0 引言

伴随着经济的飞速发展，人们对供电质量和可靠性的追求也不断提高，然而电网的波动与瞬间短路会带来较大的经济损害，配电网的自动化技术就是在这一背景下发展而来，当前配电自动化系统（DAS）引入了配电网络的数据采集与控制（SCADA），地理信息系统（GIS）等其发展也正式迈入了智能化阶段。本文基于这一背景，探讨了配电网自动化的相关技术，希望通过这一分析能进一步推进配电网的自动化发展。

1 DAS 结构探讨

1.1 结构组成

图1 为应用以太网形式的DAS结构，DAS 可以显着地改进供电可靠性，降低故障时间，使运行控制人员查询配电系统状态，另外当发生停电事件时会自动处理配电系统的合理运行。以下将具体分析其结构和相关技术。

当前 DAS 一般采用的分层分布式体系结构，其基本结构为：主站、配网子站、配网测控设备。其中配网测控设备是整个DAS 的基础，需要实现变电器、开关、变电站等信号的采集与监控。配网子站是指区域的工作站层，而主站负责DAS的信息管理与监控等，图2 给出了DAS 的基本结构示意图。

1.2 结构分析当前配网中测控终端设备有馈线远方终端，其完成的是遥测、遥信、遥控，以及事件顺序记录（SOE）、系统时钟校对、自恢复、自检测、通信以及故障检测等功能。子站则是负责管理其附近的环网柜，开闭所等配电站端监控设备，完成数据采集，当地监控等功能的同时还需要将数据传递到配电主站。主站如前所述实现的是GIS、应用软件与管理功能等。

2 DAS 技术分析

以CSDA的DAS 为例进行介绍，并描述其技术表征。

2.1 CSDA 的技术架构

CSDA 系统是依据国内的电网特点自主研发的由SCADA、DMS、GIS、区域工作站、通信系统、远方终端等，应用了4 级计算机网络，其技术特点是开发了先进的网络化配电数字载波通信（NDLC）技术，应用了DSP、现场总线技术，发展了数字载波原理；引进了配电自动化终端（FTU）智能化算法，改进了DAS 的稳定性、抗干扰能力，提高了精度；开发了小电流接地智能架构，解决了小电流接地的技术问题；实现了智能开关技术，应用了标准的主站支持系统。

2.2 FTU 技术分析

CSDA 中应用的馈线自动化测控终端（FTU）在适应配电自动化技术形势的同时，应用了更多的智能化设计。下面将具体分析FTU技术特点。

（1）馈线自动化管理与保护

当前国内电网自动化研究有两大热点方向：配电自动化、变电站综合自动化，与变电站综合自动化发展成果喜人的不同的是，配电自动化与变电站自动化的结合一直是较难的技术方向，当前采用的FTU 实现与馈线保护融合，馈线开闭达到变电站自动化系统的底线单元的功能，满足实现了配电自动化的核心单元。

（2）故障隔离与恢复供电

故障隔离通常是通过馈线分段器多次重合或者在线路保护应用通信实现的故障隔离，应用的FTU采用的是全线速断式故障隔离、恢复供电的智能设计。设计中基于断路器的智能控制应用网络化高速光纤通信形式，发展智能保护算法、面保护原理完成全线速断切除故障和非故障区域的恢复，这一设计会进一步提高配电站的可靠性。

（3）分布式小电流接地保护

国内的配电网大部分采用的都是小电流的接地系统，一旦发生单相接地系统故障，尽管还可运转一段时间，但还是可能发生PT 烧毁等事故，故明确接地点对馈线系统的稳定安全运行极为重要，当前的小电流接地的成功率达不到三分之一，而应用的FTU 由于其具备较高的测量精度，这使得小电流接地保护可得到任一点FTU的特征值实现分析比较，实践经验表明这一设计对于故障点的查询效果明显。

（4）分布式无功电压

分布式无功电压的监控对于改进稳态电压以及降低网损作用明显，这对于配网的经济效益很有意义，当前的接地补偿等无功补偿设备在配网中占据了很大空间，实现他们的最优控制是配电自动化的一项基本内容，前述的CSF107 系列馈线自动化终端的作用还有优化配电自动化SCADA 系统的并联补偿机制，提高高级应用程序对电容器组控制，同时在通信不正常或通信条件不完善的情况下，装置本身还能控制电容器组投切，以保证不同的负荷条件造成的电压质量和网损的减少。CSF107 系列馈线自动化终端的电压/无功控制策略通常有就地和集中两种控制手段，它们有自己的独特优点，同时还能与最佳的技术结合在一起提高并联补偿电容器的经济效益。

（5）瞬时性故障识别功能的FTU

继电保护中瞬时与永久故障的鉴别一直以来是配网中的关键问题，识别瞬时性故障主要有两个手段：①电压，一般线路故障前后的条件是不同的，提取数据后，再采用微分方程和最小二乘法的方法来计算故障电弧上的电压；②电压差，利用测量开关断开前后的两侧电压的变化来确定瞬时性故障。

FTU 能够利用自身的丰富的测量功能，分析出发生瞬时性故障的情况，为调度后台提供依据。

2.3 CSDA 配电中心技术分析

CSDA 配电中心由多台计算机构成全分布式体系结构，其软件设计具有技术特点有：①面向电力系统的对象设计、配电网模型的建立、网络拓扑关系的形成、数据库的创建和接线图的设计都是十分简单可见的，这些改变对功能的扩充和EMS,MIS的连接有重要的作用；②实时数据库是设计的主要内容；③消息驱动机制；④控件技术与多媒体的使用；⑤独特的前置通信设计理念；⑥跨跃平台、完全开放式软件的开发，满足了IEC相关国际要求。

2.4 数据采集与监控系统技术分析数据采集与监控系统（SCADA,SupervisoryControlAndDataAcquisition）是配电自动化的核心，其实现了将电网各站的数据显现到监控屏上，能让调度员清晰实现调度与感知能力。SCADA 中特点有：①应用的FTU智能化算法，改进了配网系统的稳定性、抗干扰能力，提高了精度；②开发了小电流接地智能架构，解决了小电流接地的技术问题；③实现了智能开关技术，应用了标准的主站支持系统。其系统结构如图3所示。

2.5 光纤通信技术技术分析

在配电网的自动化系统中，载波通信、无线通信、有线通信以及光纤通信都是常见应用的通信技术，然而其通信质量标准显然是不一样的，就目前智能电网的发展来说，光纤通信技术是目前应用较为理想的方向，下面就这一技术特点进行详细分析。

（1）特点

光纤通信具有以下特点：通信容量大、质量好、稳定性强；通信速率高可达2×108,误码率低10-8以下；光缆传输的抗干扰、抗雷击能力更强，运行环境比较广泛。然而光纤通信业存在着缺点有：

①在传输距离长、小容量的情况下，造价成本过高；②施工方式与无线通信相比较为麻烦，还需要进行架杆拉线等方式。

（2）自承式光缆

电力系统通信领域，基于更有效利用输电线路和高压杆塔的情况，通常应用架空地线复合光缆以及自承式光缆（ADSS）。当前电力通信领域中ADSS是应用比较成熟与广泛的一种产品，这类光缆有很强的抗张能力，可直接挂于2 电力杆塔间，跨度最大能在1 km左右，常见的24 芯自承式光缆具有特点有：①自承式光缆应用的是非金属材料，光缆口径小、重量轻、绝缘性能良好、抗拉强度大，线膨胀系数较小，适应温度范围比较广；②和OPGW光缆相比，自承式光缆不需要依附于地线或者电力线，能独立的架设在杆塔上，故可实现带电作业施工；③应用自承式光缆的通信线路和电力线路更成体系，维护较为方便；④光缆内有芳纶丝缠绕，这样ADSS光缆就会有较好防抢弹与抗张力的性质。

（3）光纤环网同步数字体系（SDH,Synhronous DigitalHierarchy）是世界通信领域在传输技术发展中的一项关键突破应用，同时其在光传输中也是较为成熟的技术，当前的很多区域骨干传输网都应用了这一传输技术。SDH光纤环网应用的是统一网关管理系统，应用了光纤信道完成多个节点（即网元）之间的同步信息传输、分叉、复用以及交叉连接等网络。

光纤环网中节点之间应用的世界统一的网络节点接口（NNI,Network Node Interface），采用了标准化的信息结构，即同步转移模式（STM-N,N=1,4,16,25…）。STM-N应用的是块状帧结构，网络管理中的任一节点都应用了标准光接口，完成了各类厂家光路通信上的互联。在STM-N结构中，每一基本网元都应用了终端复用器实现低速率码流的复接/分接变换成高速率的码流，其中分插复用器（ADM）则实现高速码流中分出/插入低速率码流，数字交叉连接设备（DXC）则实现同等速率码流之间的交换。光纤环网能实现如ATM、IP等多种速率的业务，应用网管软件实现通信网络的控制与配置，光纤环网不仅在电力系统应用优势明显，且对于未来智能电网更多技术推广具有一定的技术支持。

3 结语

随着因特网、通信等信息技术的发展，电力系统的自动化从自发向统一的、系统化的综合迈进。可以肯定综合自动化的发展是全面的，是自下而上贯穿始终的，它首先是来自对电力系统的保护、监控单元的信息化处理，随后达到变电站综合自动化的水平。如今，以信息和因特网为重心的变电站综合自动化技术已经大面积使用，以变电站综合自动化为导向的配电自动化也在发展。文中分析的基于配电网自动化技术，是当前应用比较普遍与领先的技术。尽管目前国内在配网自动化技术发展很快，但与国外一些发达国家的电网智能化发展相比还是较落后，发展配电网相关自动化技术将是任重而道远的。