摘要：阐述了配网自动化建设的实现模式，包括配网自动化系统的总体结构模式、馈线自动化控制模式、配网自动化主站模式、配网自动化子站模式、配网管理终端、通信方式及一次设备选型等。通过比较分析几种典型的方案，提出一种适用于县级城市配网自动化系统的基本模式。 我国县级以下城市用电量约占全国用电量的40%，而配电网络的供电可靠率远低于98%，电压合格率仅有90%。县级以下城市配电网络结构以辐射供电为主，环网供电开环运行的环路较少，10kV馈线较长，通常超过10km;馈线以架空线为主，分支线较多;用电负荷较为分散、负荷密度比较小，负荷受季节影响较大;配电变压器多，但配变容量较小，配电变压器覆盖面很广，选用哪一种性价比更优、更有实用价值的技术方案值得探讨。采用配网自动化系统是提高配电网络供电可靠性的重要技术手段之一。
摘要：阐述了配网自动化建设的实现模式，包括配网自动化系统的总体结构模式、馈线自动化控制模式、配网自动化主站模式、配网自动化子站模式、配网管理终端、通信方式及一次设备选型等。通过比较分析几种典型的方案，提出一种适用于县级城市配网自动化系统的基本模式。
我国县级以下城市用电量约占全国用电量的40%，而配电网络的供电可靠率远低于98%，电压合格率仅有90%。县级以下城市配电网络结构以辐射供电为主，环网供电开环运行的环路较少，10kV馈线较长，通常超过10km;馈线以架空线为主，分支线较多;用电负荷较为分散、负荷密度比较小，负荷受季节影响较大;配电变压器多，但配变容量较小，配电变压器覆盖面很广，选用哪一种性价比更优、更有实用价值的技术方案值得探讨。采用配网自动化系统是提高配电网络供电可靠性的重要技术手段之一。
1系统模式
对于一个县级城市配网自动化系统来说，模式选择关系到整个县级城市配网自动化系统技术方案的可行性、合理性及经济性，必须从整个系统角度考虑。县级城市配网自动化模式选择包含以下几方面：系统总体结构模式、馈线故障处理模式、配网自动化主站模式、配网自动化子站模式、配网管理终端、配网自动化通信模式、一次设备开关及和电流互感器的选择。
(一)系统总体结构模式
在设计和制定县级城市配网自动化系统方案时，首先要确定系统的总体结构模式。系统的总体结构是指整个系统分几个层次进行控制和管理。采用这种分层控制模式可以加速配网故障的自动处理过程，提高系统实时性。各层间既相互独立又互为备用，以提高系统的可靠性。分层结构模式降低了系统信息流量，节省了配网通信系统的投资。通常情况下，县级配网自动化系统总体结构按配网自动化主站层、配网自动化子站层、FTU层三层结构模式进行设计。
(二)配网自动化主站模式
调度自动化系统和配网自动化系统是电网控制领域功能不完全相同的两个系统，但是，这两个系统可通过变电站出线开关紧密联系在一起。
对于县级城市，调度与配网规模都不大，选用调、配一体化主站系统是适宜的。由于一体化主站系统具有共享的支撑软件平台，系统的软、硬件资源充分共享，运行维护费用大大减少。系统通过操作权限管理，可以确保调度、配网运行的安全性和可靠性。从运行管理体系来看，调度与配网是独立分开运行的两个系统，一体化平台不影响这两个系统正常操作使用。整个系统投资省、性价比高。调、配一体化主站系统是县级配网自动化系统首选的模。
(三)配网自动化子站模式
配网自动化子站是介于配网自动化主站与FTU之间的信息交换和处理的中间站。按县级配网自动化系统总体结构设计，如果采用三层结构，县级配网自动化系统有三种子站模式可供选择，分别是通信控制器模式、数据转发器模式和微机型配网自动化子站模式。
(四)FTU层
FTU是完成数据采集与控制的基本测控单元，它涵盖各种控制器、分段器、重合器、柱上FTU、环网柜FTU、开闭所DTU、配变TTU等，应根据系统要求选配相应的FTU。
(五)通信模式选择
1、GPRS或CDMA模式
采用通用分组无线业务(GPRS)通信，具有设备价格低、一次投资省、安装简单、通信网络免维护、运行费用低、设备维护容易、通信速率高等特点，因此得到人们广泛关注。采用GPRS或CDMA应注意以下几个问题：①系统的每个测控点必须在公共数据网覆盖范围之内，不能有通信死区。②通信实时性受到移动通信网的制约，因此配网故障隔离时间、网络重构时间会有所延时，这是系统设计必须考虑的问题。③对控制命令软件必须采用加密及其它技术措施，以确保系统的安全、可靠性要求。
2、光纤通信模式
目前通信模式首选光纤通信。光纤通信分为光纤自愈环通信和光纤以太网通信。光纤自愈环通信是串口通信，通信速率从几十kbit/s到上百bit/s，通信可靠、技术成熟、价格适中。光纤以太网是网络通信，通信速率高，但可靠性不如自愈环，且价格较高。这两种通信方式的选择，应依据配网自动化系统FA技术方案的需求和整个系统的性价比综合考虑。
(六)一次设备及电流互感器的选择
1、一次设备开关选型十分重要，应选用寿命长、免维护、低功耗、直流操作电源的开关作为配网分段开关或联络开关。
2、对于架空线或电缆线路，作为馈线的分段开关、联络开关，通常选用SF6或真空负荷开关，如果系统FA方案选用保护方式或重合器方式，开关必须选用断路器与之相匹配。
3、环网柜两台进线开关选用可电动操作的负荷开关。环网柜出线开关，根据需求可选择三种不同的方案。分别为负荷开关，选用高压熔丝加负荷开关，断路器。这三种配置方式要与馈线负荷情况、整个FA系统方案及保护时限相配合，合理选配。
4、电流互感器配置
FTU不仅要检测正常工作电流，同时要检测故障电流。电流信号由同一组互感器提供。因此，对电流互感器配置有以下要求：(1)每个开关配三只电流互感器，用来计算零序电流。(2)电流互感器饱和度建议为三倍额定电流，以满足同时检测正常电流和故障电流精度的要求。(3)电流互感器的精度为0.5S级以上。
2几种馈线自动化(FA)方案的评估
县级城市配网自动化系统技术方案的核心是选择合理的FA故障处理技术方案。现就县级城市配网自动化系统中常见的FA方案进行分析和评估。
(一)远方控制模式
远方控制FA模式是根据FTU上传的故障信息，FA软件依据故障信息和相关网络拓扑关系，进行故障自动诊断与识别，定位故障所在区段，通过远方遥控命令实现故障自动隔离和网络优化重构功能。
远方控制FA模式评估的优点是：开关动作次数少，首端开关保护不需要改造，一次重合闸即可;FA故障处理可靠、快速，故障处理时间短;可实现FA分层处理，实现网络优化重构功能;具有配网SCADA功能。远方控制FA模式评估的缺点是：系统投资较大，需要建立配网自动化主站(子站)、通信、FTU、直至整套系统，FA功能完全依赖于配网通信系统，对通信系统可靠性要求较高;终端必须配置不间断电源，通常选用充电器和蓄电池;一次开关必须改造为直流操作。
(二)就地控制模式
1、重合器模式就地控制FA方案
采用重合器作为分段开关，重合器本身带有保护，可以实现就地快速隔离故障。重合器模式FA方案评估的优点是：当馈线发生瞬间故障时，不需要首端开关一次重合闸动作，避免引起全线路短时停电，而是由线路上离故障点最近的重合器一次重合闸动作，瞬间故障时缩小停电范围。这种模式不需要通信，隔离故障快速、简单、易实现。重合器模式FA方案评估的缺点是：重合器本身带有保护，通过时限来保证重合器保护动作选择性，因此馈线分段越多，保护之问的级差就越难配合，重合器投资较大。
2、自动分段器就地控制FA方案
负荷开关加终端(控制器)组成自动分段器，加上首端开关重合器构成分段器就地控制FA模式。分段器动作按记录故障电流次数来整定，故障电流最大次数与首端开关重合器的重合次数相匹配;首端开关一般最多三次重合闸，自动分段器最多分为三级。自动分段器FA方案评估的特点是：控制模式简单，易实现，不需要通信，投资省;但是只能自动隔离故障，不能实现网络重构;自动分段器的级数受首端开关重合闸次数的约束。因此，这种模式大多应用于辐射型的配网网络或重要支线。
3、电压就地控制模式FA方案
电压型FA的工作原理是：判断馈线是否失压+时限+首端开关重合器，共同完成电压型就地控制模式FA功能。所谓电压型开关，就是当馈线失压时开关自动跳开，馈线来电时开关延时合闸。电压型FA方案评估的优点是简单，易实现，不需要通信，投资省，电压型开关采用交流操作电源，不需要蓄电池，开关操作可靠，在县级城市配网的农电线路得到应用。电压型方案评估的缺点是开关多次重合，停电次数增加，对系统有冲击;不能识别单相接地和断相故障;残压闭锁有死区，造成故障范围扩大;对于多电源的电力环路，难以实现就地网络重构;故障处理时间长，且分段越多，时间越长。
4、故障信号差动保护方式FA就地控制方案
上文介绍的三种就地控制方案均不需要通信，由FTU与首端开关重合闸相配合，完成FA就地控制功能。故障信号差动保护方式是在FTU之间具有相互通信能力的基础上，要求提供可靠的差动保护通道，这种差动保护不同于常规的差动保护，它是通过比较相邻FTU之间故障状态信号是否相同，以及诊断故障所在区段差动保护启动跳开故障区段两侧的开关，完成故障隔离功能。这种控制模式的最大优点是隔离故障快速，可达到150ms～300ms。但是，对差动保护通道的可靠性要求较高，最好具有差动保护专用通道，以保证差动保护动作的可靠性。
(三)远方与就地控制相结合的FA方案
县级城市配电网络有部分为环网供电，但更多的是辐射型供电模式。在主环路上有很多支线，且支线较长，因此选用FA控制模式时应因地制宜，进行有效组合。对于电力环路网络结构，采用远方控制模式;对于放射形网络，选用就地控制模式。当系统通信正常时，以远方控制为主;当通信异常时，可以在FTU就地控制，则以远方控制模式为主，就地控制模式为备用。这种组合型控制模式的关键是FTU的功能必须满足组合型FA控制模式的需求。
3结论
县级城市配网自动化系统模式的选择，应根据我国县级城市配电网络的特点，统一规划、分期实施、因地制宜、合理选配。配网自动化主站系统推荐选用调、配一体化的跨平台设计的主站系统，配网自动化子站优先考虑价格较低、免维护的通信控制器型的子站。建议采用电流/电压混合型、远方与就地控制相结合的FA控制模式，这种模式便于分期投资，以提高整个系统的性价比。
