配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：眾所周知，提高配電網(wǎng)的可靠性對于我們國家國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高都有著非常重要的作用，但是實際的狀況是，我國電力行業(yè)到目前為止都還存在著較為嚴(yán)重的問題，主要是體現(xiàn)在其重視發(fā)電的效率和水平，但是忽略了事實上同等重要的供配電過程，尤其是完全不管不顧電力的使用情況，這一現(xiàn)象直接導(dǎo)致了目前電力行業(yè)里的設(shè)備落后、自動化水平低。我們國家現(xiàn)在正處在一個經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的階段，對于配電網(wǎng)和配電網(wǎng)的自動化是有著較高的要求的，因此必須得到足夠的重視。本文正是針對于這樣一種現(xiàn)狀提出了對于符合現(xiàn)代發(fā)展水平要求的自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方案及實現(xiàn)的方式和可能性。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)系統(tǒng)自動化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

中圖分類號：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）02（c）-0000-00

1 配電自動化的定義

首先要給配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)一個準(zhǔn)確的定義，在相關(guān)的設(shè)計規(guī)范中已經(jīng)針對其特點明確的給出配電網(wǎng)自動化的定義為“配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一項利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)自身的結(jié)構(gòu)信息和地理圖形信息等進(jìn)行一個綜合性的信息集成，一起來構(gòu)成的一個完整的能夠進(jìn)行檢測、保護(hù)與有效控制的系統(tǒng)。”采用配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的根本目的就是要有效提高供電網(wǎng)可靠性、改進(jìn)電能質(zhì)量，一次來保證向用戶提供符合要求的服務(wù)，與此同時還能達(dá)到降低電網(wǎng)運行的費用、減輕工作人員的勞動強度、也減少人力的投資的目的。

2 配電網(wǎng)自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層

在認(rèn)識到配電自動化的實際內(nèi)容就是對其轄區(qū)內(nèi)全部的開關(guān)、開閉所以及配電變壓所進(jìn)行實時的監(jiān)控和協(xié)調(diào)后，要實現(xiàn)其三遙功能、又要求其具備故障的識別和控制能力、還要求其實現(xiàn)與主站的配合與連接、最終達(dá)成整個配網(wǎng)運行的工況檢測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與優(yōu)化運行，這就對配電自動化的結(jié)構(gòu)提出了更為嚴(yán)格的要求，事實上，配電自動化也是自動化系統(tǒng)的一種，但是它直接面對為數(shù)極大的用戶，這就對其提出了更高的要求，即要有更先進(jìn)的適應(yīng)性和更強大的多系統(tǒng)接口能力。也就是說，配電網(wǎng)自動化與其他自動化系統(tǒng)相比較，最大的特點就是是其協(xié)調(diào)的集成的要求高，在對數(shù)據(jù)充分共享的基礎(chǔ)上還要發(fā)揮整體系統(tǒng)的優(yōu)良性能。

正是這些內(nèi)容和要求決定了配電自動化系統(tǒng)是一個分層、分布、分級式的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，具體分為配調(diào)中心層、變電站層、中壓層和低壓層，詳述如下：

2.1 配調(diào)中心層

配調(diào)中心局域網(wǎng)是整個配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的最高指揮層，該網(wǎng)絡(luò)是整個配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的中心主站，其組成是一些共享著同一個數(shù)據(jù)庫但實現(xiàn)著配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中不同功能的服務(wù)器和工作站。硬件要求為符合國際的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即可，操作系統(tǒng)的選用通常是WindowsNT，在這些配置的基礎(chǔ)上還需要為之提供配套的軟件支持，包括管理應(yīng)用軟件、配電監(jiān)控軟件、通信軟件和數(shù)據(jù)庫軟件等，且應(yīng)用軟件的配置應(yīng)以配網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)來完成各自不同的自動化功能。由于其采用的是開放式和分布式的體系，故具有擴(kuò)展性和兼容性。這一設(shè)計決定了配電網(wǎng)調(diào)度中心的建設(shè)應(yīng)給予優(yōu)先考慮，具體有三個方面的要求，一是數(shù)據(jù)庫提供唯一的標(biāo)準(zhǔn)接口，二是實時數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)要結(jié)合利用，三是要具備靈活的發(fā)布和查詢的能力。

2.2 變電站層

變電站層是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中調(diào)配中心層直接作用與指揮的層，是直接隸屬于調(diào)配中心層的下一級層次，也就是是調(diào)配中心主站與各變電站子站進(jìn)行通信的局域網(wǎng)。變電站層的設(shè)計主要是基于兩個方面的原因，一是需要對獲取的信息進(jìn)行分層，以此來降低中心層得處理負(fù)擔(dān)，與此同時也可降低子變電電站層對中心層的依賴；二是因為在進(jìn)行故障處理時是需要遙控開閉所出口斷路器的，這一過程的實現(xiàn)就要求必須通過變電站的終端單元。變電站層得實現(xiàn)方式也是有兩種，一是建設(shè)一套帶通信的現(xiàn)場裝置，二是利用已有的設(shè)備，增設(shè)運動通信設(shè)備即可。

2.3 中壓網(wǎng)層

中壓網(wǎng)層是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中變電站層直接作用于指揮的層次，直接隸屬于變電站層得下一級層次是以10kV的電力網(wǎng)絡(luò)為依據(jù)的中壓檢測和控制網(wǎng)絡(luò)。中壓網(wǎng)層的主要功能就是完成配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和控制，是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的核心所在，所以說，這一網(wǎng)絡(luò)的實施勝敗，就是決定自動化系統(tǒng)是否成功的關(guān)鍵，其實施的要點就在于控制方式和通信方式的選擇。針對于這一問題，我們認(rèn)為，通信是可以采用載波、光纖、無線或者是雙絞線等不同方式的，當(dāng)發(fā)展方向則應(yīng)是載波和光纖的混合使用。不得不承認(rèn)，配電網(wǎng)載波確實是存著很多不好處理的難點的，但是其對網(wǎng)絡(luò)有著天然的適應(yīng)性，以此可以預(yù)見在技術(shù)發(fā)展的大背景下，它依然將是配電層通信的主流選擇。

配電自動化的控制模式也可以分為兩個大的方面，分布式就地控制和遠(yuǎn)方集中控制，遠(yuǎn)方集中控制是現(xiàn)在的主流方式，這是因為遠(yuǎn)方集中控制適宜于現(xiàn)在的工程要求實際，能夠承載強大的通信系統(tǒng)，能夠擔(dān)當(dāng)現(xiàn)代電網(wǎng)的實際要求。

2.4 低壓網(wǎng)層

低壓網(wǎng)層是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的第四層網(wǎng)絡(luò)，面向的是配電變壓器低壓側(cè)負(fù)荷。低壓層網(wǎng)起于各配電變壓器的低壓側(cè)、終于各負(fù)荷的節(jié)點，這一結(jié)構(gòu)就實現(xiàn)了對于個負(fù)荷節(jié)點的測量和監(jiān)控，如負(fù)荷控制和自動抄表等，然后再通過中壓層、局域網(wǎng)等與中心主站進(jìn)行通信。制約低壓網(wǎng)的主要問題還是通信問題，目前普遍使用的是雙絞線和低壓載波，但這還是有較大的問題，這是因為雙絞線的敷設(shè)相當(dāng)有難度，但低壓載波的應(yīng)用又有一定的不便。

3配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本功能

簡要來說，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本功能主要是SCADA功能、負(fù)荷管理功能、高級應(yīng)用軟件功能和AM/FM/GIS功能，在此不一一進(jìn)行詳述。

4配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計

在對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行實際的規(guī)劃時，要注重總體與部分的和諧性，這一點可以利用分階段分層次的思路，將整體劃分為兩個大的階段來逐步實現(xiàn)：

首先就要求配電網(wǎng)自動化具備實時準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)的功能，也就是遙測和遙信的功能，在實際條件允許的情況下，還要求考慮增加遙控的功能。這些功能的實現(xiàn)就能夠使自動化系統(tǒng)完成定位和故障警告的功能。與此同時要求配電生產(chǎn)MIS具備基于GIS的自動制圖和設(shè)備管理功能，這是因為其他的相關(guān)功能都是在在這些功能滿足的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)的。

其次就是在上一階段完成的前提下保證配電自動化系統(tǒng)實現(xiàn)遙控功能，這就為故障自動隔離與供電恢復(fù)提供了最基本的可能性，也為進(jìn)一步配置更高級應(yīng)用功能提供了可能性。最后完成的就是全面實現(xiàn)配電生產(chǎn)MIS功能。

5 結(jié)語

正如上文所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，配電網(wǎng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)本質(zhì)性的變化和進(jìn)步是必然的，因此，提高配網(wǎng)的運行與管理水平也是勢在必行，真是這一切需求，使得配網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)的合理建設(shè)也是要著重考慮的。但配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是一個多學(xué)科、集成度極高、投資大、牽涉范圍大的綜合性系統(tǒng)，因此在進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計與規(guī)劃時，必須要綜合各個方面的影響因素和原理，統(tǒng)籌抉擇。更是要考慮到我們國家在這一方面的現(xiàn)狀，即由于我們國家還處在一個摸索著前進(jìn)的階段，沒有相對穩(wěn)定成熟的經(jīng)驗和技術(shù)，本就不適宜于大范圍大規(guī)模的進(jìn)行配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)，因此可以按照先小范圍試點、跟進(jìn)推廣的原則進(jìn)行。