配電自動(dòng)化是智能配電網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，我國配電自動(dòng)化起步于20世紀(jì)90年代，經(jīng)歷了起步階段、反思階段以及發(fā)展階段。隨著配電自動(dòng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善以及相關(guān)技術(shù)成熟度的不斷提高，我國配電自動(dòng)化的實(shí)用化程度也在不斷提高，在現(xiàn)場測試技術(shù)上取得了長足進(jìn)步，但在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模式的適應(yīng)性以及系統(tǒng)信息集成的一致性等方面依然存在一些亟待解決的關(guān)鍵問題，如何應(yīng)對分布式電源廣泛接入配電網(wǎng)所帶來的新問題與挑戰(zhàn)成為未來配電自動(dòng)化的發(fā)展方向。
配電自動(dòng)化利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)正常及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制以及計(jì)量功能，并與配電管理工作有機(jī)融合，與用戶密切互動(dòng)，改善供電質(zhì)量，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，使得企業(yè)管理更為高效。配電自動(dòng)化是提高供電可靠性和供電質(zhì)量，擴(kuò)大供電能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。配電自動(dòng)化在工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有近四十年的發(fā)展歷史，尤其是近十多年來，配電自動(dòng)化成為各大電力公司進(jìn)一步提升用戶服務(wù)質(zhì)量和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的主要內(nèi)容，已成為電網(wǎng)現(xiàn)代化管理中不可缺少的組成部分。
隨著我國城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的不斷深入，在供電可靠性和供用電指標(biāo)已有很大提高的基礎(chǔ)上，要繼續(xù)提高供用電質(zhì)量水平，提高對電力用戶的服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化是必由之路。
起步階段
我國在20世紀(jì)90年代后期開展了配電自動(dòng)化的試點(diǎn)工作。但由于當(dāng)時(shí)對配電自動(dòng)化的認(rèn)識不到位、配電網(wǎng)架和設(shè)備不完善、技術(shù)和產(chǎn)品不成熟、管理措施跟不上等原因，許多早期建設(shè)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，但是，通過起步階段對配電自動(dòng)化的探索，為下一步工作的健康開展打下了基礎(chǔ)。比較有典型代表性的項(xiàng)目：
1996年，在上海浦東金藤工業(yè)區(qū)建成基于全電纜線絡(luò)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。這是國內(nèi)第一套投入實(shí)際運(yùn)行的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。
1999年，在江蘇鎮(zhèn)江試點(diǎn)以架空和電纜混合線路為主的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，并以此為主要應(yīng)用實(shí)踐起草了我國第一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范。
2002～2003年，世界銀行貸款的配電網(wǎng)項(xiàng)目——杭州、寧波配電自動(dòng)化系統(tǒng)和南京城區(qū)配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，是當(dāng)時(shí)投資規(guī)模最大的配電自動(dòng)化項(xiàng)目。
2003年，青島配電自動(dòng)化系統(tǒng)通過國家電力公司驗(yàn)收，并在青島召開了配電自動(dòng)化實(shí)用化驗(yàn)收現(xiàn)場會(huì)。
反思階段
從2004年開始，國內(nèi)許多省市電力公司和供電企業(yè)都對前一輪的配電自動(dòng)化進(jìn)行反思和觀望，慎重地對待配電自動(dòng)化工作的開展。2005年，國家電網(wǎng)公司生技部委托上海市電力公司牽頭研究適合于城市配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)模式，該項(xiàng)目于2008年通過驗(yàn)收;國家電網(wǎng)公司還委托中國電力科學(xué)研究院的配用電與農(nóng)電研究所牽頭研究適合于縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)模式。
全國電力系統(tǒng)管理及信息交換標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的配網(wǎng)工作組，積極進(jìn)行IEC61968的翻譯工作和相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T1080《電力企業(yè)應(yīng)用集成配電管理的系統(tǒng)接口》的制定，以規(guī)范配電自動(dòng)化系統(tǒng)與各個(gè)系統(tǒng)之間的接口和信息集成。
與此同時(shí)，相關(guān)自動(dòng)化企業(yè)對配電一次設(shè)備、配電自動(dòng)化終端和配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的制造水平也在快速提高，為配電自動(dòng)化的建設(shè)奠定了良好的設(shè)備基礎(chǔ);相關(guān)研究單位與高校對配電網(wǎng)分析與優(yōu)化理論的研究也取得了長足的進(jìn)展，為配電自動(dòng)化的建設(shè)奠定了良好的理論基礎(chǔ)。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的建設(shè)與改造也取得了豐碩成果，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)趨于合理，這為進(jìn)一步發(fā)揮配電自動(dòng)化系統(tǒng)的作用提供了條件。
技術(shù)反思階段主要對以下方面的問題進(jìn)行了思考：
(1)技術(shù)方面的問題。
1)配電網(wǎng)架薄弱且存在缺陷。早期配電網(wǎng)架十分薄弱，輻射狀配電網(wǎng)架比較普遍，饋線分段數(shù)較少且分段不夠合理，轉(zhuǎn)供容量不足，這些一次網(wǎng)架的缺陷削弱了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的作用。
2)配電自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備不成熟。早期配電自動(dòng)化系統(tǒng)沒有很好考慮配電系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，主站系統(tǒng)的饋線故障處理不完備，配電終端設(shè)備經(jīng)不起時(shí)間和惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。
3)對工程實(shí)施難度估計(jì)不足。配電自動(dòng)化系統(tǒng)對于設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境要求高，必須考慮雷擊過電壓、低溫和高溫工作、雨淋和潮濕、風(fēng)沙、振動(dòng)、電磁干擾等因素的影響，而且施工以及運(yùn)行維護(hù)規(guī)模大，涉及到的部分多，還面臨通信方式多樣、操作電源可靠提取等問題。
4)缺少信息集成的相關(guān)技術(shù)。配電自動(dòng)化的點(diǎn)多量大、涉及面廣，信息集成難度大，對相關(guān)系統(tǒng)和信息的整合和關(guān)聯(lián)缺乏整體的考慮，沒有統(tǒng)一的信息模型與交互規(guī)范。
(2)管理方面的問題。
1)對配電自動(dòng)化的認(rèn)識不足。表現(xiàn)在對配電自動(dòng)化的定位不清楚，應(yīng)用主體不明確，建設(shè)完的系統(tǒng)沒有一個(gè)部門可以真正使用起來，滿足不了配電生產(chǎn)、運(yùn)行和管理的實(shí)際需要。
2)系統(tǒng)規(guī)劃不夠科學(xué)。配電自動(dòng)化初期建設(shè)缺少統(tǒng)一細(xì)致的整體規(guī)劃，建設(shè)目標(biāo)和功能定位不明確，沒有以實(shí)用化為導(dǎo)向、因地制宜地選擇符合本地區(qū)實(shí)際情況的建設(shè)模式，系統(tǒng)功能與管理模式不相適應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)不能全面發(fā)揮作用。
3)系統(tǒng)建設(shè)不夠規(guī)范。一是缺少整體配電自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)及驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，未形成有序的建設(shè)機(jī)制，不能夠有計(jì)劃、分步驟地指導(dǎo)配電自動(dòng)化建設(shè);二是工程管理不規(guī)范，施工水平參差不齊，導(dǎo)致后期運(yùn)行、維護(hù)困難;三是系統(tǒng)建設(shè)延續(xù)性不夠，后勁不足，不能發(fā)揮規(guī)模效益。
4)運(yùn)行、維護(hù)保障不夠。一是沒有對應(yīng)調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，管理存在脫節(jié)現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)不健全、缺乏有效的規(guī)章制度保障;二是缺少配電自動(dòng)化的運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)手段與運(yùn)行維護(hù)的高水平技術(shù)隊(duì)伍，人員保障與測試工具不到位;三是資金持續(xù)投入不夠，僅僅將配電自動(dòng)化工程當(dāng)成試點(diǎn)工程、面子工程，重建設(shè)而輕維護(hù)。
發(fā)展階段
2009年國家電網(wǎng)公司開始全面建設(shè)智能電網(wǎng)，提出了“在考慮現(xiàn)有網(wǎng)架基礎(chǔ)和利用現(xiàn)有設(shè)備資源基礎(chǔ)上，建設(shè)滿足配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與信息交互、支持分布式電源和電動(dòng)汽車充電站接入與控制，具備與主網(wǎng)和用戶良好互動(dòng)的開放式配電自動(dòng)化系統(tǒng)，適應(yīng)堅(jiān)強(qiáng)智能配電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展”的配電自動(dòng)化總體要求，并積極開展試點(diǎn)工程建設(shè)。
第一批配電自動(dòng)化試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目從2009年開始啟動(dòng)，包括了北京城區(qū)、杭州、廈門和銀川4個(gè)基礎(chǔ)較好的供電公司，在2011年又安排部署了上海、南京、天津、西安等19個(gè)重點(diǎn)城市作為第二批配電自動(dòng)化試點(diǎn)。
目前國家電網(wǎng)公司已經(jīng)批復(fù)配電自動(dòng)化項(xiàng)目65個(gè)(其中12家單位已經(jīng)通過實(shí)用化驗(yàn)收，18家單位通過工程驗(yàn)收，其余項(xiàng)目正在陸續(xù)驗(yàn)收)，覆蓋2518km2，共改造配電線路6186條。第一批試點(diǎn)單位利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)共減少停電16402.15時(shí)戶，平均配網(wǎng)故障處理時(shí)間由68.25min降低至9.5min，進(jìn)一步加強(qiáng)了配網(wǎng)生產(chǎn)專業(yè)化、精益化管理，進(jìn)一步提升了供電可靠性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，實(shí)用化工作取得了顯著成效。如何進(jìn)行現(xiàn)場配電自動(dòng)化設(shè)備功能的有效性驗(yàn)證一直是一個(gè)難題，在本輪配電自動(dòng)化試點(diǎn)建設(shè)中，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯測試技術(shù)取得突破，配電自動(dòng)化主站注入測試法和終端注入測試法得到廣泛應(yīng)用，通過設(shè)置各種故障現(xiàn)象和運(yùn)行場景，對故障處理性能進(jìn)行測試，大大減少了對用戶用電的影響以及降低了現(xiàn)場測試的工作量。
南方電網(wǎng)公司提出以配電自動(dòng)化和配用電智能化應(yīng)用為突破口，研究制訂相關(guān)方案，全面推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。2009年先期在深圳、廣州兩個(gè)重點(diǎn)城市進(jìn)行了配電自動(dòng)化試點(diǎn)，取得了初步成效，隨后又?jǐn)U大到中山、佛山、貴陽、南寧、昆明、玉溪、東莞等15個(gè)城市。其中深圳供電局和廣州供電局實(shí)施規(guī)模最大，如廣州供電局整個(gè)配電自動(dòng)化建設(shè)分四個(gè)階段，從2008年7月份開始啟動(dòng)，至2013年結(jié)束，完成主要城區(qū)A類、B類、部分C類供電區(qū)自動(dòng)化覆蓋率達(dá)到100%。
國家電網(wǎng)公司在配電自動(dòng)化建設(shè)中貫徹“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)推進(jìn)”的方針，強(qiáng)化系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)，建立常態(tài)投資機(jī)制，統(tǒng)籌推進(jìn)配電網(wǎng)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，提高系統(tǒng)功能實(shí)用性，強(qiáng)化工程管控和運(yùn)行指標(biāo)監(jiān)督，確保配電自動(dòng)化建設(shè)投資合理、系統(tǒng)功能實(shí)用、運(yùn)行安全可靠。
(1)完善“一個(gè)體系”——配電自動(dòng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系以標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)編制《配電自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃》。
(2)加強(qiáng)“兩項(xiàng)管理”——配電自動(dòng)化項(xiàng)目管理、系統(tǒng)實(shí)用水平和運(yùn)維質(zhì)量管理，規(guī)范項(xiàng)目審批流程，強(qiáng)化運(yùn)維質(zhì)量管控。
(3)加快實(shí)施“三個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目”——完善信息交互和數(shù)據(jù)共享、研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化配電終端、建設(shè)配電自動(dòng)化培訓(xùn)體系，進(jìn)一步提高系統(tǒng)先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性和安全性，全面支撐現(xiàn)代配電網(wǎng)精益化管理。
本輪配電自動(dòng)化建設(shè)的主要經(jīng)驗(yàn)以及遵循的原則有：
(1)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)先進(jìn)性，準(zhǔn)確定位配電自動(dòng)化與配網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的關(guān)系。
(2)在建設(shè)中注重實(shí)用性，針對不同區(qū)域供電可靠性需求，采取差異化技術(shù)策略，不一味追求高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),充分考慮街區(qū)成熟度，避免因配電網(wǎng)頻繁改造而造成重復(fù)建設(shè)，杜絕浪費(fèi)體現(xiàn)投資效益。
(3)在應(yīng)用中體現(xiàn)可靠性，進(jìn)一步提高終端及通信設(shè)備運(yùn)行可靠性;優(yōu)化、簡化主站功能，廣泛采用分布式部署方式，有效降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)頻繁變化、通信不穩(wěn)定等因素對系統(tǒng)主要功能的影響。
(4)確保運(yùn)行控制安全性，嚴(yán)格按信息系統(tǒng)安全防護(hù)要求，加強(qiáng)生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間的信息安全管理;落實(shí)公司中低壓配電網(wǎng)安全防護(hù)規(guī)定，規(guī)范接入配電終端等設(shè)備，確保系統(tǒng)運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)采集信息安全。
趨勢與展望
智能配電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)是建成高效、靈活、合理的配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提升配電網(wǎng)靈活重構(gòu)、潮流優(yōu)化能力和可再生能源接納能力，提升配電網(wǎng)在緊急狀況時(shí)對主網(wǎng)的支撐能力。未來的配電網(wǎng)將更加智能，具備可控性、靈活性、自愈性、經(jīng)濟(jì)性等內(nèi)涵和特征，能夠滿足不同用戶對電能質(zhì)量供應(yīng)的要求。
配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢展望如下：
(1)基于IEC61968系列標(biāo)準(zhǔn)將多個(gè)與配電有關(guān)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)集成起來，基于IEC61850的配電終端實(shí)現(xiàn)終端的自描述與自動(dòng)識別，以及IEC61850和IEC61968的融合實(shí)現(xiàn)配電信息交互，將是配電信息集成的主要發(fā)展方向。
(2)雖然饋線自動(dòng)化集中智能模式目前仍是國內(nèi)配電自動(dòng)化的主流，但智能分布式饋線自動(dòng)化模式已在上海、天津等發(fā)達(dá)地區(qū)開始應(yīng)用，并將逐步影響到其他地區(qū)。
(3)建設(shè)更加靈活與主動(dòng)的配電網(wǎng)將是未來配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)越來越多的分布式電源，包括光伏發(fā)電、風(fēng)電和小型燃?xì)廨啓C(jī)等，以及先進(jìn)的電池系統(tǒng)等多種不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能裝置安全、無縫地接入配電系統(tǒng)，并做到“即插即用”式投、退控制和管理。
作者簡介
劉東，上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，IEEE高級會(huì)員，國家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心智能配用電研究所所長。主要從事智能配電網(wǎng)、信息物理融合系統(tǒng)方面的研究工作。
