配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張 建

ZHANG Jian

（德陽電業(yè)局，德陽 618000）

0 引言

國民經(jīng)濟的進(jìn)一步發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大對電能總量需求及供電可靠性提出了更高的要求，構(gòu)筑高效穩(wěn)定的配電綜合自動化系統(tǒng)已成為各級供電企業(yè)研究的重要方向。35kV及以下中低壓輸配電網(wǎng)是電能資源分配調(diào)度的重要樞紐，其繼電保護系統(tǒng)的綜合自動化水平高低直接決定著電能資源能否在輸配電網(wǎng)中高效穩(wěn)定傳輸分配調(diào)度，是供電區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展重要影響因素之一。配電綜合自動化系統(tǒng)是電能分配調(diào)度各部門高效穩(wěn)定運行生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)保障，但由于我國對配電網(wǎng)綜合自動化技術(shù)研究起步較晚，加上當(dāng)時建設(shè)技術(shù)條件和綜合投資等外部因素的影響，配電網(wǎng)普遍存在基礎(chǔ)自動化設(shè)施簡陋、綜合自動化水平較低等問題。特別是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模擴容、擴建過程中，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，需要檢測控制的點面越來越多，整個配電網(wǎng)綜合自動系統(tǒng)的建設(shè)和技術(shù)改造不僅需要大量的投資資金，而且工程整體工程量相當(dāng)大，所涉及到的專業(yè)較多，也就是說要對配電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)改造難度十分大，很難實現(xiàn)一次性投資改造。因此，在進(jìn)行配電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)改造時，許多市縣級供電企業(yè)常采用分布分項配電綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)措施，通過逐段改造，分項投資的綜合投資技術(shù)改造原則在配電網(wǎng)中逐步開展綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)改造工程。線損是電能在生產(chǎn)、傳輸、分配等過程中由于輸電線路本身或其它外部原因所產(chǎn)生的電能損耗部分，也是國家對相關(guān)供配電企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟技術(shù)考核的重要參考指標(biāo)，同時線損也是配電綜合自動化系統(tǒng)水平高低的一個體現(xiàn)因素。為了降低供電區(qū)域的線損，減少單位電能的輸送成本，提高其運行調(diào)度的綜合效率，各供電部門在對供電區(qū)域系統(tǒng)線損進(jìn)行詳細(xì)分析后，結(jié)合配電網(wǎng)擁有的相關(guān)基礎(chǔ)自動化設(shè)施條件，通過采取相關(guān)先進(jìn)技術(shù)措施和裝備，從電能系統(tǒng)分配調(diào)度、有序用電、集中計量管理、以及運行模式實時調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)中，不斷調(diào)整優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分掌握配電網(wǎng)線損的構(gòu)成及其發(fā)展趨勢，從而構(gòu)筑能夠滿足供電區(qū)域配電網(wǎng)高效穩(wěn)定分配調(diào)度需求的綜合自動化系統(tǒng)，保證整個配電網(wǎng)高效節(jié)能的穩(wěn)定運營發(fā)展。在上述的多個電能分配調(diào)度運行管理環(huán)節(jié)中，任一方案措施的穩(wěn)定開展均離不開配電網(wǎng)實時準(zhǔn)確的用戶用電信息數(shù)據(jù)，因此，要構(gòu)筑配電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)首先要建立能夠反映配電網(wǎng)綜合運行工況特性的線損綜合自動化管理系統(tǒng)（LAMS），也就是說構(gòu)筑配電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)中的LAMS子系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化研究的一個重要課題。

1 配電線損綜合自動化管理系統(tǒng)(LAMS)

1.1 LAMS系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu)

各種用電信息是構(gòu)筑配電網(wǎng)線損綜合自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)進(jìn)行運算分析的重要依據(jù)，其采集、遠(yuǎn)程傳輸、綜合運算分析是否實時準(zhǔn)確直接影響到整個線損自動化管理系統(tǒng)能否高效穩(wěn)定運算分析。為了獲得能夠反映配電網(wǎng)實時運行工況特性的準(zhǔn)確電參量數(shù)據(jù)信息，需要通過安裝在配電網(wǎng)現(xiàn)地的智能采集儀器采集各變配電設(shè)備實時運行電參量數(shù)據(jù)，并且還需要與需求側(cè)電能營銷系統(tǒng)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通信共享。配電網(wǎng)線損綜合管理系統(tǒng)主要包含電參量數(shù)據(jù)信息自動采集管理子系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息綜合運算分析判斷子系統(tǒng)、以及歷史運行數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)四大數(shù)據(jù)分析處理子系統(tǒng)，即通常所說的三個應(yīng)用子系統(tǒng)加一個數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)。從應(yīng)用功能角度來看，三個應(yīng)用子系統(tǒng)相互間是獨立的，分別完成不同的功能；但從協(xié)調(diào)工作和數(shù)據(jù)信息共享角度來看，三個應(yīng)用子系統(tǒng)間又是相互密切聯(lián)系的，任一系統(tǒng)出現(xiàn)問題會直接影響到線損自動化管理系統(tǒng)的運行可靠性和精確性。配電線損自動化管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系如圖1所示。

圖1 配電線損自動化管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系

從圖1可知，線損自動化管理系統(tǒng)采用分布對象特征數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)和多層分布式事務(wù)處理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要以WEB為主要表現(xiàn)形式，便于供電企業(yè)線損管理多部門人員參與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)調(diào)工作，以提高系統(tǒng)總體性能，降低各類數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器動態(tài)采集來自地區(qū)電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)運行狀態(tài)信息、用電營銷系統(tǒng)中的供電信息、集中遠(yuǎn)程電能采集系統(tǒng)中的實時用電信息等，然后通過相應(yīng)的通信通道ADO接口與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行實時數(shù)據(jù)信息交換。

線損自動化管理系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器實時采集用電負(fù)荷和配電臺區(qū)的實時電參量數(shù)據(jù)信息，然后與配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、用電營銷系統(tǒng)等進(jìn)行電參量數(shù)據(jù)信息的實時共享和相互協(xié)調(diào)工作。其中電能采集系統(tǒng)和用電營銷系統(tǒng)是線損自動化管理系統(tǒng)中的兩個核心子系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮LAMS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與這兩個子系統(tǒng)間的接口設(shè)計，以提高線損自動化管理系統(tǒng)綜合運行可靠性。

1.1.1 與電能采集系統(tǒng)接口

電能采集系統(tǒng)在實際運行過程中，會實時采集配電臺區(qū)和電力用戶用電終端的實時電參量數(shù)據(jù)。為了提高所采集到的電參量數(shù)據(jù)的實時準(zhǔn)確性，同時保證整個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)高效穩(wěn)定的運行。在系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計電能信息采集間隔為30min，系統(tǒng)采集周期為24h。然后利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實時儲存所獲得的電量信息，并通過內(nèi)部程序自動生成中間數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器以及網(wǎng)關(guān)服務(wù)器等可以根據(jù)用戶需求定時從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

1.1.2 與用電營銷系統(tǒng)接口

為了防止電力客戶用電信息被非法利用，出于系統(tǒng)安全性因素考慮，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與用電營銷系統(tǒng)是無法直接互訪的，但是可以通過訪問供電公司臺區(qū)圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方式訪問所需的用電營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

從電力用戶用電終端、配電臺區(qū)以及用電營銷系統(tǒng)中獲取實時的電參量數(shù)據(jù)信息，為系統(tǒng)進(jìn)行線損統(tǒng)計分析提供實時原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

1.2 軟件子功能結(jié)構(gòu)

為了提高線損自動化管理系統(tǒng)的人性化服務(wù)水平，整個系統(tǒng)的軟件功能按照常用功能需求主要劃分為檔案管理、線損管理、統(tǒng)計分析報表、系統(tǒng)自檢異常報警、實時電量采集和可視化圖形平臺六大功能模塊，其具體的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 線損自動化管理系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu)

六大功能模塊是線損自動化管理系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將其中四個功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.2.1 檔案管理

在該功能模塊中，主要記錄配電網(wǎng)中各類變配電設(shè)備特性參數(shù)、計量設(shè)備的抄表方案、供電方式等資料信息，便于運行管理人員進(jìn)行規(guī)范化管理和可視化查詢與維護。檔案管理功能模塊還可以從LAMS數(shù)據(jù)庫中提取實時的用電電量及其他數(shù)據(jù)信息，便于配電線損管理人員制定規(guī)范化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的線損管理制度措施。

1.2.2 電量采集

電量采集功能模塊主要為線損自動化管理系統(tǒng)提供實時準(zhǔn)確的基礎(chǔ)用電電量數(shù)據(jù)信息，主要包括：電參量數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程集中采集、LAMS中間數(shù)據(jù)庫的讀取以及電參量數(shù)據(jù)完整性、實時性、準(zhǔn)確性分析等。線損自動化管理系統(tǒng)在正常運行時，按照內(nèi)部程序要求定時通過現(xiàn)地終端采集器自動采集配電臺區(qū)、用戶用電終端等各計量點的電量信息，并定時從中間數(shù)據(jù)庫中讀取用電營銷數(shù)據(jù)信息。為了提高系統(tǒng)綜合自動化水平，電量采集功能模塊還具備停電損失智能分析、電量補采、負(fù)荷預(yù)測等功能。

1.2.3 線損管理

通過電量采集功能模塊所獲得的實時電量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過內(nèi)部程序進(jìn)行理論線損和實時線損的統(tǒng)計計算，實現(xiàn)供電企業(yè)線損的自動匯總統(tǒng)計。線損管理可以按照分地區(qū)、分電壓（10kV、0.4kV）等級、分供電線路、分配電臺區(qū)等進(jìn)行線損統(tǒng)計計算。且具有按月、季、年線損統(tǒng)計分析和負(fù)荷預(yù)測功能?；趯崟r電參量數(shù)據(jù)信息的線損自動化管理系統(tǒng)，除了可以實現(xiàn)線損的實時統(tǒng)計分析計算外，還具備線損指標(biāo)方案和技術(shù)降損措施制度自動生成等功能。

1.2.4 統(tǒng)計報表

通過系統(tǒng)線損實時統(tǒng)計分析判斷，并制定方便、靈活、完整的線損統(tǒng)計報表和負(fù)荷曲線，便于運行人員制定完整的電能分配調(diào)度和線損管理措施制度。

2 配電自動化線損管理系統(tǒng)應(yīng)用效益分析

線損自動化管理系統(tǒng)在實現(xiàn)對配電網(wǎng)計量點電參量數(shù)據(jù)信息實時采集的基礎(chǔ)上，通過與理論線損和實時線損計算軟件接口進(jìn)行有效連接后，實現(xiàn)對送變電損失、配電損失的實時統(tǒng)計分析計算，在工程實際應(yīng)用中取得了良好的社會經(jīng)濟效益：

1）通過實時、準(zhǔn)確地配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析計算，有效提高供電企業(yè)線損管理自動化水平；

2）利用計算機強大的數(shù)據(jù)分析判斷功能，通過統(tǒng)計線損率與理論線損率的實時比較，可以及時發(fā)現(xiàn)供電異常的線路和配電臺區(qū)，便于有針對性的打擊竊電工作的展開，有效杜絕竊電現(xiàn)象的發(fā)生；

3）利用圖形化矢量分析，可以動態(tài)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電能分配調(diào)度過程中的薄弱點和薄弱環(huán)節(jié)，對配電網(wǎng)建設(shè)改造工作起到指導(dǎo)性功能作用。

4）可以通過計算機自動優(yōu)化分析，獲得配電網(wǎng)最優(yōu)運行方式，合理調(diào)整供電方式，有效降低配電網(wǎng)線損率，保證配電網(wǎng)高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的運營發(fā)展。

3 結(jié)束語

線損自動化管理系統(tǒng)基于配電臺區(qū)和電力用戶終端實時電參量數(shù)據(jù)信息的采集，通過豐富的報表、曲線等可視化方式展示分析數(shù)據(jù)，并提供報表數(shù)據(jù)的WEB瀏覽，不僅可以提高線損分析的實時性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性，同時有利于供配電企業(yè)優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有針對性的制定具有實效性的節(jié)能降損措施制度。線損自動化管理系統(tǒng)利用計算機內(nèi)部程序自動生成線損數(shù)據(jù)和分析報表，實現(xiàn)配電網(wǎng)線損單值、多值、全方位以及多約束性因素的實時在線監(jiān)測和線損報表的自動分析生產(chǎn)。供電企業(yè)線損管理人員可以通過人機互通界面實時了解配電網(wǎng)運行情況，動態(tài)分析配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用電信息、電力負(fù)荷等特征電參量數(shù)據(jù)信息，便于其制定完善的節(jié)能降損措施方案，大大提高了供電企業(yè)配電網(wǎng)線損管理綜合自動化水平。

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