摘要：该文论述了基于信息技术的配电网自动化的基本功能和意义。结合当前农村配电网模式，提出借助于GPRS的通信方法以及新的故障隔离方式。

关键词：配电网自动化　GPRS　故障隔离

经历了大规模农村电网改造之后，农村电网网架结构基本具备了实现配网自动化的条件。当前各供电企业都在致力于提高配电网自动化水平，扩展各种功能，以提高供电水平。

由于各地经济发展状况有很大差异，配网自动化模式应该本着因地制宜、适度超前的方针确定。

1　配网自动化的实现

我国农村电网架空线路和电缆线路通常有辐射状和环网状两种，实现故障诊断、定位和自动隔离可以采取多种方法，这主要取决于自动化装置的技术特点和整体方案。一般有分散智能和集中智能两种方式。分散智能以开关设备之间的整定值配合实现，在不依赖主站和通信系统的条件下判断并隔离故障；集中智能方式依赖通讯网络通过主站或子站对终端上传信息的分析、判断及控制来判断并隔离故障，他必须依靠可靠的通信网络。

1.1　集中智能控制方式

由主站系统/子站系统、通信系统、监控终端互相配合，利用终端设备监测故障信号和开关动作情况，按照配网调度系统中预先设置的电网拓扑分析判断出故障区段，并经过远方操作将故障区段隔离和恢复非故障区段的供电。集中智能控制方式理论上讲，是配网自动化技术实现的最优方案。但由于本方案需安装大量FTU设备，FTU工作的可靠性正逐步得到验证；另一方面，由于其控制方案是利用大量广域通讯连接实现的，通讯系统的维护工作量特别大，与中小农村电网系统的人力资源配置是不相适应的；此外，其系统造价非常高，资金回报率较低。

1.2　传统重合器就地控制方式

采用具有开断与关合短路电流能力的重合器，通过重合器的时序配合来实现就地的故障隔离与恢复。采用重合器组网实现配网自动化功能，不需要通讯手段。主要是，利用重合器本身切断故障电流的能力，实现故障就地隔离，避免了因某段故障导致全线路停电的情况，同时也减少出线开关动作次数。缺点主要是：环路上重合器之间保护的配合靠延时实现，显然分段越多，保护的级差越难配合；为与重合器保护级差配合，变电站出线断路器是最后一级时限速断保护，分段重合器越多，出线开关限时速断保护延时就越长，对配电系统影响也越大。

1.3　智能化重合器实现馈线自动化方式

图1所示为典型的配电网手拉手的环网结构，这是实施馈线自动化的基础结构。联络开关S3处于常开状态，负荷由变电站A和变电站B分别供电。当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，传统的故障隔离和恢复供电的方法是通过重合器和分段器的配合，经重合器多次重合实现的，该方法不依赖于通信。但是，由于重合器的多次重合对配电系统造成的扰动在某些情况下是不能接受的，为了实现具有更高性能的馈线自动化，当前的智能化重合器设计了继电保护功能和基于GPRS的通信功能。

图1　典型的手拉手环网

智能化重合器实现馈线自动化的基本原理如下：当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的智能控制器检测到故障电流而装设在开关S2处的智能控制器没有故障电流流过，S1与S2经过GPRS交换信息，将确认该故障发生在S1与S2之间，快速跳开S1和S2实现故障隔离并合上线路出口的断路器，最后合上联络开关S3完成向非故障区域恢复供电。这种继电保护功能称为故障量差动，可使配电系统在故障时不受多次冲击，迅速恢复送电。另外智能化重合器具有阶段式保护功能，当上下级之间的短路电流能够配合时，也可采用阶段配合方式，同时具有方向鉴别可以选用。

上述三种自动化方式是配电自动化发展的三个阶段，从自动化程度来讲，以集中智能控制方式最为理想，是目前配网自动化发展的必然趋势。但正如上面所述，传统重合器就地控制方式自动化程度不高，但技术成熟，且投资相对较少；智能化重合器实现馈线自动化方式，较传统重合器就地控制方式相比，自动化程度有所提高，应用较广，但依然是就地控制方式，而集中智能控制方式可实现远方和就地两种控制方式，自动化程度最高，也是目前配网自动化发展的必然趋势。

2　配网自动化通信的发展趋势

目前配网自动化的通讯有多种方式，如载波通讯、扩频通讯、光纤通讯等，各种不同的通讯方式有着不同的适应区域，但就其经济、可靠性能等方面很难达到和谐统一，也就是说相对投资少，但技术性能不理想，如载波通讯和扩频通讯，而技术性能可靠，但投资较大，对于配网通讯，在经济较为贫困地区还难以承受，如光纤通讯。而GPRS通讯方式是目前较为理想的通讯方式，技术性能既能够满足配网自动化的要求，又无须较大的投资，对于一般地区都可以承受，他的先决条件必须是基于GPRS通讯网络覆盖区域并开通Internet网络，目前绝大部分地区均已实现并在不断完善。如果有条件的地区，采用光纤通讯和GPRS通讯方式互为备用，将更加理想。

GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，与原有的GSM相比，更具先进性：

（1）　永远在线：只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，不存在掉线问题；类似于一种无线专线网络。

（2）　按量计费：虽然可以保持永远在线，但不必担心费用问题；因为只有产生通信流量时才计费。她是一种面向使用的计费，计费方式更加科学合理。

（3）　高速传输：GPRS最高理论传输速度为171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的传输速率。采用短消息的方式进行数据通信。

（4）　支持点对点通信，可进行底层终端之间的相互通信，实现故障量差动。

在配网自动化系统中采用GPRS进行数据传输，可以大大的降低通信系统的一次性投资，而且减少了工程实施中调试通信系统的时间，降低了通信系统的维护费用。尤其对于面广、布点稀的农村配网系统，这种通信方式具有很好的经济性。

3　新一代配网自动化系统

由于各地经济发展状况有很大差异，配网自动化模式应该本着因地制宜、适度超前的方针选定。不可否认集中智能是今后的发展趋势。但一次投资过大，回报率不大，可以试点，不利于推广。针对我国具体情况，建议配电网自动化应当针对本电网特点逐步发展、完善，分阶段实现各项基本功能。

我们在进行农网改造、实施配电自动化的过程中采取"分步走"的方针，整体规划分步实施。这样既可以做到"边投资，边受益"，可以使现有的投资获得最佳的收益效果，也考虑到技术上适度超前，留有扩展余地，最终可发展为集中智能的配电网自动化系统。

3.1　整体规划：

第一层：设立在调度室的调、配一体化系统或专用配调系统，作为配电系统的主站层，实现配电网自动化。

第二层：智能化永磁机构重合器，作为底层单元，它的智能单元的作用是实时监测系统状态，根据电流电压等实时参数判别故障发生点。根据本地区条件，通过GPRS通信或光纤网络以及终端通信转换设备将信息汇总至主站，由主站系统的配电自动化系统软件包（DA：Distributed Automation）立即进行故障诊断、故障隔离、网络重组。集中实现故障隔离和负荷转移。因此，该方式又被称为"集中智能方式"。

3.2　分步实施(见图2)

第一步：我们选用带有继电保护功能的、能独立处理故障的免维护永磁机构重合器。能就地处理故障、恢复送电，不依赖于通信，实现分散智能化。可配置GPRS 通信，实现故障量差动，或自动就地处理事故。为节省资金，某些分歧线可采用分断器。

第二步：根据资金情况分期建设通信网、子站、主站，最终实现集中智能化配电自动化系统。

图2　分布实施的配网自动化系统示意图

4　结论

信息技术的快速发展，农村电网健康水平的大幅度提高，为配电网实现自动化技术提供了强有力的支持。采用基于信息技术的配电网自动化系统将在很大程度上改善配电网的运行状态，更好地实现了资源的综合利用。在进行农网改造、实施配电自动化的过程中采取"分步走"的方针，整体规划分步实施。这样既可以做到"边投资，边受益"，可以使现有的投资获得最佳的收益效果，也考虑到技术上适度超前，留有扩展余地，最终可发展为集中智能的配电网自动化系统。由此引出配有GPRS通信的、以智能化重合器为底层终端的新一代配网自动化方式，是农网配电自动化的发展趋势。