据统计，超过85% 的故障停电是由于配电网故障造成的。配电自动化是提高供电可靠性的重要手段，目前已经广泛推广应用。但是，配电网具有点多面广的特点，如果采取“见了开关就配自动化终端，凡是自动化终端都实现‘三遥’的建设思路，不仅二次投资巨大，而且为实现“三遥”而对开关加装电动操动机构或更换等导致一次设备改造费用也十分巨大，并且为实现“三遥”而建设光纤通信通道的费用也非常大，这些投资的收益率往往较低，世界上没有任何国家是这样建设配电自动化系统的。

　　另一方面，不同供电区域对供电可靠性的要求也存在很大差异，国家电网公司依据对供电可靠性要求的不同，将供电区域划分为A+、A、B、C、D 和E 六类，相应的配电自动化系统也应差异化规划和设计。

　　实际上，合理的网架结构、可靠的配电设备和良好的配电网运维管理是保障供电可靠性的基础，自动化技术是进一步提升供电可靠性的重要手段， 但是并非每台开关都一定需要安装配电终端，而且即使安装终端也不一定非得具备遥控功能。此外，适当配置具有本地继电保护功能的配电终端，与集中智能配电自动化协调配合，对于提高配电网故障处理性能具有重要意义，文献[5] 对配电自动化系统中配电终端配置数量规划问题进行了深入研究。

　　为了更好地帮助配电自动化系统设计，本文在对影响供电可靠性的因素进行分析的基础上，探讨科学规划配电自动化系统的若干关键问题。

　　影响供电可靠性的因素

　　根据全国城市10 kV 用户供电可靠性统计数据，预安排停电占主要部分，大约占用户停电户时数的70% 以上，故障停电户时数仅占不足30%。

　　预安排停电

　　从目前的情况看，解决配电网供电可靠性问题首先需要大幅度减少预安排停电，而配电自动化系统是针对故障停电的解决方案。

　　减少预安排停电的主要途径是配电网运维管理提升，包括配电网带电检测、状态检修和不停电作业、科学安排停电计划、提高检修作业效率等，在网架结构上为用户设置两个及以上供电途径、加强变电站间的联络等技术手段，也有助于在不影响用户供电的情况下，停运某些配电线路甚至变电站开展改造和检修工作。

　　随着上述提升工作的全面深入开展，非限电因素计划停电的比例会显著降低，而故障因素造成的停电将上升为主要矛盾，需要发挥配电自动化的作用来将其影响减少到可以接受的范围。

　　故障导致停电

　　影响故障停电的因素包括：故障率、自动化分段数、故障处理时间以及网架是否满足N -1 准则。

　　根据全国城市10 kV 用户供电可靠性统计数据，历年架空线故障率比较平稳，平均不超过0.1 次/(km˙a);历年电缆线故障率略呈下降趋势，平均不超过0.04 次/(km˙a)，电缆—架空混合馈线和绝缘架空线的故障率取电缆和架空裸线故障率之间。

　　分段数是指馈线上安装有自动化终端的分段开关将馈线分割成的馈线段的个数，每个馈线段是故障所能自动定位或自动隔离的最小单元。

　　故障处理时间T 由三个部分构成：

　　T =t 1 +t 2 +t 3 ( 1)

　　其中，t 1 为故障查找时间，t 2 为故障隔离时间，t 3 为故障修复时间。

　　对于所有自动化终端都采用“三遥”终端的情形，故障查找时间和故障隔离时间较短，可以近似忽略不计，因此有

　　T≈t 3 (2)

　　对于所有自动化终端都采用“两遥”(遥信、遥测，包括故障信息)或“一遥”(遥信，包括故障信息)终端的情形，故障查找时间较短，可以近似忽略不计，因此有：

　　T ≈ t 2 +t 3 (3)

　　对于满足N -1 准则的情形，当故障发生后，只有故障所在馈线段在t 1 +t 2 +t 3时间内都需要停电，而故障馈线上的其余馈线段(即健全馈线段)则最多只会在t 1+t 2 时间内受故障影响而停电。

　　当不满足N -1 准则时，当故障发生后，除了故障所在馈线段以外，部分甚至全部健全馈线段在t1 +t 2 +t 3 时间内也可能会受故障影响而停电。

　　综上所述，采取措施(如：导线绝缘化、提高电缆接头工艺质量、改善电缆沟中环境条件、及时更换老化电缆、架空线远离树木、在故障率高的架空分支安装断路器并配置本地快速过流保护等)降低故障率、适当增加自动化分段数、提升运维管理水平降低故障处理时间、网架改造提高满足N -1 的馈线比例等手段，有助于减少故障造成的停电的影响。

　　配电自动化的技术手段

　　本节论述可以适用于进行故障处理的各类自动化装置，并不局限于传统意义的配电自动化系统。

　　集中智能配电自动化系统

　　配电自动化主站可分为大、中、小和前置延伸(适用于一般县级电网)4 种典型建设模式。

　　配电自动化终端可分为“三遥”终端和“二遥”终端两类。“三遥”终端是指具有遥测、遥信、遥控和故障信息上报功能的配电终端，要求所控制的开关具有电动操动机构，一般需要采用光纤通道并进行非对称加密。“二遥”终端是指具有故障信息上报(也可有开关状态遥信)和电流遥测功能的配电终端，又分为基本型(类似故障指示器)、标准型(便于升级为“三遥”终端)和动作型(具有本地快速过流保护功能)3 种，可以采用无线公网(如GPRS)通信方式。

　　配电网继电保护

　　农村配电网

　　农村配电网具有系统短路容量小、供电半径长、架空为主等特点，在线路上不同区段发生故障时，短路电流水平的差异往往比较明显，因此可以在主干线配置断路器和三段式过流保护实现故障的选择性切除。另外，还可以在故障率较高的分支线布置断路器并配置快速过流保护，与主干线上的保护实现延时级差配合，做到支线故障快速切除不影响主干线和其余支线。

　　城市配电网

　　城市配电网具有系统短路容量大、供电半径短的特点，在线路上不同区段发生故障时，短路电流水平的差异往往比较小，主干线上不宜实现保护配合，在故障率较高的分支线或次分支布置断路器并配置快速过流保护，与变电站出线断路器实现延时级差配合，做到次分支线故障快速切除不影响分支线、分支线故障快速切除不影响主干线。

　　对于架空线或架空分支，还可以设置一次快速重合闸功能，以实现瞬时性故障时快速恢复供电。相比集中智能配电自动化系统而言，配电网继电保护具有动作更可靠(因只需要本地信息即可)、反应更迅速(因不需要通信传输)的优点，但是往往不能实现精细配合，也存在越级跳闸或拒动的可能性。因此，应将集中智能配电自动化系统与配电网继电保护协同配合，即发挥继电保护快速处理的优点，有利于集中智能配电自动化进行更精细的故障处理和修正性控制(针对继电保护误动或拒动)，提高故障处理性能。

　　配电网继电保护可以采用动作型“两遥”终端实现，也可以采用非智能化的继电器实现，后者相当于减少了所规划馈线的故障率。

　　备自投

　　备自投不具备故障定位与隔离功能，但是在主供电源因故障而失去供电能力时，它可以快速切换从而迅速恢复双电源用户供电。对重要的用户、重要的区域配置备用电源自动投切装置，对于故障时最大限度地减少对这些重要用户和区域的影响，迅速恢复供电具有积极意义，适合于对供电可靠性要求很高的A+ 供电区域选用。

　　配电自动化的差异化规划

　　综上所述，对配电自动化系统进行差异化规划，实际上就是根据不同类型区域对供电可靠性要求的差异，以及规划区域故障率水平、网架结构以及配电网运维管理水平，科学配置配电自动化资源，以较小的投入，满足供电可靠性的要求。为了做好这项工作，首先需要调研现状，对比供电可靠性的要求找到差距，在此基础上，结合实际情况，借助一些定量工具进行科学规划。

　　比如，若调研得知规划区域目前每年户均停电时间为180 分钟，其中预安排停电占135 分钟，故障停电占45 分钟。而规划区域为A 类区域，要求的供电可用率(RS-3)为99.99%，允许的每年户均停电时间不超过52 分钟，差距非常大。

　　结合该供电公司的实际情况，新建的变电站即将投运，届时站间配电网的联络将显著加强，满足N -1 准则的馈线比例将达到100%，并且通过运维管理提升，科学安排停电计划、推广带电作业和不停电检修技术、增加检修资源和装备、提高检修人员熟练程度，可以有效减少预安排停电，预计每年户均预安排停电时间将大幅度降低到35 分钟。

　　这样，为了满足每年户均停电时间不超过52 分钟的要求，还需要将每年户均故障停电时间降低到17 分钟，为了保险起见，将每年户均故障停电时间目标定为15 分钟，与目前45 分钟的现状相比，要求降低到现状的三分之一。

　　由于规划区域配电网满足N -1 准则的馈线比例将达到100%，因此每条馈线只需要沿线布置两台可以实现“三遥”的分段开关，把馈线分割成能够实现“三遥”自动控制的3 个馈线段(用户数大致均等)，也即将故障的影响范围减少到目前的三分之一，就可以将每年户均故障停电时间从45 分钟降到其三分之一(即15 分钟)的目标。为此，对于架空线而言，每条馈线需要配置两台“三遥”终端(FTU)，此外所有联络开关也要配置“三遥”终端(FTU);对于电缆馈线而言，有时可能两台需要实现“三遥”的分段开关(或联络开关)位于同一台环网柜中，此时可以采用一台“三遥”终端(DTU)实现对两台开关的“三遥”监控，因此究竟需要配置多少台“三遥”终端(DTU)，需要具体问题具体分析。

　　

    结 语

　　配电网具有“点多面广”的特点，配电自动化系统是减少配电网故障影响从而提高供电可靠性的重要手段，但是应根据各个供电区域的实际情况以及对供电可靠性要求的不同而差异化规划，不要“过度建设”。

　　广义的配电自动化技术不仅包括集中智能配电自动化系统，还包括继电保护、自动重合闸和备自投等，应相互协调配合以提高故障处理性能。

　　预安排停电也严重影响供电可靠性，尽管改善网架结构对减少预安排停电有一定作用，但是减少预安排停电的主要途径是配电网运维管理提升。