1.5 配電自動化的現狀與發展情況

1.5.1 國外配電自動化發展及現狀

國外配電自動化開始于20世紀70年代，歐美等開展配電自動化的早期目標是用縮短饋線停電時間。如美國，在開展配電自動化工作的初期，采用配電線路上裝設多組重合器、分段器方式，使線路故障不影響變電站饋線供電。在紐約曼哈頓地區，27kV任一線路故障時真空重合器和變電站內的斷路器配合，經過小于3次的開合操作，自動隔離故障使非故障段恢復供電。1997年全紐約的用戶平均停電時間（含檢修、故障等各種因素停電時間）為104min，而曼哈頓地區僅為9min。1994年，美國長島電力公司配電自動化系統采用850臺FTU和無線數字電臺組成了故障快速隔離和負荷轉移的饋線自動化，在4年內避免了59萬個用戶的停電故障（根據美國事故統計標準，對用戶停電達到或超過5min就是停電事故），并因此獲得IEEE DA/DSM大獎。整個系統的形成大致經歷了3個階段：第一步使線路運行達到能自動分段，第二步建立通信實現SCADA功能；第三步實施非故障段的自動恢復供電。隨著微機技術的興起和發展，大約在1980年，配電自動化方面的研究已有相當的規模。到20世紀90年代，美國的配電網自動化技術已達相當高的水平。其中典型的例子是美國紐約長島照明公司于1993年投運的配電網自動化系統，系統涉及750條饋線，100多萬用戶，該系統的使用使受主線路故障影響的用戶減少25%，即總計24萬用戶可實現在1min內完成故障區間隔離和非故障區間的自動化恢復送電，代表當時這一領域的國際最高水平。

日本配電網自動化的發展途徑和美、英等國不同，它首先是在配電線路上安裝具有判別故障及按時限順序合閘的柱上開關，并與安裝在線路上的重合器、分段器及變電站饋線開關的保護相配合。當線路發生故障經過二次合閘，重合器、分段器能自動判別故障，自動隔離線路故障段，使線路非故障區域恢復供電。在上述基礎上又進一步增設通信功能，將柱上自動配電開關的信息送至中央控制室，由配電自動化系統對配電網進行監控，其功能包括SCADA、AM/FM/GIS、負荷控制（LC）等。日本在20世紀50年代送配電損耗約為25%，到80年代已降到5%，日本九州電力公司每戶平均停電時間從6min下降到1min，正是依靠配電自動化實現的。日本是配電自動化發展比較快的國家，到1986年全國9個電力公司的41 610條配電線路已經有35 983條（86.5%）實現了故障后的按時限自動順序送電，其中2 788條（6.7%）實現了柱上開關的遠方監控。到1997年底，日本全國已基本上實現了配電網自動化。

歐洲配電自動化系統的實施進程不如日、美那么快。如意大利國家電力公司（ENEL）在20世紀80年代初，才著手進行變電站設備的自動控制，到80年代末才開始進行基于配電網數據傳輸的配電網自動化系統的工業性開發。到1996年9月底，有13個配電自動化系統運行，連接到大約1000個配變電站和6萬個家庭用戶。

同時，國外著名電力設備制造廠商基本上都涉足配電自動化領域，如西門子公司、施耐德公司、COOPER公司、MOTOROLA公司、ABB公司、東芝公司等，均推出了各具特色的配電自動化產品。

相比較而言，日本、美國自動化系統的覆蓋面較廣，而歐洲則相對差些。其主要原因是，日本配電網以架空線路為主（根據日本九州電力公司1997年統計的數據，該公司6kV配電系統的架空線路所占的比例為98.3%），架空線路易受環境、氣候等自然因素和外力撞桿、斷線等人為因素影響，為了保證高供電可靠性要求，除需要大量的柱上開關構成網格式配電網絡外，還需自動化手段保證快速處理故障及恢復供電。歐洲配電網以電纜線路為主，由于電纜線路基本上不受上述架空線路外界因素的影響，所以即使沒有自動化手段的支持，也能獲得高的供電可靠性，但是電纜的造價遠高于架空。美國則介于日本和歐洲之間，自動化系統根據不同用戶需要確定是否使用。

從以上可以看出，國外配電自動化的實現，大致是先實現饋線自動化，然后建立通信信道和配電自動化主站系統，再完善各項功能。然而，在這過程中留有大量的有待開發的自動化功能和一些已經開發的功能之間的重疊。配電自動化的發展經歷了從各種單項自動化林立（也稱為“多島自動化”）的配電系統，向開放式、一體化和網絡化的綜合自動化方向發展的過程，目前已經具有相當的規模，并且在提高配電網運行的可靠性和效率，提高供電質量，降低勞動強度，充分利用現有設備的能力等方面均帶來了可觀的社會效益和經濟效益。目前國外正致力于配電自動化專家系統和配電網仿真培訓系統等研究，并且正在研究通過負荷分配的優化來減少網損，對變壓器負荷進行管理，以最大限度地利用變壓器容量并降低系統有功損耗以及按即時電價對用戶負荷進行管理等。

1.5.2 我國配電自動化的發展現狀

隨著我國在經濟上的可持續發展和人民物質文化生活水平的不斷提高，用戶對電力的需求越來越大，對供電質量和供電可靠性的要求越來越高。尤其是在國家頒布的《中華人民共和國電力法》貫徹實施以后，電力作為一種商品進入市場接受用戶的監督和選擇，對電力供應中的停電影響追究電力經營者的責任。還有，高技術和精密裝備對電能質量要求也隨之提高，配電網供電可靠性已是電力經營者必須考慮的主要問題。為此，加快城鄉電網的改造、加快配電系統自動化的進程就顯得尤為重要。

配電是電力系統直接面向用戶的功能，是電力系統的重要組成部分。過去，我國電網缺電嚴重，加之“重發、輕配、不管用”等現象，致使配電網技術相對落后，主要表現在網絡混亂、裝備陳舊、自動化水平低、維護工作量大、供電可靠性低等方面。改革開放以來，電力工業特別是發、輸電方面有了很大的發展，電網缺電現象得到顯著改善。與此同時，電力系統自動化也進入了新的發展階段。但是，用不上電的情況仍十分嚴重，已建成的各種自動化系統形成一個個“孤島”，互相隔絕，不能充分發揮作用。配電網的規模是隨著負荷的不斷增長而不斷擴建和發展的。早期的配電網規劃經常因無法確切預見今后的負荷和市政建設前景，因此形成配電網建設的無序化和不合理性是難免的。對此，我國國家電力公司從1998年起對全國城市和農村電網開始進行大規模的建設和改造，投入2 800億元資金，主要建設改造從低壓380V到高壓110kV（部分220 kV）的配電網，以便提高配電網的供電能力和安全經濟運行水平，改善人民生活，為國民經濟持續發展提供了強大的動力。到2000年，城市高壓配電網整體供電能力增長了40%~50%，中低壓配電網供電能力增長了25%。

我國配電自動化工作起步于20世紀80年代，其標志是當時石家莊和南通各引進了一套日本戶上制作所贈送的配電網自動化環路設備，該設備每一開關單元由SF₆開關、DM控制器和電源變壓器構成，可以完成就地故障隔離功能，相當于日本20世紀70年代的裝備水平。

我國配電自動化工作的真正開展是在20世紀90年代，90年代后期陸續在一些省會城市開展局部范圍配電自動化試點建設。1998年末，隨著國家啟動城、農網改造工程，為配電自動化研究建設提供了機遇。同時，國內配電自動化的產品研發、功能標準討論、工程項目建設也進入熱潮，為國內配電自動化系統的全面建設提供工程經驗。國內最早的集成化、綜合一體化功能的配電自動化工程試點，是1998年的寶雞市區配電自動化系統。其功能包括了饋線自動化、配電變壓器巡檢、開閉所自動化、配電網SCADA、配網仿真優化、配電地理信息系統、客戶故障報修等，并實現了各個子系統之間的信息實時共享、功能相互共享的一體綜合化的配電自動化系統。

近年來，智能電網已成為電力界的熱門話題，被認為是改變未來電力系統面貌的電網發展模式。隨著智能電網的建設以及通信技術的發展，作為智能電網重要組成部分的配電自動化技術取得了重大的進步，從2009年開始掀起了新一輪大規模的基于智能電網背景的配電自動化建設熱潮。2009年9月，北京、杭州、廈門、銀川被確立為第一批試點單位；2010年1月，天津、青島、唐山等19個重點城市開展第二批配電自動化試點工程建設工作；2011年2月，在南昌、沈陽、福州等7個重點城市開展配電自動化推廣工程建設工作；2010年1月，完成了北京、杭州、廈門、銀川配電自動化試點項目建設實施方案審查批復工作，第一批試點單位開始工程建設；2010年10月，完成了天津、青島、唐山等19家配電自動化試點項目單位建設實施方案審查批復工作，第二批試點單位開始工程建設；2010年12月，完成了北京等配電自動化試點項目工程驗收工作，第一批試點項目全面進入試運行階段；2011年10月，完成了南昌、沈陽、福州等7家配電自動化推廣項目單位建設實施方案批復工作，各單位開始工程建設；2011年11月，完成了北京等配電自動化試點項目實用化驗收工作，第一批試點項目全面進入正式運行階段；2012年1月，完成了天津、青島等配電自動化試點項目工程驗收工作，第二批試點項目全面進入試運行階段。