第六章 配电网络自动化系统配电网自动化系统概述量管理系统（EMS）是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。
根据能量管理系统技术发展的配电管理系统（DMS）主要针对配电和用电系统，用于10kV以下的电网；实际上我国还有城市网、地区网和县级网，电压等级在35kV～220kV（也有500kV），这一级网称为次输电网，针对电源和负荷管理情况亦可以采用能量管理系统或配电管理系统。
电力系统自动化沿着元件自动化→局部自动化→单一系统（岛）自动化→综合自动化（管理系统）的道路发展。“管理系统”指的是对不同自动化系统的综合管理，其特征是以数字计算技术代替模拟计算技术，大部分功能有软件来实现，这是现代电力系统自动化技术上的一次飞跃！
配电管理系统和能量管理系统之间存在一定的差异：
（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；
（2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；
（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反；
（4）配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电设备多为远程操作；
（5）配电系统的非预想接线变化要多于输电系统，配电系统设备扩展频繁，检修工作量大。
一般来说，DMS系统应该包括SCADA、线路故障报警和恢复、负荷控制、地理信息系统以及三相网络拓扑、三相状态估计、三相潮流分析、无功／电压控制等内容。
DMS的最终目的是为了提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善服务水平。
馈线自动化（FA）
配电网自动化的一个主要任务是在事故时能尽快找到故障线路，并且能尽快隔离故障线路，恢复供电。
故障定位方式有两种方式，微机自动报警系统和电话热线（Trouble Call）。上面两种方式是需要人工介入的，所需要的时间仍然较长，不能满足某些用户的要求。
而自动识别和恢复供电系统集故障的定位、隔离、和供电恢复于一体，由沿馈线安装的柱上开关、分段器、自动重合器组成，能快速的进行故障定位和供电恢复。
一、配电网故障线路报警装置报警系统由开关站内的报警装置和调度室内的微机监控中心两个部分组成。
安置在开关站内的报警装置由智能单元组成，负责故障信息的采集、整理，并向调度中心发送。
监控中心负责管理全网各报警单元的工作，对各级发来的故障信息进行接受、记录、分析、报警，并向各下级发送工作命令、参数更改命令等。
（一）调度中心的主控计算机主控计算机是报警系统的管理中心，担负通信管理任务、报警信息处理任务。
该图是某个变电站电缆线路接线图，在监控系统中也有相类似的接线图。如果监控中心连续接到①、②、③、④号开关站的报警，即在屏幕上弹出开关站所在的接线图，并且代表①、②、③、④号开关站的标记闪烁或改变颜色，则判定在④号开关站之后的线段发生故障。若仅有①、③、④号开关站报警，也可判定在④号站后发生故障，且可判定②号站开关的报警单元有问题，或通信线路有问题。
在调度中心，接线图应该和实际的物理接线的连接方式一致。接线图可以显示故障开关站的具体位置，而且与之相连的前后开关站和所属的变电站及电缆线段，都要直观的显示给运行值班人员，以便迅速做出故障定位，尽快恢复供电。
（二）站内自动报警系统站内的自动报警装置装设在开关站内，主要任务是实时采集线路的电压、电流，采集的信号主要来源于站内的CT、PT。通过信号处理和比较，由中央控制单元判断是否发出告警，当检测到的采集值大小超过了系统设定的给定值，需要进行告警时，就通过通信线路向调度中心发出报警。
故障识别和自动恢复系统
（一）重合器重合器是用于配电网络自动化的一种智能化开关设备，它本身具有控制和保护功能。它能检测故障电流并能在给定的时间内切断故障电流，以及整定给定次数重合的控制装置。
当线路发生电路故障时，它能检测到事先所整定的操作顺序及时间间隔进行开断及重合操作。
当遇到永久性故障，在完成预定的操作顺序后，若重合失败，则闭锁分闸状态，把事故区段隔离开；
当故障排除后，需手动复位才能解除闭锁。如果瞬时性故障，则在循环分、合的操作中，无论哪次重合成功，则终止后续的分、合闸动作，并经过一定的延时后恢复初始的整定状态，为下次故障的来临做准备。
重合器可预先整定的动作顺序进行多次分、合的循环操作，一般有四种不同的“快、慢”组合。重合器动作程序的选定，一般可以整定为“一快三慢”、“二快二慢”和“一快二慢”等组合。其中，“快”是指快速分闸，一般动作时间≤0.06s，快速分闸一般设定在第一、二次，主要目的是消除瞬时性地故障，保护线路设备。而后面的几次动作一般可以设置为慢动作，即为延时分闸，这种延时使得与线路上各分段点设置的分段器、熔断器进行配合，分段故障点。
重合器是开断线路短路电流的开关设备，但从性能、结构、控制方式和使用场合等方面都和断路器有很大的差别。比断路器具有更高的智能程度，自动化程度更高。可按预先整定的程序自动进行操作，可以接受遥控信号，具有对故障实现定位、自动隔离、自动恢复供电的功能。
（二）分段器
线路自动分段器是配电网络中用来隔离线路区段的自动开关设备，它与重合器或断路器或熔断器相配合，串联在重合器的负荷侧，当线路发生永久故障时，它进行分合闸后闭锁于分闸的状态，当重合器恢复对非故障段供电时，分段器不分闸，而隔离故障段；当发生瞬时故障时，分段器的开、合闸操作不产生合闸闭锁动作，或记忆次数未达到预期所设定次数时，则分段器在电源侧的重合器（或者断路器）合闸后，保持合闸状态。
在分段器的指标中，有三个时限：延时合闸时限X，延时分闸时限Y，闭锁合闸时限Z。
设重合器或断路器的保护动作时间是t，为使分段器可靠工作，对于X、Y、Z时限的整定必须满足如下关系：t+Y<Z<X。
可以这样理解：分段器在合闸后，闭锁合闸回路启动并延时一段时间（Z时限），如果在这段时间内，线路仍然没有故障电流信号，则引起电源侧重合器（或断路器）分闸，这时由于分段器失去电源，闭锁合闸回路处在闭锁状态，当重合器再次合闸，由于该分段器合闸回路闭锁，该段线路合不上闸，隔离永久性故障段。
分段器通常串联在自动重合器或断路器的线路上，或用并联的方法把线路分成多段，目的使隔离开故障段，减小停电的范围。
（三）分段器和重合器在配电网中的具体应用近年来，因为配电网自动化的需要，配电网中电缆的结构向环网式的接线方式发展，因为环网的供电可靠性高，运行方式灵活，能适应不同负荷等级的要求，易于实现配电网的自动化。而架空线路以放射形树枝状为主，这种线路在故障时，极耗人力、时间进行故障的定位和故障恢复，并且停电的范围广。在这种情况下，架空线双电源单环的配电方式有其供电可靠性的优点，下面以这两种接线方式说明重合器和分段器在故障识别和自动恢复系统中的应用。
1、电缆线路中重合器在单环网中的应用接线图如图6-3所示，在图中S1、S2为两个电源进线，它们来自两个不同地变电站或是同一变电站的不同母线，正常情况下，QR1、QR2、QR4、QR5处于合闸状态，但是QR3是处于分闸位置，QR3把整个环网分成负荷基本相等的两个部分，QR1、QR4的动作电流整定相等，QR2、QR5的动作电流整定相等。QR1、QR2、QR4、QR5预先整定动作延时参数，一般整定原则为：QR2、QR5一般要比QR1～QR4稍长，且可同时改变其最小动作电流，及合闸闭锁的动作次数，以便和QR３配合。而QR３的作用是时刻监视两边的电压，无论哪边失压，它的合闸动作都要迟些，故QR３的延时应比QR1、QR2、QR4、QR5的延时要长些。动作次数的整定为QR1、QR4为重合三次，即“一快二慢”，QR2、QR5、QR3为重合两次，即“一快一慢”。正常情况下，S1供电给1～3段，S2供电给４～６段。
当永久性故障发生在１段时，断路器QF1跳闸，QR1～QR3三个重合器感到失电，依照整定的动作时限，QR1、QR2依次动作分闸，且QR2将自动改变其最小的动作电流，并改变其合闸闭锁的次数，变为一次合闸不成功则闭锁于分闸状态，稍后，QR3重合器合闸，QR2合闸，而QR1保持在分闸状态，2段到6段都由S2供电，线路恢复正常。
当永久性故障发生在2段时，重合器QR1按整定的程序，分闸并闭锁，QR2、QR3检测到失压，QR2分闸，并改变自己的最小动作电流，动作次数也改变到一次合闸不成功则闭锁。稍后，QR3从分闸变为合闸，改由S2供电，QR1保持分闸位置，而QR2合闸，但由于2段短路电流仍存在，重合器QR4、QR5、QR3、QR2跳闸已经改为一次合闸不成功则闭锁，故QR2合闸闭锁，将2段线路隔离，3～6段由S2供电。
其他线路段上的故障隔离和供电恢复过程与此相类似，不再分析。
2、架空线路中分段器在双电源单环网中的应用如图6-4，QF1、QF2代表断路器，S1、S2代表两供电电源，Q01～Q05代表5台电压－时限式分段器。Q01、Q02、Q04、Q05是处于分闸的位置。这里合闸时限X的整定按照合闸顺延时差送电的原则。例如，Q01为7s、则Q02再延时7s（Q04，Q05的整定与Q01、Q02相同）。
当故障发生在第2段时，QF1跳闸、Q01，Q02在一定的Y时限后也跳闸；然后QF1第一次重合闸，并经过7s延时，Q01合闸，由于2段故障依然存在，QF1第二次跳闸，Q01在Z闭锁合闸时限内失去电压，则Q01闭锁在分闸状态；QF1第二次合闸，恢复无故障段1段供电。而开环分段器Q03检测到两侧由有电状态转变为一侧有电状态，在3段失电时开始计时，经过一定的延时后合闸，分段器Q02～Q05也全部跳闸；当QF2第一次重合闸时，这时Q04、Q05、Q03、Q02依次跳闸，由于故障2段依然存在，QF2第一次重合失败，QF2第二次跳闸，Q02第二次跳闸，Q02在Z时限内跳闸且闭锁分闸状态；QF2再次重合，这时恢复对4、5、6、3段供电，由分段器Q01、Q02隔开故障段2段。
各个分段器时间配合顺序如图6-5所示。
配电自动化系统组成配电自动化系统一般有配电主站、变电站子站和终端测控设备、通讯网络等组成，其结构图见图6-6。
配电终端配电终端设备是用于实现对变电站、开闭所、环网柜、柱上分段开关、联络开关及配电变压器的监控与控制，其主要功能一般为表6-1所示的情况。其电路结构见图6-7。
配电通讯系统概述一般地，在电力系统中较常用的通信方式可划分为有线、无线两大类。具体如下：有线方式：①专线；②邮电本地网；③光纤；④电力载波。无线方式：①微波一点多址；②数传电台；③无线扩频。
以上各种有线、无线通信方式的选择，应根据具体情况来选择，可能要用到一种或几种通信方式的组合。选用通信方式应遵循如下原则：
先进性：采用目前在国内外电力部门处于较前沿的通信方式；
实用性：兼顾本局的实际发展情况；
可行性：考虑城市的建筑和整体市容建设；
可扩充性：随着供电局今后发展的需要，这个通信系统应提供较强扩容能力。
光纤通信方式
光纤通信方式有着组网结构简单，容量大，可靠性强，数据传输率高的特点。具体实现方式如下：
光以太网方式配网通信的光纤可采用单模光纤或多模光纤，单模光纤一般使用于传输距离较长的配网通信中，而多模光纤一般使用于传输距离较短的配网通信中。通信协议采用基于TCP/IP基础上的IEC104规约。
考虑到配电自动化系统数据量大、实时性强等特点，底层通信规约一般采用DNP3.0，系统也支持目前流行的其它通信规约如：101、CDT、SC1801等。
以太网络技术的使用，实现了对等通信，使配电自动化系统在许多方面发生质的变化。许多问题将迎刃而解，性能指标将得到大幅度提高。主要表现在：
① 通信速度大幅度提高，其结果表现在：整个系统的实时性更高。更多的信息可以在信道上传送。在集中模式下，当多个FTU共享通道时，其实时性将下降，实时性指标随数量的增多而成线性下降。导致开关变位上传时间及控制操作等时间都很长。
② 配电自动化功能的进一步分布。集中模式下，故障的隔离依赖于配电子站，配电子站收集配电终端的信息来判断故障区段。在新的对等模式下，配电终端之间就可以相互交换信息（如馈线故障），因此配电终端通过相互交流就可以确定故障发生的区段，实现馈线故障的隔离。
③ 设备之间可以相互冗余。配电系统设备非常多，配电子站、配电终端、通讯线路等。如何使一点发生故障不至于影响到一个面上的功能是我们必须面对的课题。在传统的集中通讯模式下，只能实现光纤通讯中的双环自愈，在对等通讯模式下可以实现：A、配电子站之间的冗余，任何一个子站发生故障，其功能可以平滑地转移到另一个或几个子站上；B、FTU管辖权可以根据馈线拓扑结构图灵活地在子站之间转换。C、配电子站与配电终端之间的功能冗余，当配电子站完全失效的情况下，配电终端提升其功能，完成配电子站的一部分功能。
④ 信息路由简单易行。以太网采用分层体系结构，可以使用路由器或网桥在IP层实现设备之间信息的路由，当然通过应用层也可以路由信息。
⑤系统技术指标得到很大提高。馈线故障隔离时间以及非故障区段恢复供电时间是配电自动化系统的两个比较关键的指标，这两个指标主要取决于系统的通讯，通讯速度、通讯质量的显著提高，能够大大缩短隔离时间和恢复时间。
⑥由于主站、子站、FTU以太网均遵循先进的104规约（基于TCP/IP标准），构成三网合一，使得全网络监控可在主站端统一实现，全网络负荷动态调整、扩展等，遵循相同的TCP/IP标准，体现了配电系统自动化的主分站一体化设计的系统性，任何将主站、分站分割设计的思想，都不能达到这种效果。
双环自愈型通信方式环型通信方式一般以一个配电子站或配电主站为起点形成一个光纤环路，光纤单环不能自愈，光纤双环（或多环）才具有自愈功能。当有多个子站时，可将几个子站组成一个大环，各子站与其所辖FTU组成小环。双环自愈型通信方式，为系统提供了一种高效、可靠的通信链路，如果链路上某一点因某种原因被切断，光路会通过另一条备用路由自动迂回，保证通信不受影响。其结构如下：
其它通信方式专线这种方使用专用得铠装音频电缆和专线MODEM以挂灯笼方式，可以实现不低于1200
bps和不低于10公里的通信。
配电线扩频载波这种通信方式将有用信号从较强的电力线背景噪声中提取出来，具有较强的抗干扰能力、抗多径能力，组网方便灵活。例如DF9400席勒配电现在博系统就是采用扩频技术研制的，其特点是能在很强的背景噪音中，将有用信号提取出来。抗噪声干扰的能力很强，能在传统在波及无法开通的线路上稳定地工作。能广泛的运用于配网通信中。
无线扩频该方式包括高速数传电台和扩频电台两种，以自由空间为信息传输通道，优点是工作比较稳定、传输速率高，安装调试简单、日常维护量小。
配电系统子站配电区域工作站——子站（SUB–STATION），主要负责管理其所辖区域的开闭所、柱上开关、配电变压器上的配电终端监控设备，完成“数据集中器”的功能，所有现场信息通过配电子站送入调度中心。监控子站还具有所辖区域内故障诊断、隔离、非故障区域恢复供电的功能。配电子站设在变电站或大型开闭所内，通过光纤（或其它通信方式，如专线、无线等）与所属馈线的监控终端通信，通过光纤网络方式与配电自动化主站通信。
配电系统主站配电主站系统硬件一般由数据库服务器、调度员工作站、AM/FM/GIS、应用服务器、
WEB服务器、打印服务器、通信服务器、系统维护、停电管理、设备管理等组成。结构框图见图6-6。
配电主站系统软件一般由系统平台、管理层、数据层、应用层组成，其结构框图见图6-8
配电网自动化主站系统主要功能
配电自动化主站系统主要功能一般分为：配电网数据采集与监控系统（SCADA）、配电网地理信息系统（GIS）、配电网设备管理系统（DAFMS）、配电网负荷管理系统（LM）等几部分。
配电网数据采集与监控系统（SCADA）
配电网SCADA功能介绍
SCADA为“Supervisory Control And Data Acqusition”的缩写，是“监视控制和数据采集”
的意思。 SCADA系统一般用于工业过程控制，已完成远方现场运行参数、开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径。
从功能上看，配电网自动化系统（DMS）的SCADA系统和其他的SCADA系统并没有什么差别，主要实现“四遥”功能，即：
遥信 采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。
遥测 采集配电网的各种电量（电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值，通过配电网的信道送达监控计算机遥控 操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信道送达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户供电、停电的目的。
遥调 操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电网的通信信道传到现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。
此外，配电网的SCADA系统同样也要给操作、监控人员提供监视画面，给其他的高级管理软件提供数据共享的接口。同EMS的SCADA功能相比，配电网的SCADA在功能上更侧重遥控、遥信功能，以减小操作人员的劳动强度。
故障自动定位、隔离与供电恢复故障隔离与供电恢复功能是配电网SCADA的一项重要功能，是提高供电可靠性的关键性措施之一。其基本原理是利用出线开关、分段开关的自动动作情况和RTU采集上来的故障信息确定故障区段（两个或多个分段开关之间的线路段）既需要断开的分段开关，然后根据确定的隔离开关及网络拓扑关系确定恢复非故障区域供电所需要闭合的开关，供电恢复方案可能有多个，可按某一（或综合）指标确定最优供电恢复方案，执行故障隔离及供电恢复控制操作时，先断开所有的隔离开关，然后按最优（或其它）恢复方案闭合所有的恢复开关以恢复供电。
以图6-9所时的带有联络开关的线路为开环运行的典型环形线路来分析故障自动诊断、隔离与恢复的三个步骤，当C端有永久故障时各个步骤中的开关动作情况如图6-9中所示。
故障隔离与供电恢复功能由一个相对独立的软件模块完成，当电力系统发生故障时，该模块可以被自动（如果用户设为自动的话）启动执行。
故障自动定位及故障隔离开关故障隔离与供电恢复功能启动时，首先查找故障位置并确定需要断开的分段开关。首先从故障跳的出线开关开始沿树状拓扑结构将所有的闭合开关按顺序形成一张沿故障线路的开关表。从开关表的最后一个开关开始向前搜索，查找每个开关对应的RTU是否有过流SOE记录，如果有，则该开关后面就是发生故障的位置，将该开关标志为故障定位开关。从故障定值开关开始，向后搜索所有搜索到的线端即为可能的故障位置；故障位置（线段）两侧（可以遥控的）开关均为需断开的开关，称为故障隔离开关。
故障恢复开关及供电恢复方案供电恢复基对未含故障源的停电区域寻找最优的恢复供电路径，该停电区域包括两部分：一是从出线开关到故障定位开关间的所有线路段；二是每个隔离开关后面的所有停电线路段。为恢复供电所需合闸的所有开关（包括事故跳开关）称为恢复开关。有一个隔离开关开始向后查找，遇到状态为OPEN（且可以遥控的）开关停止，如该开关对侧有电压，则该开关为一个恢复开关。对应一个隔离开关可能有多个恢复开关，从而可能有多个恢复路径。恢复路径指恢复开关与另一站内出线开关之间线路，因此可能有多种供电恢复方案，恢复方案的优劣，可以根据某一规定的指标确定，如可以把恢复路径上的线路阻抗平方根之和作为衡量指标。
操作控制故障隔离与供电恢复功能可以通过用户界面设为自动或手动方式执行，设为手动方式时，系统将自动退出操作对话框和监控画面，给出各种故障信息、故障隔离开关、恢复方案列表等，并提示操作步骤。用户可分不执行，亦可一次全部执行。
配电网地理信息系统（GIS）
和输电系统不同，配电系统从变电站、馈电线路一直到千家万户的电能表为止。变电站有配电变电站也有输电变电站，输电线路有架空线路也有地下电缆。至于公用的市政用电，情况就更加复杂。因此，配电网的设备管理工作是十分繁重的。而且和配电系统中设备的地理位置密切相关。同时，配电系统开展的计划检修、故障排除、恢复供电、电量计费、规划设计等，都要用到这些信息。所以，一个完整的配电系统模型，都离不开设备和地理信息。
地理信息系统GIS（Geographic Information System）使配电自动化系统的基础，其任务是在城乡街道地理背景图上按一定比例绘制馈电线的接线图，图上可标注断路器、架空线、电线杆、电缆、配电变压器等所有电气设备的符号、型号、规格。能对设备进行查询、统计和维护备案，还可对每一条馈电线路进行理论网损、潮流和短路电流计算，集配电网的图形、数据和计算于一体，达到对配电网科学管理的水平。
配电网地理信息系统的主要功能为：
图形编辑功能系统可实现图形的快速绘制、无级缩放、漫游查询、拷贝平移、网络着色、图幅定义、
背景装卸和拼接、分层显示和查询以及打印等多项功能。
资料编辑功能系统可实现各种电力设备（如导线、变压器、断路器等）技术资料、检修维护资料和测量监控资料的编辑、查询和打印功能。
计算功能对每一条馈电线路可进行理论网损、潮流和短路电流计算，并提供材料和施工费用的核算与统计。
安全管理功能在图上用鼠标点击某种设备，便可得到该设备的资料，如线路上的杆塔及其结构图。当线路发生跳闸事故时，能够提供停电区域的线路、变压器和用户的图纸和清单。
友好开放功能系统可直接调用和编辑非系统本身的数据库资料，并可在单机或网络上运行。
在线帮助功能系统具有简明的可视化图形界面，随处都有使用帮助提示，操作简单，对使用人员无特殊要求，无须专门学习，即可熟练使用。
实现了配电网地理信息系统上述各项主要功能，也即是配电网的运行管理人员能对配电网中的线路、变压器等所有电气设备实现了所谓AM/FM技术，AM（Automated Mapping）为自动绘图，FM（Facilities Management）为设备管理。AM/FM是近年来国际上新兴的技术，它是GIS在供电部门的具体应用。随着城乡配电网的迅速发展，接线图错综复杂，加上运行方式多变，运行人员仅凭旧的传统方式，用图纸、资料及个人的记忆来管理配电网实在是难以胜任。有了AM/FM技术，可以通过视窗（Windows）快速绘制网络图，并在图上方便检索各种信息及资料，使配电网的科学管理水平上升一个新的台阶。近年来国外还进一步将SCADA系统的信息与AM/FM结合起来，把配电网的实时参数，开关状态传输到AM/FM图上，使AM/FM技术水平进一步得到提高。
AM/FM技术还有一个新发展，称为TC（Trouble Call），意指停电呼叫。这个系统由电话交换机和计算机网络构成，当用户停电时，TC技术使计算机网络接受用户的电话，通过软件分析，在配电网接线图上显示出停电的区域，供电部门就可及时派人抢修，缩短停电时间，提高了经济效益，这也是改善供电部门与用户间关系的一个新的重要手段。但这些技术必须在实现了配电自动化后才有可能做到。
基于地理信息的配电设备管理系统（DAFMS）
概述
DAFMS时对整个配电网基础设备、设备及相互关系的信息自动化管理系统，它是一个配电自动化应用系统，同时又是其它配电自动化应用的重要基础。DAFMS是在DA-2000的图形支撑平台（DAMAP和DAMMI）基础上开发的配电自动化应用系统。
DAFMS的主要特点
① 基于地理信息的DAFMS具有强大的图形处理能力和优异的图形操作性能。DAFMS的图形处理能力和图形操作性能得益于其图形支撑平台的优越性能。
② 严格的数据库正确性、完整性和一致性校验措施。
DAFMS系统的数据库组织结构是在充分调研的基础上设计的。为了保证数据库的正确性、完整性和一致性，在字段、记录、数据库三级分别采取了严格的校验措施。特别是数据库级的检查，是DAFMS系统的一大特点。例如：在输入时，不限制用户实现输入电杆、
还是先输入线路，但是在数据库级检查时，将会检查电杆与线路的关系，从而发现象孤立电杆（不属于任何线路的电杆）这样的错误。
③ 可以进行图形、数据双向查询，多级交叉查询等。
在地理图上，点取某个设备，将得到这个设备的相应属性；而根据输入的设备名称等信息可以在地理图上一特殊颜色划出相应的设备。在设备的属性对话框上会有几个按钮，点击它们将会得到与当前设备相关的设备属性。所谓多级交叉查询是指可以在查得的相关属性对话框上，进一步得到其它相关设备的属性，而且可以往回查找。
④ 图形和数据库的维护可以同时进行，自动生成配电网络的拓扑关系，大大方便了数据库的维护工作，减少出错的可能性。保证了图形与数据的一致性及图形资料本身的一致性。
⑤ DAFMS可直接向SCADA数据库请求实时数据，以取得配电网的实时运行状态。这是DAFMS的重要特色。这得益于实时数据库管理系统（DARDBMS）的客户/服务器（C/S）方式，以及统一（由DAMAP输出）的图形描述文件。
DAFMS的主要功能数据查询功能（根据图形查数据库）
包括：线路、电杆、开关、变压器等属性的查询，不仅能够查询当前设备的属性，而且可以查询其所属设备和相关设备的属性，并且可以这样继续查找下去，即可以进行多级交叉查询。
数据查询功能（根据数据查图形）
可以根据设备标识、属性或组合条件在地理图或单线图上定位指示相应设备，并分析其地理关系。
区域查询、统计功能可以按矩形区域、圆形区域、多边形区域进行统计，统计结果包括：电杆数目、线路数目、电容器数目及容量、变压器数目及容量、联络开关数目、分段开关数目等。在统计结果的对话框上，还提供了相应按钮，以便列出其具体的设备情况。
实时状态分析系统可以直接以C/S服务方式与SCADA实时数据库相连，实时更新网络及设备状态。
线路阻抗分析系统能对电网中的各种线路进行线路阻抗的自动计算，并进行线路阻抗的查询和分析工作，还能进行短路分析。
可靠性分析系统可对选定的供电电源，在选定的时间段，利用历史记录数据进行供电可靠性分析，
计算各种供电可靠性指标，从而更客观地对系统的供电质量进行评价或考核。
缺陷管理对各类运行设备的缺陷记录、缺陷类别统计、检测报告及消缺计划等，实行有效的管理。
计划管理系统可以根据设备运行时间、历史缺陷记录、检测记录等，按某种原则，自动形成一些科学的设备维护计划（如：大修、小修、清扫、消缺等），从而提高工作效率。
配电网负荷管理系统（LM）
电力负荷控制系统在研制之初仅用来控制负荷，实行计划用电，调整系统的峰谷差，稳定系统负荷推行所谓“限电不拉闸”，“谁超限谁”的负荷控制原则。而负荷控制系统发展到今天已经成为调度自动化系统必不可少的远方终端，而且赋予了新的含义。现代电力负荷管理系统（LM）的功能主要包括三个方面：
（1）监视与控制各配电线路的负荷，在正常和紧急情况下，进行过负荷减载，削峰、填谷，调整负荷曲线，改善负荷率。
（2）实行负荷自动管理。通过用户的终端机，将用户各种负荷信息传送到负荷控制中心，负荷控制中心处理后，将信息送到管理网络的用电工作站，使供电部门掌握用户的负荷情况，进行限电处理。
（3）电能表远方遥读。实现远方读表，敦促用户提前购买电量，施行分时计费，进行负荷调研等。
负荷管理的目的主要是为了解决电力供求之间的固有矛盾，提高电网的经济指标，保证电网的安全运行。在正常的情况下，供电部门可以通过削峰、填谷、错峰等手段改变负荷的形状，从而达到减少低效机组运行，提高电力设备利用率，降低供电成本，节省能源的目的；在事故或紧急情况下，自动切除负荷，保证重要不间断供电以及电网的安全运行。
配电网的高级应用软件配电网高级应用软件配电网潮流分析潮流是配电网络分析的基础，用于电网调度、运行分析、操作模拟和设计规划，同时也是电压/无功控制所必须调用的功能。和EMS针对的高压输电网络相比较，DMS面对的是广大的低压配电网络，两者之间存在一定的差异。
1）配电网络大多数是环网，而辐射网络很少。
2）配电网络中电阻和电抗的比值可能大于1。
3）在配电网络中，因为网络规划或者是负荷增长的差异，使得配电网络中的三相不平衡现象突出。
所以，在处理配电网络的三相潮流时，就必须采取相应的措施（比如，支路分解法或者是三相潮流法）来避免潮流分析的发散现象。
潮流分析是最常用的网络分析软件，它的数据来自三个方面：① 由状态估计取得的实时数据；② 由保留的文件中得到的某一历史运行方式；③ 由负荷预报取得未来的运行方式。在初始的运行方式上可以改变网络接线和运行条件，以构成假想的运行方式。潮流分析除了单独的运行之外，还作为一个模块供给其他网络分析软件调用。
配电网负荷预报负荷预测对电网的安全性和经济性都有着重要的意义，对配电网络来说更有特殊的意义。这是因为在配电网络中，电网的量测量很少，不得不用母线的负荷预报作为伪量测才能确定配电网络完整的状态和潮流。配电网中的负荷预报包含两个方面：地区预报和母线负荷预报。
地区负荷预测可以针对整个电网，也可以针对某些地区进行，还可以对用户电源或者小水电单独设地区负荷预报。地区负荷预报采用的方法和EMS系统中负荷预测的方法大同小异。考虑的因素也是相同的。
母线负荷预测。在配电网中，不可能实时的测量到每一条母线上的负荷，只能将测量到的或者是上报出来的上一级地区负荷采用预报的方法近似的分配到各个母线上。最简单的模型是按照线性的方法对地区负荷乘以某个系数，就可以得到各个母线上的负荷。负荷预报可以为状态估计提供伪测量量，为潮流提供未来的负荷数据，以组成假想方式。
配电网络状态估计状态估计又称为实时网络状态分析，主要是由较少而又包含错误的量测数据尽可能得到完整而正确的实时网络状态，它是配电网络分析的数据之源。状态估计软件利用SCADA的断路器状态变化和量测数据并补充母线负荷预报的伪量测数据，检测与辨识不良数据，估计出全配电网的实时网络状态（即实时潮流），向其他应用软件提供可靠而全面的实时运行方式。除此之外，它还可以包括：监视网络运行状态（报警或登记）、维护母线负荷预测和模型参数、变压器抽头估计、量测误差估计、量测系统分析和配置优化等功能。
配电网络状态估计可以分为两大类：一是主配电网的估计，二是沿着馈线的潮流分布。前者针对有实时量测的部分，属一般的状态估计模型；后者针对无实时量测的部分，实际是在已知馈线始端功率（估计值）的条件下，利用母线负荷预报模型将其分配到各负荷点，属潮流计算模型。
配电网络状态估计有母线型算法和支路型算法。
实现状态估计的步骤是：
1）对电力系统近期进行方式和量测系统配置情况进行量测系统分析和优化配置，对具备了估计能力的量测系统进行状态估计。
2）在量测模拟系统上进行状态估计性能调试，并完成实验室验收。
3）现场安装接入实时数据后，先放宽检测标准纠正某些偏差较大的量测错误（例如某些断路器状态错和量测符号错），逐渐收紧标准达到正常运行状态，最后才能投入在线误差估计，检测数值较大的量测方差和偏差，维护量测系统的正常运行。
4）在电力系统扩展和量测系统改造时，再进行量测系统分析和配置优化。
配电网电压/无功优化配电网最重要的质量指标是电压，配电网最重要的经济指标是网损，而电压优化调度与无功优化调度是一致的，网络各节点尽可能接近电压上限运行，自然使网损降到最低。
针对每一运行方式（实时状态或研究状态）调整无功电源、电容器和变压器抽头，在保持各母线电压合格的条件下，尽可能降低网损。配电网的电压/无功调度软件一般还包含修改网络接线，使配电潮流均衡降低网损的功能。作为计划它完成一天（或一周）的电压/无功调节曲线，尽量减小电容器和断路器的频繁投切；取实时网络运行方式，提出解决电压越限和降低网损方案，供调度员参考进行实时电压/无功控制。取未来的运行方式可以进行电容器无功补偿规划。如果必要，可以利用三相潮流分析进行三相负荷均衡调整，以改善电压质量和进行无功优化。
配电网的优化其实质就是均匀化：一是网络上各点的电压和各支路功率尽量均匀；二是在一天中电压和功率尽量少变化。
电压和无功优化问题在无功设备能满足电压标准的情况下是调度问题，而在无功设备不足的情况下则是规划问题。配电网电压和无功优化调度是一个非线性问题，同时还是一个非连续控制量（例如：断路器、电容器和变压器抽头）的优化问题。
配电网络调度员培训模拟系统（DOTS）
配电网络的DTS系统和EMS下的操作员培训系统在功能和结构上十分相似。作为培训工具、分析工具和计划工具，要求操作模拟不但能复现出已发生过的运行方式（正常、紧急和恢复状态），并且能预演未来可能出现的运行方式，这是一个非常有用而又十分庞大的软件系统。原则上，它应该在汇集全部配电应用软件的基础上，加上动态变化、教案（事件）和评价等模块所组成，这样才能保证实时方式和假想方式下的数据有源，培训环境和实际操作环境一致。
一个配电网操作员培训模拟系统应该包括以下方面：
1）系统运行方式的确定。包括模拟系统设定，模拟时间设定和负荷曲线设定。
2）控制响应。包括变电站控制操作模拟和现场操作模拟。
3）事故模拟。包括馈线、变压器、变电站和上一级电网的故障模拟，故障包括瞬间故障重合成功、永久故障和自动断开等
4）检修模拟。包括检修元件、检修操作过程模拟及其校核与登录等。
5）过负荷模拟。包括馈线和变压器的过负荷模拟及其解除操作。
6）再现和评价。包括模拟过程的再现、时间——停电范围（户数）相关图表、变压器和馈线的备用、操作次序等。
配电网的重构配电网的经济运行仅仅采用离线计算的手段，诸如潮流计算、网损计算和无功补偿优化配置等还是很不够的。因配电网具有大量的断路器和刀闸，配电网调度员在正常、检修或事故运行方式下，要对断路器或刀闸按需要进行操作，来调整网络结构，称为重构网络。通过重构可将负荷转移，以达到平衡负荷，消除变压器和线路过载，提高供电可靠性和用户的电压质量，还可以降低网损，提高配电网的经济性，所以网络重构是实现配电网优质、可靠和经济运行的重要手段。
目前配电网重构的算法很多，主要有三类：第一类是最优流模式法，该方法按优化条件寻找最优流，经两次环网潮流计算才能确定一个刀闸的分合，算法复杂，且计算量大；第二类方法以刀闸操作引起网损变化。的估计公式为基础，将负荷当作恒定电流，用重构前的潮流分布估算开关操作后的网损变化。重构可能引起较大的负荷转移及电压变化，因此，网损估计的误差较大；第三类是人工智能方法，包括模拟退火法、启发式优先搜索法、人工神经网络法、基因算法等，由于计算量巨大，这类方法目前尚未达到实用化水平。
配电网重构是一个崭新的课题，它首先寻找一个合适的实用算法，更重要的还需要在配电网自动化的基础上才能实现。因为对一个配电网自动化来说，应要先建立起SCADA系统，具备了配电调度中心、通道和执行端装置，才能对配电网中的刀闸进行操作，以达到网络重构的目的。要实现配电网重构，无论从理论上还是在实践上，对我国配电网来说都存在着巨大的差距，尚需要做大量的工作。
根据能量管理系统技术发展的配电管理系统（DMS）主要针对配电和用电系统，用于10kV以下的电网；实际上我国还有城市网、地区网和县级网，电压等级在35kV～220kV（也有500kV），这一级网称为次输电网，针对电源和负荷管理情况亦可以采用能量管理系统或配电管理系统。
电力系统自动化沿着元件自动化→局部自动化→单一系统（岛）自动化→综合自动化（管理系统）的道路发展。“管理系统”指的是对不同自动化系统的综合管理，其特征是以数字计算技术代替模拟计算技术，大部分功能有软件来实现，这是现代电力系统自动化技术上的一次飞跃！
配电管理系统和能量管理系统之间存在一定的差异：
（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；
（2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；
（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反；
（4）配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电设备多为远程操作；
（5）配电系统的非预想接线变化要多于输电系统，配电系统设备扩展频繁，检修工作量大。
一般来说，DMS系统应该包括SCADA、线路故障报警和恢复、负荷控制、地理信息系统以及三相网络拓扑、三相状态估计、三相潮流分析、无功／电压控制等内容。
DMS的最终目的是为了提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善服务水平。
馈线自动化（FA）
配电网自动化的一个主要任务是在事故时能尽快找到故障线路，并且能尽快隔离故障线路，恢复供电。
故障定位方式有两种方式，微机自动报警系统和电话热线（Trouble Call）。上面两种方式是需要人工介入的，所需要的时间仍然较长，不能满足某些用户的要求。
而自动识别和恢复供电系统集故障的定位、隔离、和供电恢复于一体，由沿馈线安装的柱上开关、分段器、自动重合器组成，能快速的进行故障定位和供电恢复。
一、配电网故障线路报警装置报警系统由开关站内的报警装置和调度室内的微机监控中心两个部分组成。
安置在开关站内的报警装置由智能单元组成，负责故障信息的采集、整理，并向调度中心发送。
监控中心负责管理全网各报警单元的工作，对各级发来的故障信息进行接受、记录、分析、报警，并向各下级发送工作命令、参数更改命令等。
（一）调度中心的主控计算机主控计算机是报警系统的管理中心，担负通信管理任务、报警信息处理任务。
该图是某个变电站电缆线路接线图，在监控系统中也有相类似的接线图。如果监控中心连续接到①、②、③、④号开关站的报警，即在屏幕上弹出开关站所在的接线图，并且代表①、②、③、④号开关站的标记闪烁或改变颜色，则判定在④号开关站之后的线段发生故障。若仅有①、③、④号开关站报警，也可判定在④号站后发生故障，且可判定②号站开关的报警单元有问题，或通信线路有问题。
在调度中心，接线图应该和实际的物理接线的连接方式一致。接线图可以显示故障开关站的具体位置，而且与之相连的前后开关站和所属的变电站及电缆线段，都要直观的显示给运行值班人员，以便迅速做出故障定位，尽快恢复供电。
（二）站内自动报警系统站内的自动报警装置装设在开关站内，主要任务是实时采集线路的电压、电流，采集的信号主要来源于站内的CT、PT。通过信号处理和比较，由中央控制单元判断是否发出告警，当检测到的采集值大小超过了系统设定的给定值，需要进行告警时，就通过通信线路向调度中心发出报警。
故障识别和自动恢复系统
（一）重合器重合器是用于配电网络自动化的一种智能化开关设备，它本身具有控制和保护功能。它能检测故障电流并能在给定的时间内切断故障电流，以及整定给定次数重合的控制装置。
当线路发生电路故障时，它能检测到事先所整定的操作顺序及时间间隔进行开断及重合操作。
当遇到永久性故障，在完成预定的操作顺序后，若重合失败，则闭锁分闸状态，把事故区段隔离开；
当故障排除后，需手动复位才能解除闭锁。如果瞬时性故障，则在循环分、合的操作中，无论哪次重合成功，则终止后续的分、合闸动作，并经过一定的延时后恢复初始的整定状态，为下次故障的来临做准备。
重合器可预先整定的动作顺序进行多次分、合的循环操作，一般有四种不同的“快、慢”组合。重合器动作程序的选定，一般可以整定为“一快三慢”、“二快二慢”和“一快二慢”等组合。其中，“快”是指快速分闸，一般动作时间≤0.06s，快速分闸一般设定在第一、二次，主要目的是消除瞬时性地故障，保护线路设备。而后面的几次动作一般可以设置为慢动作，即为延时分闸，这种延时使得与线路上各分段点设置的分段器、熔断器进行配合，分段故障点。
重合器是开断线路短路电流的开关设备，但从性能、结构、控制方式和使用场合等方面都和断路器有很大的差别。比断路器具有更高的智能程度，自动化程度更高。可按预先整定的程序自动进行操作，可以接受遥控信号，具有对故障实现定位、自动隔离、自动恢复供电的功能。
（二）分段器
线路自动分段器是配电网络中用来隔离线路区段的自动开关设备，它与重合器或断路器或熔断器相配合，串联在重合器的负荷侧，当线路发生永久故障时，它进行分合闸后闭锁于分闸的状态，当重合器恢复对非故障段供电时，分段器不分闸，而隔离故障段；当发生瞬时故障时，分段器的开、合闸操作不产生合闸闭锁动作，或记忆次数未达到预期所设定次数时，则分段器在电源侧的重合器（或者断路器）合闸后，保持合闸状态。
在分段器的指标中，有三个时限：延时合闸时限X，延时分闸时限Y，闭锁合闸时限Z。
设重合器或断路器的保护动作时间是t，为使分段器可靠工作，对于X、Y、Z时限的整定必须满足如下关系：t+Y<Z<X。
可以这样理解：分段器在合闸后，闭锁合闸回路启动并延时一段时间（Z时限），如果在这段时间内，线路仍然没有故障电流信号，则引起电源侧重合器（或断路器）分闸，这时由于分段器失去电源，闭锁合闸回路处在闭锁状态，当重合器再次合闸，由于该分段器合闸回路闭锁，该段线路合不上闸，隔离永久性故障段。
分段器通常串联在自动重合器或断路器的线路上，或用并联的方法把线路分成多段，目的使隔离开故障段，减小停电的范围。
（三）分段器和重合器在配电网中的具体应用近年来，因为配电网自动化的需要，配电网中电缆的结构向环网式的接线方式发展，因为环网的供电可靠性高，运行方式灵活，能适应不同负荷等级的要求，易于实现配电网的自动化。而架空线路以放射形树枝状为主，这种线路在故障时，极耗人力、时间进行故障的定位和故障恢复，并且停电的范围广。在这种情况下，架空线双电源单环的配电方式有其供电可靠性的优点，下面以这两种接线方式说明重合器和分段器在故障识别和自动恢复系统中的应用。
1、电缆线路中重合器在单环网中的应用接线图如图6-3所示，在图中S1、S2为两个电源进线，它们来自两个不同地变电站或是同一变电站的不同母线，正常情况下，QR1、QR2、QR4、QR5处于合闸状态，但是QR3是处于分闸位置，QR3把整个环网分成负荷基本相等的两个部分，QR1、QR4的动作电流整定相等，QR2、QR5的动作电流整定相等。QR1、QR2、QR4、QR5预先整定动作延时参数，一般整定原则为：QR2、QR5一般要比QR1～QR4稍长，且可同时改变其最小动作电流，及合闸闭锁的动作次数，以便和QR３配合。而QR３的作用是时刻监视两边的电压，无论哪边失压，它的合闸动作都要迟些，故QR３的延时应比QR1、QR2、QR4、QR5的延时要长些。动作次数的整定为QR1、QR4为重合三次，即“一快二慢”，QR2、QR5、QR3为重合两次，即“一快一慢”。正常情况下，S1供电给1～3段，S2供电给４～６段。
当永久性故障发生在１段时，断路器QF1跳闸，QR1～QR3三个重合器感到失电，依照整定的动作时限，QR1、QR2依次动作分闸，且QR2将自动改变其最小的动作电流，并改变其合闸闭锁的次数，变为一次合闸不成功则闭锁于分闸状态，稍后，QR3重合器合闸，QR2合闸，而QR1保持在分闸状态，2段到6段都由S2供电，线路恢复正常。
当永久性故障发生在2段时，重合器QR1按整定的程序，分闸并闭锁，QR2、QR3检测到失压，QR2分闸，并改变自己的最小动作电流，动作次数也改变到一次合闸不成功则闭锁。稍后，QR3从分闸变为合闸，改由S2供电，QR1保持分闸位置，而QR2合闸，但由于2段短路电流仍存在，重合器QR4、QR5、QR3、QR2跳闸已经改为一次合闸不成功则闭锁，故QR2合闸闭锁，将2段线路隔离，3～6段由S2供电。
其他线路段上的故障隔离和供电恢复过程与此相类似，不再分析。
2、架空线路中分段器在双电源单环网中的应用如图6-4，QF1、QF2代表断路器，S1、S2代表两供电电源，Q01～Q05代表5台电压－时限式分段器。Q01、Q02、Q04、Q05是处于分闸的位置。这里合闸时限X的整定按照合闸顺延时差送电的原则。例如，Q01为7s、则Q02再延时7s（Q04，Q05的整定与Q01、Q02相同）。
当故障发生在第2段时，QF1跳闸、Q01，Q02在一定的Y时限后也跳闸；然后QF1第一次重合闸，并经过7s延时，Q01合闸，由于2段故障依然存在，QF1第二次跳闸，Q01在Z闭锁合闸时限内失去电压，则Q01闭锁在分闸状态；QF1第二次合闸，恢复无故障段1段供电。而开环分段器Q03检测到两侧由有电状态转变为一侧有电状态，在3段失电时开始计时，经过一定的延时后合闸，分段器Q02～Q05也全部跳闸；当QF2第一次重合闸时，这时Q04、Q05、Q03、Q02依次跳闸，由于故障2段依然存在，QF2第一次重合失败，QF2第二次跳闸，Q02第二次跳闸，Q02在Z时限内跳闸且闭锁分闸状态；QF2再次重合，这时恢复对4、5、6、3段供电，由分段器Q01、Q02隔开故障段2段。
各个分段器时间配合顺序如图6-5所示。
配电自动化系统组成配电自动化系统一般有配电主站、变电站子站和终端测控设备、通讯网络等组成，其结构图见图6-6。
配电终端配电终端设备是用于实现对变电站、开闭所、环网柜、柱上分段开关、联络开关及配电变压器的监控与控制，其主要功能一般为表6-1所示的情况。其电路结构见图6-7。
配电通讯系统概述一般地，在电力系统中较常用的通信方式可划分为有线、无线两大类。具体如下：有线方式：①专线；②邮电本地网；③光纤；④电力载波。无线方式：①微波一点多址；②数传电台；③无线扩频。
以上各种有线、无线通信方式的选择，应根据具体情况来选择，可能要用到一种或几种通信方式的组合。选用通信方式应遵循如下原则：
先进性：采用目前在国内外电力部门处于较前沿的通信方式；
实用性：兼顾本局的实际发展情况；
可行性：考虑城市的建筑和整体市容建设；
可扩充性：随着供电局今后发展的需要，这个通信系统应提供较强扩容能力。
光纤通信方式
光纤通信方式有着组网结构简单，容量大，可靠性强，数据传输率高的特点。具体实现方式如下：
光以太网方式配网通信的光纤可采用单模光纤或多模光纤，单模光纤一般使用于传输距离较长的配网通信中，而多模光纤一般使用于传输距离较短的配网通信中。通信协议采用基于TCP/IP基础上的IEC104规约。
考虑到配电自动化系统数据量大、实时性强等特点，底层通信规约一般采用DNP3.0，系统也支持目前流行的其它通信规约如：101、CDT、SC1801等。
以太网络技术的使用，实现了对等通信，使配电自动化系统在许多方面发生质的变化。许多问题将迎刃而解，性能指标将得到大幅度提高。主要表现在：
① 通信速度大幅度提高，其结果表现在：整个系统的实时性更高。更多的信息可以在信道上传送。在集中模式下，当多个FTU共享通道时，其实时性将下降，实时性指标随数量的增多而成线性下降。导致开关变位上传时间及控制操作等时间都很长。
② 配电自动化功能的进一步分布。集中模式下，故障的隔离依赖于配电子站，配电子站收集配电终端的信息来判断故障区段。在新的对等模式下，配电终端之间就可以相互交换信息（如馈线故障），因此配电终端通过相互交流就可以确定故障发生的区段，实现馈线故障的隔离。
③ 设备之间可以相互冗余。配电系统设备非常多，配电子站、配电终端、通讯线路等。如何使一点发生故障不至于影响到一个面上的功能是我们必须面对的课题。在传统的集中通讯模式下，只能实现光纤通讯中的双环自愈，在对等通讯模式下可以实现：A、配电子站之间的冗余，任何一个子站发生故障，其功能可以平滑地转移到另一个或几个子站上；B、FTU管辖权可以根据馈线拓扑结构图灵活地在子站之间转换。C、配电子站与配电终端之间的功能冗余，当配电子站完全失效的情况下，配电终端提升其功能，完成配电子站的一部分功能。
④ 信息路由简单易行。以太网采用分层体系结构，可以使用路由器或网桥在IP层实现设备之间信息的路由，当然通过应用层也可以路由信息。
⑤系统技术指标得到很大提高。馈线故障隔离时间以及非故障区段恢复供电时间是配电自动化系统的两个比较关键的指标，这两个指标主要取决于系统的通讯，通讯速度、通讯质量的显著提高，能够大大缩短隔离时间和恢复时间。
⑥由于主站、子站、FTU以太网均遵循先进的104规约（基于TCP/IP标准），构成三网合一，使得全网络监控可在主站端统一实现，全网络负荷动态调整、扩展等，遵循相同的TCP/IP标准，体现了配电系统自动化的主分站一体化设计的系统性，任何将主站、分站分割设计的思想，都不能达到这种效果。
双环自愈型通信方式环型通信方式一般以一个配电子站或配电主站为起点形成一个光纤环路，光纤单环不能自愈，光纤双环（或多环）才具有自愈功能。当有多个子站时，可将几个子站组成一个大环，各子站与其所辖FTU组成小环。双环自愈型通信方式，为系统提供了一种高效、可靠的通信链路，如果链路上某一点因某种原因被切断，光路会通过另一条备用路由自动迂回，保证通信不受影响。其结构如下：
其它通信方式专线这种方使用专用得铠装音频电缆和专线MODEM以挂灯笼方式，可以实现不低于1200
bps和不低于10公里的通信。
配电线扩频载波这种通信方式将有用信号从较强的电力线背景噪声中提取出来，具有较强的抗干扰能力、抗多径能力，组网方便灵活。例如DF9400席勒配电现在博系统就是采用扩频技术研制的，其特点是能在很强的背景噪音中，将有用信号提取出来。抗噪声干扰的能力很强，能在传统在波及无法开通的线路上稳定地工作。能广泛的运用于配网通信中。
无线扩频该方式包括高速数传电台和扩频电台两种，以自由空间为信息传输通道，优点是工作比较稳定、传输速率高，安装调试简单、日常维护量小。
配电系统子站配电区域工作站——子站（SUB–STATION），主要负责管理其所辖区域的开闭所、柱上开关、配电变压器上的配电终端监控设备，完成“数据集中器”的功能，所有现场信息通过配电子站送入调度中心。监控子站还具有所辖区域内故障诊断、隔离、非故障区域恢复供电的功能。配电子站设在变电站或大型开闭所内，通过光纤（或其它通信方式，如专线、无线等）与所属馈线的监控终端通信，通过光纤网络方式与配电自动化主站通信。
配电系统主站配电主站系统硬件一般由数据库服务器、调度员工作站、AM/FM/GIS、应用服务器、
WEB服务器、打印服务器、通信服务器、系统维护、停电管理、设备管理等组成。结构框图见图6-6。
配电主站系统软件一般由系统平台、管理层、数据层、应用层组成，其结构框图见图6-8
配电网自动化主站系统主要功能
配电自动化主站系统主要功能一般分为：配电网数据采集与监控系统（SCADA）、配电网地理信息系统（GIS）、配电网设备管理系统（DAFMS）、配电网负荷管理系统（LM）等几部分。
配电网数据采集与监控系统（SCADA）
配电网SCADA功能介绍
SCADA为“Supervisory Control And Data Acqusition”的缩写，是“监视控制和数据采集”
的意思。 SCADA系统一般用于工业过程控制，已完成远方现场运行参数、开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径。
从功能上看，配电网自动化系统（DMS）的SCADA系统和其他的SCADA系统并没有什么差别，主要实现“四遥”功能，即：
遥信 采集配电网的各种开关设备的实时状态，通过配电网的信道送到监控计算机。
遥测 采集配电网的各种电量（电流、电压、用户负荷、电度等）的实时数值，通过配电网的信道送达监控计算机遥控 操作人员通过监控计算机发送开关开合命令，通过配电网信道送达现场，使现场的执行机构操作开关的开合，达到给用户供电、停电的目的。
遥调 操作人员通过监控计算机或高级监控程序自动发送参数调节命令，通过配电网的通信信道传到现场，使现场的调节机构对特定的参数进行调节，达到负荷大小、电压、功率因数调节等目的。
此外，配电网的SCADA系统同样也要给操作、监控人员提供监视画面，给其他的高级管理软件提供数据共享的接口。同EMS的SCADA功能相比，配电网的SCADA在功能上更侧重遥控、遥信功能，以减小操作人员的劳动强度。
故障自动定位、隔离与供电恢复故障隔离与供电恢复功能是配电网SCADA的一项重要功能，是提高供电可靠性的关键性措施之一。其基本原理是利用出线开关、分段开关的自动动作情况和RTU采集上来的故障信息确定故障区段（两个或多个分段开关之间的线路段）既需要断开的分段开关，然后根据确定的隔离开关及网络拓扑关系确定恢复非故障区域供电所需要闭合的开关，供电恢复方案可能有多个，可按某一（或综合）指标确定最优供电恢复方案，执行故障隔离及供电恢复控制操作时，先断开所有的隔离开关，然后按最优（或其它）恢复方案闭合所有的恢复开关以恢复供电。
以图6-9所时的带有联络开关的线路为开环运行的典型环形线路来分析故障自动诊断、隔离与恢复的三个步骤，当C端有永久故障时各个步骤中的开关动作情况如图6-9中所示。
故障隔离与供电恢复功能由一个相对独立的软件模块完成，当电力系统发生故障时，该模块可以被自动（如果用户设为自动的话）启动执行。
故障自动定位及故障隔离开关故障隔离与供电恢复功能启动时，首先查找故障位置并确定需要断开的分段开关。首先从故障跳的出线开关开始沿树状拓扑结构将所有的闭合开关按顺序形成一张沿故障线路的开关表。从开关表的最后一个开关开始向前搜索，查找每个开关对应的RTU是否有过流SOE记录，如果有，则该开关后面就是发生故障的位置，将该开关标志为故障定位开关。从故障定值开关开始，向后搜索所有搜索到的线端即为可能的故障位置；故障位置（线段）两侧（可以遥控的）开关均为需断开的开关，称为故障隔离开关。
故障恢复开关及供电恢复方案供电恢复基对未含故障源的停电区域寻找最优的恢复供电路径，该停电区域包括两部分：一是从出线开关到故障定位开关间的所有线路段；二是每个隔离开关后面的所有停电线路段。为恢复供电所需合闸的所有开关（包括事故跳开关）称为恢复开关。有一个隔离开关开始向后查找，遇到状态为OPEN（且可以遥控的）开关停止，如该开关对侧有电压，则该开关为一个恢复开关。对应一个隔离开关可能有多个恢复开关，从而可能有多个恢复路径。恢复路径指恢复开关与另一站内出线开关之间线路，因此可能有多种供电恢复方案，恢复方案的优劣，可以根据某一规定的指标确定，如可以把恢复路径上的线路阻抗平方根之和作为衡量指标。
操作控制故障隔离与供电恢复功能可以通过用户界面设为自动或手动方式执行，设为手动方式时，系统将自动退出操作对话框和监控画面，给出各种故障信息、故障隔离开关、恢复方案列表等，并提示操作步骤。用户可分不执行，亦可一次全部执行。
配电网地理信息系统（GIS）
和输电系统不同，配电系统从变电站、馈电线路一直到千家万户的电能表为止。变电站有配电变电站也有输电变电站，输电线路有架空线路也有地下电缆。至于公用的市政用电，情况就更加复杂。因此，配电网的设备管理工作是十分繁重的。而且和配电系统中设备的地理位置密切相关。同时，配电系统开展的计划检修、故障排除、恢复供电、电量计费、规划设计等，都要用到这些信息。所以，一个完整的配电系统模型，都离不开设备和地理信息。
地理信息系统GIS（Geographic Information System）使配电自动化系统的基础，其任务是在城乡街道地理背景图上按一定比例绘制馈电线的接线图，图上可标注断路器、架空线、电线杆、电缆、配电变压器等所有电气设备的符号、型号、规格。能对设备进行查询、统计和维护备案，还可对每一条馈电线路进行理论网损、潮流和短路电流计算，集配电网的图形、数据和计算于一体，达到对配电网科学管理的水平。
配电网地理信息系统的主要功能为：
图形编辑功能系统可实现图形的快速绘制、无级缩放、漫游查询、拷贝平移、网络着色、图幅定义、
背景装卸和拼接、分层显示和查询以及打印等多项功能。
资料编辑功能系统可实现各种电力设备（如导线、变压器、断路器等）技术资料、检修维护资料和测量监控资料的编辑、查询和打印功能。
计算功能对每一条馈电线路可进行理论网损、潮流和短路电流计算，并提供材料和施工费用的核算与统计。
安全管理功能在图上用鼠标点击某种设备，便可得到该设备的资料，如线路上的杆塔及其结构图。当线路发生跳闸事故时，能够提供停电区域的线路、变压器和用户的图纸和清单。
友好开放功能系统可直接调用和编辑非系统本身的数据库资料，并可在单机或网络上运行。
在线帮助功能系统具有简明的可视化图形界面，随处都有使用帮助提示，操作简单，对使用人员无特殊要求，无须专门学习，即可熟练使用。
实现了配电网地理信息系统上述各项主要功能，也即是配电网的运行管理人员能对配电网中的线路、变压器等所有电气设备实现了所谓AM/FM技术，AM（Automated Mapping）为自动绘图，FM（Facilities Management）为设备管理。AM/FM是近年来国际上新兴的技术，它是GIS在供电部门的具体应用。随着城乡配电网的迅速发展，接线图错综复杂，加上运行方式多变，运行人员仅凭旧的传统方式，用图纸、资料及个人的记忆来管理配电网实在是难以胜任。有了AM/FM技术，可以通过视窗（Windows）快速绘制网络图，并在图上方便检索各种信息及资料，使配电网的科学管理水平上升一个新的台阶。近年来国外还进一步将SCADA系统的信息与AM/FM结合起来，把配电网的实时参数，开关状态传输到AM/FM图上，使AM/FM技术水平进一步得到提高。
AM/FM技术还有一个新发展，称为TC（Trouble Call），意指停电呼叫。这个系统由电话交换机和计算机网络构成，当用户停电时，TC技术使计算机网络接受用户的电话，通过软件分析，在配电网接线图上显示出停电的区域，供电部门就可及时派人抢修，缩短停电时间，提高了经济效益，这也是改善供电部门与用户间关系的一个新的重要手段。但这些技术必须在实现了配电自动化后才有可能做到。
基于地理信息的配电设备管理系统（DAFMS）
概述
DAFMS时对整个配电网基础设备、设备及相互关系的信息自动化管理系统，它是一个配电自动化应用系统，同时又是其它配电自动化应用的重要基础。DAFMS是在DA-2000的图形支撑平台（DAMAP和DAMMI）基础上开发的配电自动化应用系统。
DAFMS的主要特点
① 基于地理信息的DAFMS具有强大的图形处理能力和优异的图形操作性能。DAFMS的图形处理能力和图形操作性能得益于其图形支撑平台的优越性能。
② 严格的数据库正确性、完整性和一致性校验措施。
DAFMS系统的数据库组织结构是在充分调研的基础上设计的。为了保证数据库的正确性、完整性和一致性，在字段、记录、数据库三级分别采取了严格的校验措施。特别是数据库级的检查，是DAFMS系统的一大特点。例如：在输入时，不限制用户实现输入电杆、
还是先输入线路，但是在数据库级检查时，将会检查电杆与线路的关系，从而发现象孤立电杆（不属于任何线路的电杆）这样的错误。
③ 可以进行图形、数据双向查询，多级交叉查询等。
在地理图上，点取某个设备，将得到这个设备的相应属性；而根据输入的设备名称等信息可以在地理图上一特殊颜色划出相应的设备。在设备的属性对话框上会有几个按钮，点击它们将会得到与当前设备相关的设备属性。所谓多级交叉查询是指可以在查得的相关属性对话框上，进一步得到其它相关设备的属性，而且可以往回查找。
④ 图形和数据库的维护可以同时进行，自动生成配电网络的拓扑关系，大大方便了数据库的维护工作，减少出错的可能性。保证了图形与数据的一致性及图形资料本身的一致性。
⑤ DAFMS可直接向SCADA数据库请求实时数据，以取得配电网的实时运行状态。这是DAFMS的重要特色。这得益于实时数据库管理系统（DARDBMS）的客户/服务器（C/S）方式，以及统一（由DAMAP输出）的图形描述文件。
DAFMS的主要功能数据查询功能（根据图形查数据库）
包括：线路、电杆、开关、变压器等属性的查询，不仅能够查询当前设备的属性，而且可以查询其所属设备和相关设备的属性，并且可以这样继续查找下去，即可以进行多级交叉查询。
数据查询功能（根据数据查图形）
可以根据设备标识、属性或组合条件在地理图或单线图上定位指示相应设备，并分析其地理关系。
区域查询、统计功能可以按矩形区域、圆形区域、多边形区域进行统计，统计结果包括：电杆数目、线路数目、电容器数目及容量、变压器数目及容量、联络开关数目、分段开关数目等。在统计结果的对话框上，还提供了相应按钮，以便列出其具体的设备情况。
实时状态分析系统可以直接以C/S服务方式与SCADA实时数据库相连，实时更新网络及设备状态。
线路阻抗分析系统能对电网中的各种线路进行线路阻抗的自动计算，并进行线路阻抗的查询和分析工作，还能进行短路分析。
可靠性分析系统可对选定的供电电源，在选定的时间段，利用历史记录数据进行供电可靠性分析，
计算各种供电可靠性指标，从而更客观地对系统的供电质量进行评价或考核。
缺陷管理对各类运行设备的缺陷记录、缺陷类别统计、检测报告及消缺计划等，实行有效的管理。
计划管理系统可以根据设备运行时间、历史缺陷记录、检测记录等，按某种原则，自动形成一些科学的设备维护计划（如：大修、小修、清扫、消缺等），从而提高工作效率。
配电网负荷管理系统（LM）
电力负荷控制系统在研制之初仅用来控制负荷，实行计划用电，调整系统的峰谷差，稳定系统负荷推行所谓“限电不拉闸”，“谁超限谁”的负荷控制原则。而负荷控制系统发展到今天已经成为调度自动化系统必不可少的远方终端，而且赋予了新的含义。现代电力负荷管理系统（LM）的功能主要包括三个方面：
（1）监视与控制各配电线路的负荷，在正常和紧急情况下，进行过负荷减载，削峰、填谷，调整负荷曲线，改善负荷率。
（2）实行负荷自动管理。通过用户的终端机，将用户各种负荷信息传送到负荷控制中心，负荷控制中心处理后，将信息送到管理网络的用电工作站，使供电部门掌握用户的负荷情况，进行限电处理。
（3）电能表远方遥读。实现远方读表，敦促用户提前购买电量，施行分时计费，进行负荷调研等。
负荷管理的目的主要是为了解决电力供求之间的固有矛盾，提高电网的经济指标，保证电网的安全运行。在正常的情况下，供电部门可以通过削峰、填谷、错峰等手段改变负荷的形状，从而达到减少低效机组运行，提高电力设备利用率，降低供电成本，节省能源的目的；在事故或紧急情况下，自动切除负荷，保证重要不间断供电以及电网的安全运行。
配电网的高级应用软件配电网高级应用软件配电网潮流分析潮流是配电网络分析的基础，用于电网调度、运行分析、操作模拟和设计规划，同时也是电压/无功控制所必须调用的功能。和EMS针对的高压输电网络相比较，DMS面对的是广大的低压配电网络，两者之间存在一定的差异。
1）配电网络大多数是环网，而辐射网络很少。
2）配电网络中电阻和电抗的比值可能大于1。
3）在配电网络中，因为网络规划或者是负荷增长的差异，使得配电网络中的三相不平衡现象突出。
所以，在处理配电网络的三相潮流时，就必须采取相应的措施（比如，支路分解法或者是三相潮流法）来避免潮流分析的发散现象。
潮流分析是最常用的网络分析软件，它的数据来自三个方面：① 由状态估计取得的实时数据；② 由保留的文件中得到的某一历史运行方式；③ 由负荷预报取得未来的运行方式。在初始的运行方式上可以改变网络接线和运行条件，以构成假想的运行方式。潮流分析除了单独的运行之外，还作为一个模块供给其他网络分析软件调用。
配电网负荷预报负荷预测对电网的安全性和经济性都有着重要的意义，对配电网络来说更有特殊的意义。这是因为在配电网络中，电网的量测量很少，不得不用母线的负荷预报作为伪量测才能确定配电网络完整的状态和潮流。配电网中的负荷预报包含两个方面：地区预报和母线负荷预报。
地区负荷预测可以针对整个电网，也可以针对某些地区进行，还可以对用户电源或者小水电单独设地区负荷预报。地区负荷预报采用的方法和EMS系统中负荷预测的方法大同小异。考虑的因素也是相同的。
母线负荷预测。在配电网中，不可能实时的测量到每一条母线上的负荷，只能将测量到的或者是上报出来的上一级地区负荷采用预报的方法近似的分配到各个母线上。最简单的模型是按照线性的方法对地区负荷乘以某个系数，就可以得到各个母线上的负荷。负荷预报可以为状态估计提供伪测量量，为潮流提供未来的负荷数据，以组成假想方式。
配电网络状态估计状态估计又称为实时网络状态分析，主要是由较少而又包含错误的量测数据尽可能得到完整而正确的实时网络状态，它是配电网络分析的数据之源。状态估计软件利用SCADA的断路器状态变化和量测数据并补充母线负荷预报的伪量测数据，检测与辨识不良数据，估计出全配电网的实时网络状态（即实时潮流），向其他应用软件提供可靠而全面的实时运行方式。除此之外，它还可以包括：监视网络运行状态（报警或登记）、维护母线负荷预测和模型参数、变压器抽头估计、量测误差估计、量测系统分析和配置优化等功能。
配电网络状态估计可以分为两大类：一是主配电网的估计，二是沿着馈线的潮流分布。前者针对有实时量测的部分，属一般的状态估计模型；后者针对无实时量测的部分，实际是在已知馈线始端功率（估计值）的条件下，利用母线负荷预报模型将其分配到各负荷点，属潮流计算模型。
配电网络状态估计有母线型算法和支路型算法。
实现状态估计的步骤是：
1）对电力系统近期进行方式和量测系统配置情况进行量测系统分析和优化配置，对具备了估计能力的量测系统进行状态估计。
2）在量测模拟系统上进行状态估计性能调试，并完成实验室验收。
3）现场安装接入实时数据后，先放宽检测标准纠正某些偏差较大的量测错误（例如某些断路器状态错和量测符号错），逐渐收紧标准达到正常运行状态，最后才能投入在线误差估计，检测数值较大的量测方差和偏差，维护量测系统的正常运行。
4）在电力系统扩展和量测系统改造时，再进行量测系统分析和配置优化。
配电网电压/无功优化配电网最重要的质量指标是电压，配电网最重要的经济指标是网损，而电压优化调度与无功优化调度是一致的，网络各节点尽可能接近电压上限运行，自然使网损降到最低。
针对每一运行方式（实时状态或研究状态）调整无功电源、电容器和变压器抽头，在保持各母线电压合格的条件下，尽可能降低网损。配电网的电压/无功调度软件一般还包含修改网络接线，使配电潮流均衡降低网损的功能。作为计划它完成一天（或一周）的电压/无功调节曲线，尽量减小电容器和断路器的频繁投切；取实时网络运行方式，提出解决电压越限和降低网损方案，供调度员参考进行实时电压/无功控制。取未来的运行方式可以进行电容器无功补偿规划。如果必要，可以利用三相潮流分析进行三相负荷均衡调整，以改善电压质量和进行无功优化。
配电网的优化其实质就是均匀化：一是网络上各点的电压和各支路功率尽量均匀；二是在一天中电压和功率尽量少变化。
电压和无功优化问题在无功设备能满足电压标准的情况下是调度问题，而在无功设备不足的情况下则是规划问题。配电网电压和无功优化调度是一个非线性问题，同时还是一个非连续控制量（例如：断路器、电容器和变压器抽头）的优化问题。
配电网络调度员培训模拟系统（DOTS）
配电网络的DTS系统和EMS下的操作员培训系统在功能和结构上十分相似。作为培训工具、分析工具和计划工具，要求操作模拟不但能复现出已发生过的运行方式（正常、紧急和恢复状态），并且能预演未来可能出现的运行方式，这是一个非常有用而又十分庞大的软件系统。原则上，它应该在汇集全部配电应用软件的基础上，加上动态变化、教案（事件）和评价等模块所组成，这样才能保证实时方式和假想方式下的数据有源，培训环境和实际操作环境一致。
一个配电网操作员培训模拟系统应该包括以下方面：
1）系统运行方式的确定。包括模拟系统设定，模拟时间设定和负荷曲线设定。
2）控制响应。包括变电站控制操作模拟和现场操作模拟。
3）事故模拟。包括馈线、变压器、变电站和上一级电网的故障模拟，故障包括瞬间故障重合成功、永久故障和自动断开等
4）检修模拟。包括检修元件、检修操作过程模拟及其校核与登录等。
5）过负荷模拟。包括馈线和变压器的过负荷模拟及其解除操作。
6）再现和评价。包括模拟过程的再现、时间——停电范围（户数）相关图表、变压器和馈线的备用、操作次序等。
配电网的重构配电网的经济运行仅仅采用离线计算的手段，诸如潮流计算、网损计算和无功补偿优化配置等还是很不够的。因配电网具有大量的断路器和刀闸，配电网调度员在正常、检修或事故运行方式下，要对断路器或刀闸按需要进行操作，来调整网络结构，称为重构网络。通过重构可将负荷转移，以达到平衡负荷，消除变压器和线路过载，提高供电可靠性和用户的电压质量，还可以降低网损，提高配电网的经济性，所以网络重构是实现配电网优质、可靠和经济运行的重要手段。
目前配电网重构的算法很多，主要有三类：第一类是最优流模式法，该方法按优化条件寻找最优流，经两次环网潮流计算才能确定一个刀闸的分合，算法复杂，且计算量大；第二类方法以刀闸操作引起网损变化。的估计公式为基础，将负荷当作恒定电流，用重构前的潮流分布估算开关操作后的网损变化。重构可能引起较大的负荷转移及电压变化，因此，网损估计的误差较大；第三类是人工智能方法，包括模拟退火法、启发式优先搜索法、人工神经网络法、基因算法等，由于计算量巨大，这类方法目前尚未达到实用化水平。
配电网重构是一个崭新的课题，它首先寻找一个合适的实用算法，更重要的还需要在配电网自动化的基础上才能实现。因为对一个配电网自动化来说，应要先建立起SCADA系统，具备了配电调度中心、通道和执行端装置，才能对配电网中的刀闸进行操作，以达到网络重构的目的。要实现配电网重构，无论从理论上还是在实践上，对我国配电网来说都存在着巨大的差距，尚需要做大量的工作。
