摘 要：阐述了国内外配电自动化的基本状况，指出了配电自动化系统在各个自动化系统中的定位，同时给出了配电自动化系统的组成环节以及对应通信系统的构架。描述了配电自动化的基本功能、基础应用和高级应用，展望了配电自动化的未来――智能配电网的发展前景。
关键词：配电自动化；智能配电网；通信平台；配电网网架
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）03-0-02
0 引 言
配电网直接面向用户，属电网最后一公里。配电网的拓扑结构是否合理是实现基本功能的物理基础，与之匹配的通信系统是配电自动化系统基础应用与高级应用的支撑平台。配电自动化系统既涵盖一次设备、线路又包括保护与自动化等二次设备技术领域。智能配电网是配网自动化的高级阶段，是配电自动化的终极目标与应用的最高形式。
1 国内外配电自动化的发展和现状
1.1 国外配电自动化技术的发展状况
根据配电自动化系统的实际运行情况，国外配电自动化技术可分为三种类型：第一类主要包括美国、英国和日本，其特点是发展速度快，运行效果好。尤其日本近60%的线路实现了馈线自动化，个别地区覆盖面超过80%，供电可靠性因此得到很大提升；第二类包括新加坡、韩国等。新加坡电网拓扑结构已经实现网格状布局，配电自动化系统覆盖了中低压配电网，用户年停电时间为0.31分钟，大大提高了供电可靠性；第三类主要包括印度、泰国等。其特点是多应用系统集成，规模大，且相互兼容。
1.2 国内配电自动化技术的发展状况
我国配电自动化主要采用引进、消化、吸收、改善等多种方式来实施和推进。最初，从引进日本的配电网自动化设备，不断消化吸收，逐步启动了配电网自动化系统的建设工作。采用分期分批试点、总结、提升至推广应用的模式，在部分城市开展了配电自动化系统实施工作，到目前为止，已完成了多个城市的配电自动化实用化功能验收工作。其技术路径为：从配电自动化关键技术研究到试点与示范工程，再到推广应用，取得了大量的工程经验和有效数据。其发展也经历了馈线自动化、简约配电自动化到复杂配电自动化应用不断深入的过程。
2 典型配电自动化系统的构成
配电自动化系统硬件主要由后台主站、配电终端和通信平台组成；应用软件由配电自动化应用软件平台体系支撑。其系统构成及其在系统中的定位如图1所示。配电主站与配电终端构成其核心系统，调度自动化系统及变电站综合自动化系统与该系统关系密切。配电终端采集的配电网运行及状态数据，通过通信平台系统传输至后台数据存储服务器，后台应用服务器则完成数据分析处理，实现其应用功能。配电自动化系统利用信息总线，与生产、营销等相关应用系统互联，完成信息交互，实现数据共享。其中，主站是配电自动化系统的监控、管理中心，实现数据监控、分析和处理；配电终端实现一次设备的实时数据采集和控制；通信系统为数据采集、传输与远程控制提供通道支撑；信息总线则是基于IEC61968标准的总线机制，可以实现各个系统之间的数据共享。
2.1 配电自动化系统的应用功能
配电自动化系统应用包括配电系统运行及状态数据采集、传输与分析等基本功能，实现 “一遥”即遥信功能或“二遥”即遥信与遥测功能，如全节点全断面的量测、控制、保护功能等；基础应用：配电电网监控、管理、运行维护、检修等，实现“二遥”即遥信与遥测功能或“三遥”即遥信、遥测与遥控功能。如生产运行管理、营销管理、负荷监控和用户管理等；高级应用：配电系统故障定位/隔离/自动恢复供电，实现 “三遥”即遥信、遥测及遥控功能或“四遥”遥信、遥测、遥控及遥调功能。如故障隔离与自愈，负荷转供等。还包括分布式电源的控制与管理，配电主站系统与市调EMS、县调EMS、智能计量系统、生产管理PMS、生产指挥抢修平台等其他系统的数据共享和应用集成，以及其他定制化应用等。
应用软件系统基于实时数据库、历史数据库，具备自诊断、自恢复功能，确保数据安全性；可实现在线检测系统软硬件运行状态、网络负载等功能；对具备冗余配置的设备，能自动切换到冗余设备运行。
系统按照IEC61968/IEC61970标准的总线机制，与相关业务系统互联，扩展与其它应用系统之间的信息共享，为配电自动化系统高级应用奠定了基础条件；另外，系统采用开放的体系结构，各平台分层构建，具有很强的扩展能力；同时，系统采用面向设备的标准模型及面向服务的架构等先进技术，完全满足配电系统点多面广的特征。
2.2 配电自动化系统的物理平台
2.2.1 配电网典型网架结构
配电网拓扑网架结构网格化，每个单元网格内要确保有两个以上的相对独立的电源，才能确保配电自动化基本功能的实现。一般典型网架结构单元如图2所示。这些单元主要有放射状、手拉手、环网甚至网格状等形式。配电网网架由以上一个或几个单元级联而成。
2.2.2 配网自动化系统的通信平台
配电通信系统应结合配电系统的网架结构特征，采取多种通信方式相结合的原则来建设。主要的通信方式有光纤专网、配电线载波、无线专网和无线公网等。各种通信方式应采用统一接口规范。每种通信方式各有优缺点，应结合实际，确定组合方式。光纤通信技术具有传输频带宽、容量大、衰减小等优点，已在电力系统中广泛应用。配电线载波通信方式充分利用现有电力线作为载体，实现模拟或数字信号传输。无线公网通信方式具有覆盖面广，维护成本低等优点。
配电自动化典型通信系统如图3所示。具备遥控功能的配电自动化区域应优先采用专网通信方式；依赖通信实现故障自动隔离的馈线自动化区域宜用光纤专网通信方式。采用无线公网通信方式时应符合相关安全防护措施和可靠性规定要求。
2.3 配电自动化系统定位
在纷繁复杂的电力系统中，为便于理解，现将各类自动化系统梳理如下：对配电网而言，调度自动化和配网自动化构成了调配一体化；而配网自动化是由变电站综合自动化和配电自动化作为支撑；用电自动化也可以理解为低压配电自动化，与配电自动化构成配用一体化；配网自动化和配用一体化又构成了营配一体化；调配一体化和营配一体化构成了营配调一体化。目前这些划分没有统一严格的定义和区分标准。图4所示为各类自动化系统关系图。 3 配电自动化是智能配电网的基本功能
配电自动化是智能配电网的初级形式，是智能配电网的基础。配电自动化系统首先实现了配网运行工况的监测功能，在具备条件的情况下，可分别实现“一遥”、“二遥”或“三遥”功能。
智能配电网是配电自动化发展的未来。智能配电网在满足配电自动化的一般功能基础上，逐步实现其高级应用功能。智能配网是配电自动化的发展与延伸，配网自动化是智能配网的基础；配网自动化是智能配网的基本功能与基础应用，智能配网更多关注的是基于配网自动化基础之上的高级应用。
智能配网与配网自动化两个信息化应用系统都是建立在完善的配电网架与多种形式的通信平台上，是信息流与功率流的融合。智能配电网依托完善的采集、通信、信息平台等，实现对自我状态的持续监测，对电网运营状态给出准确判断，并通过智能分析形成决策，自动进行综合调控，实现故障定位和切除，迅速恢复电力供应，并进行故障分析，缩短故障处理时间，使得电网运营状态趋向最优。
智能电网最有可能在配网系统实现，即智能配电网是未来主动配电网实现的必要条件。实现大规模接入可再生能源和清洁低碳能源，提高电能对化石能源的替代程度，促进低碳经济和节能减排的开展；推进需求侧管理，节能降耗、提高能效，促进能源和电力资产的高效利用；实现电网、电源和用户的信息共享，支持电网与用户互动。
4 结 语
配电网特征是点多、面广、线长、变化快、通信环境差；配电自动化涵盖了电力系统一次、二次设备，装置及通信技术，要求复合专业型人才。配电自动化实施是一个系统工程，且随着新技术、新材料的出现，其方案也在不断完善。其功能也从基本功能、基础应用到高级应用渐进式实现。只有从系统论的视角，统一规划，分期分批分区域实施，才能实现每批每期每区不同的应用效果，最终逐步实现智能配电网的愿景。
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