行成本

5、系统结构

ZEpower电力监控系统采用分层分布式结构设计，按间隔单元划分、应用功能模块化设计，整个监控系统分为三层：系统管理层、通讯接口层、现场监控层。

系统管理层

由ZEpowerSCADA电力监控软件、监控主机、显示器、打印机、不间断电源（UPS）等组成。

单主机系统：一个服务器兼客户端

多主机系统：一个服务器和多个客户端

通讯接口层

通讯接口层是指现场监控层设备与系统管理层主机系统实现数据交换的通讯设备和通讯链路，包括ZEpower-NET以太网关、工业以太网交换机、光纤转换器及光缆、通讯电缆等。

现场监控层

现场监控层是指现场安装的各种智能装置，完成测量、监视、通讯等功能。

现场监控层设备包括：

SWL60微机保护测控装置

SWL300系列智能测控仪表

SWL-8ZMS智能无功补偿电容器

SWL智能功率因数控制器

SWL500电气火灾监控探测装置

SWL350智能马达保护器

其他第三方设备（温控仪、直流屏、PLC、变频器等）

6、系统功能

系统运行监视和控制

监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态。

电能质量监视和分析

对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电压闪变，等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据。

功率因数监视和控制

实时监测电网功率因数补偿的效果，智能无功补偿电容器快速补偿系统无功缺额，通过校正系统功率因数来提高电网能效。

高精度的电能计量

使用高精度、多时段、双向计量的智能测控仪表，精确测量用户电能消耗，为电能使用管理、优化负荷分配、提高电能使用效率提供重要数据。

电能消耗统计和分析

系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印。

预防性电气火灾监视

连续监视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。

报警和事件管理

系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过Email、手机短信等方式通知相关人员。

历史数据管理

系统基于SQLserver数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录(SOE)等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。

报表管理

可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过Email或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。

用户权限管理

用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。

第三方通讯功能

支持工业OPC接口，可作为OPC服务器为其他程序提供数据（如DCS系统，BA系统），也可作为OPC客户端，从其他系统获取数据。系统兼容常用配电领域规约IEC60870-5-101,IEC60870-5-103,CDT等，可以兼容所有Modubs协议的第三方设备。

支持Web客户端

系统提供Web服务，客户端可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看电力监控现场画面、查阅电能消耗统计报表等。

7、面临问题

电力市场环境下的配电自动化系统必须在以下几方面加以提高和改进。

高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下，为了保障终端用户的供电可靠性，自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障，而且要求加大对自动化系统的投资，增加快速、可靠的开关及控制装置，尽量减少对用户的停电次数和停电时间。同时，因配电网故障必须中断部分负荷供电时，应能快速自动识别重要用户，优先保障其供电。

为了适应市场环境下的竞争需要，SCADA(系统监控和数据采集)系统的功能应该是强大的，特别是对重要用户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。否则会给配电公司带来较大的损失，这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。

8、发展展望

现代配电自动化系统

采用分层集结策略大城市配电自动化系统一般分四个层，第一层为现场设备层。主要由馈线终端单元(FTU)、配变终端单元(TYU)、远动终端单元(RTU)和电量集抄器等构成，统称为配电自动化终端设备。第二层为区域集结层。以110kV变电站或重要配电开闭所为中心，将配电网划分成若干区域，在各区域中心设置配电子站，又称“区域工作站”，用于集结所在区域内大量分散的配电终端设备，如馈线终端单元(Fru)、配变终端单元(TI’U)和电量采集器。第三层为配电自动化子控制中心层。建设在城市的区域供电*，一般配备基于交换式以太网的中档配电自动化后台系统。往往还包括配电地理信息系统、需方管理和客户呼叫服务系统等功能。用于管理供电*范围内的配电网。第四层为配电自动化总控制中心层。建设在城市的供电局，一般配备基于交换式以太网的高档配电自动化后台系统和大型数据库，用于管理整个城市范围内的配电网。中小型城市的配电自动化系统一般只有前三层设备，不需要第四层。

集成化、智能化和综合化是发展趋势

配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断发展之中，这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案，走系统集成之路，使得各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投资。

在馈线自动化方面，现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能，且还集成了自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能，甚至集成了断路器的监视功能，且有进一步与断路器相结合，机电一体化，发展成为智能化开关的趋势。显著地降低了建设、运行和维护的综合成本，为提高供电可靠性，创造了有利的条件。在电压无功控制方面，国内已经提出基于人工神经元网络的无功预测和优化决策相结合的变电站电压无功控制策略，该策略以无功变化趋势为指导，充分发挥了电容器的经济技术效益，能在无功基本平衡和保证电压合格的前提下，使变压器分接头的调节次数降至最小，消除了盲目调节，降低了变压器故障几率和减少了维护量。

配电自动化新技术

配电线路载波通信技术。对低压配电网，由于终端设备数量非常多，采用光纤通信无论从成本或可行性看均不现实，为实现配电系统综合自动化的实时电价信息发布及远程读表功能，研究具有较高可靠性和通信速率的配电线路载波通信技术，不仅可作为实现上述功能的通信手段，还可以为客户提供其他的综合通信月盼。

用户电力技术。用户电力技术是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统，以减少谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术独立工作时可满足特殊负荷对供电量的严格要求，与配网自动化技术相结合时，将实现无瞬时停电、实时控制的柔性化配电、满足用户对电能质量更高层次的要求。