近年來我國(guó)的電力工業(yè)正大力推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，并在新的“十二五”計(jì)劃中針對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展作了具體實(shí)施規(guī)劃，其中專門針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的建設(shè)做出了重點(diǎn)批示，并提出建設(shè)智能化配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。

配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的關(guān)鍵是需采用自動(dòng)化設(shè)備，提高設(shè)備的故障判斷能力和自動(dòng)隔離故障，恢復(fù)非故障線路的供電條件?；诙嗄陙矸€(wěn)定發(fā)展的遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，饋線終端DTU在配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)在饋線基礎(chǔ)層的實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)。

1　實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的主要條件

配電網(wǎng)自動(dòng)化主要涉及中低壓級(jí)電網(wǎng)，主要有以下建設(shè)內(nèi)容：可靠安全的供電網(wǎng)絡(luò)，包括電源點(diǎn)應(yīng)保證電力輸送線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，開關(guān)、變壓器等設(shè)施；對(duì)故障的自動(dòng)判斷和隔離，在人工或自動(dòng)條件下恢復(fù)非故障線路的供電，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行自我隔離和診斷；實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，采用配電管理系統(tǒng)SCADA，對(duì)配電網(wǎng)所需的信息進(jìn)行技術(shù)處理，及時(shí)反應(yīng)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況和事故的處理及分析；用電管理包括用戶對(duì)電能的管理要求，對(duì)電能進(jìn)行調(diào)整，對(duì)用電負(fù)荷的控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度等。

1.1　配電網(wǎng)系統(tǒng)的饋線方案

a. 環(huán)網(wǎng)電纜方案。以電纜作為配電主干線的配電網(wǎng)，一次開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備和二次DTU設(shè)備配合可完成自動(dòng)隔離故障功能。

b. 架空配網(wǎng)方式。通常是雙電源環(huán)網(wǎng)供電方式，一次開關(guān)和二次FTU設(shè)備配合可完成自動(dòng)隔離故障功能。

c. 輻射型配電網(wǎng)。多以單電源供電，控制設(shè)備由變電站主開關(guān)作保護(hù)，配電線路可根據(jù)需要設(shè)多級(jí)重合器和分段器保護(hù)，達(dá)到自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電的條件。

1.2　配電網(wǎng)自動(dòng)化通訊

配電網(wǎng)自動(dòng)化程度的重要標(biāo)志是通訊是否符合自動(dòng)化的要求，饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)必須依賴于良好的通信條件。光纖通訊是城市配電網(wǎng)通訊的主要方式，其特點(diǎn)是可靠性高，干擾小，不受環(huán)境條件的影響。基于GPRS、3G等技術(shù)的無線通訊也是目前較主流的通信手段，應(yīng)用于地理分散、負(fù)荷較小的配電線路區(qū)域。

2　配網(wǎng)自動(dòng)化典型方案

在智能配網(wǎng)建設(shè)中，首先需要建設(shè)覆蓋面大、實(shí)用化程度高的城市配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，搭建一個(gè)配網(wǎng)智能化建設(shè)的大基礎(chǔ)平臺(tái)。其中，由配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)（DMS）、通信子站、終端設(shè)備（DTU/FTU）組成的系統(tǒng)成為典型的實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的解決方案。

由ABB公司提供的配網(wǎng)自動(dòng)化整體方案采用三層式結(jié)構(gòu)（如圖1所示），每一層（三層一體化）可實(shí)現(xiàn)功能如下：控制中心DMS提供全網(wǎng)絡(luò)完整的配網(wǎng)自動(dòng)化管理功能；通信服務(wù)器SYS600C提供區(qū)域配網(wǎng)自動(dòng)化功能，帶監(jiān)控；終端RTU560（DTU/FTU）提供集成的監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)開關(guān)單體監(jiān)控。

2.1 　配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)（DMS）

支撐整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化需要配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)管理的高級(jí)應(yīng)用，主要功能包括：監(jiān)控SCADA；數(shù)據(jù)工程，可接入GIS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)源；故障定位、隔離及恢復(fù)；故障呼叫系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化功能應(yīng)用等。

2.2　通信子站/服務(wù)器

通信子站作為接入終端設(shè)備的通信前置服務(wù)器，提供充裕的通信接口及通信協(xié)議，接入數(shù)量龐大的DTU等終端設(shè)備，為配電網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供劃定的配電區(qū)內(nèi)統(tǒng)一實(shí)時(shí)信息。

2.3　終端設(shè)備

a. 環(huán)境適應(yīng)性。能適應(yīng)戶外高溫、潮濕等惡劣運(yùn)行環(huán)境要求。

b. 三遙。正確監(jiān)視饋線運(yùn)行，匯報(bào)負(fù)荷等實(shí)時(shí)信息。

c. 故障檢測(cè)。捕捉由接地、短路等原因引起的故障電流。

d. 通信能力。支持多種通信方式（網(wǎng)絡(luò)及串口）及通信協(xié)議，與主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。

e.  滿足EMC電磁兼容性要求。

f.  提供可靠的不間斷電源。

3　市場(chǎng)對(duì)終端的技術(shù)需求

由傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)控制的技術(shù)發(fā)展而來，終端產(chǎn)品在功能上得到進(jìn)一步開發(fā)，以適應(yīng)新的目標(biāo)應(yīng)用要求。在配電自動(dòng)化應(yīng)用中，終端的功能性可以概括為以下方面。

a. 系統(tǒng)要求軟、硬件配置的靈活性和擴(kuò)展性，便于工程實(shí)施過程的升級(jí)、改造。

b. 對(duì)供電線路進(jìn)行正確的測(cè)量及采集、計(jì)算，故障電流的監(jiān)測(cè)及事故報(bào)告。

c. 提供集成的HMI監(jiān)控功能，在終端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)主站系統(tǒng)的后備。

d. 可執(zhí)行復(fù)雜的PLC功能，執(zhí)行多語(yǔ)言編程。

e. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存檔，掉電不丟失。

f. 當(dāng)?shù)丶氨憬莸倪h(yuǎn)程診斷、維護(hù)。

g. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

h. 支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換接口的工程、工具。

i. 增強(qiáng)的通信能力、技術(shù)改進(jìn)表現(xiàn)在以下方面：實(shí)現(xiàn)靈活、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；接入IED/智能設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，IEC60870-1-1/104，IEC61850支持水平通信等；支持通信協(xié)議的區(qū)域、地方標(biāo)準(zhǔn)化，以優(yōu)化數(shù)據(jù)通信；接入現(xiàn)代傳輸介質(zhì)——網(wǎng)絡(luò)、光纖、無線、衛(wèi)星；IT技術(shù)的運(yùn)用（用于工程、診斷和維護(hù)）。

4　終端應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

ABB作為全球技術(shù)領(lǐng)先的電力系統(tǒng)與產(chǎn)品供應(yīng)商，其產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)無一例外地均通過KEMA及歐洲各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)，并獲得國(guó)家型式認(rèn)證。ABB終端產(chǎn)品RTU560，已率先在國(guó)家電網(wǎng)及南方電網(wǎng)兩大電力公司的智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化示范工程得到成功運(yùn)用。

客戶需求：安裝于環(huán)網(wǎng)柜，監(jiān)控饋線進(jìn)、出線；檢測(cè)短路及相接地等饋線故障；保存并報(bào)告饋線的異常負(fù)荷數(shù)據(jù)。

ABB的響應(yīng)：RTU560導(dǎo)軌安裝解決方案；采樣相電流，中性線過電流（至少20倍額定電流），識(shí)別故障；PLC編程和數(shù)據(jù)存檔功能使RTU560能夠判斷；故障并保存饋線停電瞬間的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

RTU560系列產(chǎn)品以完善的功能性為配電網(wǎng)絡(luò)饋電線路（35 kV及以下環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)控DTU）提供實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的保證，得到已被運(yùn)行證實(shí)的功能性?；趲资甑拈_發(fā)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)理念滿足最新、最廣的需求：導(dǎo)軌安裝設(shè)計(jì)，適配于各類開關(guān)設(shè)備的新建、改造工程；高精度監(jiān)測(cè)，運(yùn)行高可靠性，滿足規(guī)?；渚W(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)運(yùn)行、維護(hù)要求；豐富的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議庫(kù)，并靈活支持各類特殊通信要求；實(shí)現(xiàn)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的客戶端及服務(wù)器端功能；集成了HMI功能，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)管理系統(tǒng)的后備；靈敏的故障電流檢測(cè)；執(zhí)行復(fù)雜的PLC邏輯功能，支持多編程語(yǔ)言；集成了網(wǎng)絡(luò)通信的Cyber安全標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)安全保障；支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)及工程維護(hù)、診斷；海量的數(shù)據(jù)持久保存功能，可供各類生產(chǎn)、事故分析。

針對(duì)安裝及工程，建議如下：采用不銹鋼材質(zhì)的柜體，尺寸與開關(guān)柜一體化設(shè)計(jì)，通風(fēng)考量，防潮防銹，防高溫；系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)就地指示，現(xiàn)場(chǎng)診斷便捷化；配置電源管理單元，常規(guī)電源失電后可不斷電轉(zhuǎn)換到電池組側(cè)供電，后備電池組容量足夠支撐終端后續(xù)運(yùn)行；實(shí)時(shí)監(jiān)視開關(guān)柜本體溫度，可有效預(yù)處理因長(zhǎng)時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行、設(shè)備老化等原因引起的開關(guān)高溫狀態(tài)，降低生產(chǎn)損失，避免危害。

5　饋線智能化基礎(chǔ)及終端技術(shù)展望

目前，我國(guó)配電自動(dòng)化進(jìn)行了較多試點(diǎn)，由配電主站、子站和饋線終端構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)已得到普遍認(rèn)可。針對(duì)三層式方案，提出三層一體化的監(jiān)控保證配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。

光纖通信作為主干網(wǎng)的通信方式也得到共識(shí)，光纖通信使得饋線終端能夠快速地彼此通信，共同實(shí)現(xiàn)具有更高性能的饋線自動(dòng)化功能，如自愈型自動(dòng)化方案。

基于更進(jìn)一步的智能化電網(wǎng)（如自愈）的建設(shè)，具備GOOSE水平通信能力的終端可以支持饋線智能化的實(shí)現(xiàn)。因此可以認(rèn)為，水平通信將成為終端通信技術(shù)及配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的下一個(gè)發(fā)展方向。ABB公司依托幾十年的監(jiān)控終端產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，呈現(xiàn)給用戶一個(gè)高品質(zhì)的智能配網(wǎng)解決方案：基于水平通信方案的故障定位、隔離及自動(dòng)恢復(fù)功能均不依賴于后臺(tái)/主站功能，完全由各站DTU通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)的水平通信實(shí)現(xiàn)，由相關(guān)DTU獲取信息并邏輯計(jì)算完成饋線的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；建議構(gòu)建基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，一旦發(fā)生單一節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)支持網(wǎng)絡(luò)通信重構(gòu)，可保證通信系統(tǒng)正常工作；建議添加通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能軟件，以監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的通信情況，不僅能監(jiān)視到DTU裝置的通訊狀況，同時(shí)監(jiān)視各以太網(wǎng)交換機(jī)及端口狀態(tài)，及時(shí)提示操作人員相關(guān)信息；建議配置IEC61850網(wǎng)絡(luò)報(bào)文及GOOSE監(jiān)視軟件以利于調(diào)試及維護(hù)工作。

6　結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化建設(shè)剛起步，其建設(shè)規(guī)模及效果還在發(fā)展和成熟中，二次設(shè)備作為配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展過程中的關(guān)鍵一環(huán)，其穩(wěn)定性、可靠性、降低檢修維護(hù)壓力均為實(shí)際問題，因此需選用性價(jià)比合適的終端設(shè)備。相信在各方努力下，配電網(wǎng)自動(dòng)化將會(huì)不斷完善并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，從而得到更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。