配电网自动化系统中的运行优化策略分析

引言

配电网作为电力系统与用户之间的重要纽带，其运行效能与稳定性和终端用电质量、社会经济发展紧密相关。近年来，随着分布式光伏、储能设施、电动汽车等新型电力元素的广泛接入，传统配电网的运行模式在应对多元能源互动方面逐渐显露出局限性。配电网自动化系统凭借监控终端（FTU/DTU）、通信网络与主站系统的有机整合，实现了对线路工况和负荷变化的动态监测与远程调控，为能源生产、传输、使用和存储各环节的协同运作奠定了技术基础。由此可见，深入探讨配电网自动化系统的运行优化方案，对进一步提高供电可靠性、降低电网损耗、推动新型电力系统建设具有积极意义。

1 配电网自动化系统的构成

配电网自动化系统通常可划分为终端层、通信层、主站层三层架构，其具体构成与功能概述如下：

终端层：一般涵盖馈线终端单元（FTU）、配电终端单元（DTU）、智能电表（AMI）等设备。这些终端设备主要承担线路电流、电压、开关状态等实时数据的采集工作，并且能够执行主站下达的遥控指令，如实现开关分合操作。

通信层：常见的通信技术包括光纤、无线公网（4G/5G）、电力线载波（PLC）等，以此达成终端与主站之间的数据交互。据相关统计与实践经验，光纤通信在应用占比中约达 60% ，该技术可靠性较高，但相应建设与维护成本也偏高；而无线通信的应用占比大致为 35% ，虽然具有部署灵活的优势，不过信号传输易受环境因素干扰。

主站层：主要由 SCADA（监控与数据采集）系统、DMS（配电管理系统）组成。作为系统运行的核心枢纽，主站层集成了数据处理、状态监测、故障诊断、优化调度等多项关键功能。

2 配电网自动化系统运行优化策略

2.1 负荷预测与动态调度优化

基于多源数据融合构建的智能预测模型，配合实时调度算法，有助于探索负荷与电源的动态平衡路径。

2.1.1 高精度负荷预测模型

尝试引入 LSTM（长短期记忆网络）算法，融合历史负荷、气象数据（温度、湿度）、用户用电行为（智能电表数据）等多维度特征构建预测模型。在某试点区域的应用实践中，该模型展现出较好效果，短期（24 小时）预测误差有所降低，从 12% 优化至 5.3% ；中长期（7 天）预测误差也呈现改善趋势，由 18% 下降至 8.7% 。

2.1.2 动态无功优化调度

主站系统可依据负荷预测结果，通过遥控电容器组、调压器等设备开展优化调控。在某 10kV 线路实施"预测-调控"闭环控制的过程中，电压偏差超标时长出现明显减少，从每月 15 小时缩减至 3 小时，同时网损率也实现一定程度的降低，降幅达 2.1%⋅ 。

2.1.3 需求响应（DR）协同

通过整合智能电表与用户侧储能数据，主站向高耗能用户（如工业企业）推送电价信号，引导用户进行用电模式调整。某城市的实践表明，该策略在缩小负荷峰谷差方面取得成效，峰谷差从 42% 收窄至 28% ，在一定程度上缓解了线路增容改造压力。

2.2 故障处理与自愈控制优化

通过终端协同、算法升级与流程重构，有望实现故障处理效率的显著提升，增强系统的自愈能力。具体优化策略如下：

2.2.1 基于区块链的故障信息共享

在终端层引入边缘计算节点，将 FTU/DTU 采集的故障数据加密后上传至区块链平台，促进各终端间信息的高效交互。实践表明，某配电网在应用该技术后，故障定位时间从平均 90 分钟缩短至 15 分钟，隔离时间从 60分钟减少至 20 分钟。

2.2.2 自适应重合闸策略

主站可根据线路负荷特性（如是否含 DG）灵活调整重合闸参数：对于

纯负荷线路采用“一次重合闸”方案，针对含 DG 线路增加“检无压”逻辑。某台区改造后的运行数据显示，重合闸成功率从 70% 提升至 92% ，有效降低了 DG 反送电引发二次故障的风险。

2.2.3 多级备自投联动

构建“变电站-馈线-台区”三级备自投体系，主站能够依据故障范围智能选择最佳供电恢复路径。以某工业园区配电网为例，故障发生后，系统可在 30 秒内完成负荷转移，将停电时长从 4 小时大幅缩减至 1.2 分钟。

2.3 通信网络与数据传输优化

通过技术升级与资源调度，通信链路的可靠性与实时性有望得到有效提升。具体策略如下：

2.3.1 混合通信网络冗余设计

在重要线路的通信保障方面，可考虑采用“光纤 +5G ”的双链路备份方案。主站通过实时监测链路状态，实现故障通道的自动切换。实际应用数据显示，某城区配电网改造后，通信中断时长显著缩短，由年均 12 小时降至 1.5 小时，数据传输时延也被有效控制在 50ms 以内。

2.3.2 边缘计算与数据压缩

在终端层部署边缘节点，能够对采集的波形数据等海量信息进行预处理与压缩，经实践验证，该方案可实现约 10:1 的压缩比。

2.3.3 时间敏感网络（TSN）应用

对于工业园区等对时延要求较高的场景，TSN 技术可有效保障控制指令的确定性传输，时延抖动可控制在 1ms 以内。

2.4 通信网络与数据传输优化

通过技术升级与资源调度，通信链路的可靠性与实时性有望得到有效提升。具体策略如下：

2.4.1 混合通信网络冗余设计

在重要线路的通信保障方面，可考虑采用“光纤+5G”的双链路备份方案。主站通过实时监测链路状态，实现故障通道的自动切换。实际应用数据显示，某城区配电网改造后，通信中断时长显著缩短，由年均 12 小时降至 1.5 小时，数据传输时延也被有效控制在 50ms 以内。

2.4.2 边缘计算与数据压缩

在终端层部署边缘节点，能够对采集的波形数据等海量信息进行预处理与压缩，经实践验证，该方案可实现约 10:1 的压缩比。在某试点区域，应用此技术后无线通信流量减少约 60% ，丢包率也从 15% 降低至 3% 。

2.4.3 时间敏感网络（TSN）应用

对于工业园区等对时延要求较高的场景，TSN 技术可有效保障控制指令的确定性传输，时延抖动可控制在 1ms 以内。在某智能制造园区的实践表明，采用该技术后，分布式电源的调控响应速度有明显提升，增幅约 40% 。

结束语

配电网自动化系统的运行优化涉及多个技术层面，在负荷预测、故障处理、通信网络构建以及分布式电源协调等领域，均存在较大的技术提升空间。借助智能算法与前沿技术的有机结合，有望在系统可靠性和经济性方面取得一定突破，进而为新型电力系统建设提供支持。展望未来，随着数字孪生、数字线程等新兴技术的逐步发展，配电网自动化系统或将实现物理实体与数字模型之间的实时交互，在系统仿真和决策制定方面展现出更强的技术潜力。与此同时，在数据安全防护（例如终端设备的固件加密处理）、行业标准规范（如通信协议的统一化）等方面，仍需开展深入研究与实践，为运行优化策略的广泛应用创造条件。

参考文献

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