中山供電局智能化配電網(wǎng)建設(shè)的探索及實踐模式分析

摘要：配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，其自動化的實現(xiàn)程度與供用電的質(zhì)量、可靠性密切相關(guān)。智能電網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)對配電自動化提出了更高的要求，也給配電自動化的發(fā)展指明了方向。智能化配電網(wǎng)建設(shè)是保證供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)運行效率、提升配網(wǎng)的管理能力和客戶服務(wù)質(zhì)量的一種重要手段。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；智能化；配網(wǎng)SCADA；用電調(diào)度；停電管理；網(wǎng)絡(luò)發(fā)令

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對公共服務(wù)的要求也越來越高，供電可靠性和供電質(zhì)量也是公共服務(wù)的一個重要內(nèi)容。中山電網(wǎng)經(jīng)過多年的建設(shè)，主網(wǎng)線路的供電可靠性已經(jīng)有了足夠的保障，配電網(wǎng)的可靠性已經(jīng)成為制約供電可靠性提高的關(guān)鍵因素。為了進(jìn)一步提高中山地區(qū)的供電可靠性，向用戶提供更好的服務(wù)，中山供電局從配電網(wǎng)改造、配電網(wǎng)監(jiān)控、故障恢復(fù)、電力調(diào)度、

供電服務(wù)等方面開展配電網(wǎng)智能化建設(shè)的探索。

1 實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)采集和建立全配電網(wǎng)模型

1.1 按“三分”原則調(diào)整配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

中山供電局統(tǒng)籌配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和改造工作，按照“三分（配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“分區(qū)”、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“分層”、公用線路和用戶設(shè)備管理“分界”）原則對配電網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。對“糖葫蘆串”等不合理的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，優(yōu)化主干線分段和環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決了10kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱、轉(zhuǎn)供能力差、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理等問題，形成了較為簡單合理的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大幅提高了配網(wǎng)10kV線路的環(huán)網(wǎng)率，為實施配網(wǎng)自動化奠定基礎(chǔ)。

1.2 配電終端設(shè)備全覆蓋建設(shè)

在10kV線路的架空線上安裝饋線自動化終端，利用線路的柱上開關(guān)，可就地實現(xiàn)故障自動隔離；在電纜線路上安裝故障指示器，快速實現(xiàn)故障定位。從2008年起，中山供電局分三個層面全面推進(jìn)配電終端建設(shè)工作：

1.2.1 針對城市中心區(qū)重點推廣使用光纖通信方式，實現(xiàn)“三遙+故障隔離”功能。

1.2.2 針對非中心城區(qū)，在電纜線路推廣使用故障定位技術(shù)，實現(xiàn)“二遙（GPRS通信）+故障定位”功能；開始使用分布智能型故障隔離技術(shù)，實現(xiàn)“二遙（3G通信）+饋線自動化”功能。

1.2.3 針對架空線路推廣使用饋線自動化技術(shù)，實現(xiàn)“二遙（GPRS通信）+饋線自動化”功能。

如今，中山供電局的配電終端總數(shù)已達(dá)3000多個，遍布24個鎮(zhèn)區(qū)，覆蓋了所有10kV線路的主干線及重要支環(huán)，實現(xiàn)了快速故障隔離和故障定位。

1.3 配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)升級改造

2009年中山供電局對配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。新的配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)遵循IEC 61970/IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)，除滿足基本功能需求外，在建設(shè)過程中重點解決了數(shù)據(jù)模型、實時數(shù)據(jù)采集和傳輸、圖形處理等問題，使實時應(yīng)用和管理應(yīng)用形成有效的互補(bǔ)。

1.3.1 變電站模型、圖形導(dǎo)入。配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)與主網(wǎng)EMS系統(tǒng)的圖模接口完全遵循IEC 61970能量管理系統(tǒng)應(yīng)用程序接口規(guī)范的CIM/SVG方式。在主網(wǎng)EMS中維護(hù)廠站模型后導(dǎo)出相關(guān)變電站的圖形、模型，通過信息交互總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚渚W(wǎng)SCADA系統(tǒng)中，配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)經(jīng)過各種合理性校驗后導(dǎo)入該圖形、模型，實現(xiàn)變電站模型增量更新及自動與本地模型完成拼接。

1.3.2 負(fù)控系統(tǒng)模型導(dǎo)入。配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)通過通信接口服務(wù)器接收計量自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)過來的配變模型，并根據(jù)模型差異以增量方式完成本地數(shù)據(jù)庫的模型更新?？紤]到兩個系統(tǒng)處于不同的安全分區(qū)，接口采用文件耦合方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，提供數(shù)據(jù)的一方定時主動向?qū)Ψ教峤粩?shù)據(jù)文件，獲取數(shù)據(jù)的一方負(fù)責(zé)清理已處理的數(shù)據(jù)文件。

1.3.3 無線公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)通過專門的公網(wǎng)（GPRS）通信前置服務(wù)器實現(xiàn)公網(wǎng)的數(shù)據(jù)接收處理，公網(wǎng)前置服務(wù)器獨立布置在公網(wǎng)區(qū)。公網(wǎng)區(qū)與安全一區(qū)采用正、反向物理隔離。一區(qū)通過正向隔離向公網(wǎng)區(qū)同步模型，而公網(wǎng)區(qū)把采集到的數(shù)據(jù)通過反向隔離傳送至一區(qū)。通過特定的處理措施，保證數(shù)據(jù)在通過正反向物理隔離裝置的實時性、安全性。

2 實現(xiàn)配網(wǎng)高級分析和管理功能

2.1 配網(wǎng)模型動態(tài)變化管理機(jī)制（紅黑圖機(jī)制）

黑圖反映現(xiàn)實模型，紅圖反映未來模型。整個流程配置了4個節(jié)點、5個角色，包括供電分局的繪圖和審核人員、配網(wǎng)運行方式專責(zé)、自動化班、配網(wǎng)調(diào)度員。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生變化時，由供電分局發(fā)起流程并繪制和審核單線圖，然后提交配網(wǎng)運行方式復(fù)審，接著提交自動化班關(guān)聯(lián)設(shè)備屬性和進(jìn)行節(jié)點入庫，最后提交調(diào)度員執(zhí)行紅轉(zhuǎn)黑（圖紙投運）并結(jié)束流程。流程化的管理使所有設(shè)備都具有生命周期概念，分為投運、未投運和待退役三個狀態(tài)。紅圖可以通過在線投運操作轉(zhuǎn)化為黑圖，設(shè)備運行狀態(tài)也可以由未投運轉(zhuǎn)化為投運。投運過程中可以隨時恢復(fù)，直到最終確認(rèn)為止。紅黑圖機(jī)制有效簡化了配網(wǎng)模型動態(tài)變化的過程。

2.2 網(wǎng)絡(luò)建模和拓?fù)浞治?/p>

網(wǎng)絡(luò)建模工具根據(jù)變電站接線圖、配網(wǎng)單線圖及數(shù)據(jù)自動生成全網(wǎng)的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?。模型體現(xiàn)了設(shè)備之間的連接關(guān)系、連通關(guān)系、配電網(wǎng)絡(luò)的實時狀態(tài)，根據(jù)該模型，拓?fù)浞治龉δ芸梢栽趫D形上直觀地對帶電區(qū)域進(jìn)行動態(tài)著色，在線分析配電區(qū)域的電源點和各個供電路徑。

2.3 解合環(huán)操作分析

合環(huán)潮流計算除了對合環(huán)電流是否會導(dǎo)致合環(huán)開關(guān)出現(xiàn)過流，還考慮合環(huán)是否會導(dǎo)致變電站開關(guān)發(fā)生過流保護(hù)或速斷保護(hù)動作。在計算合環(huán)點合環(huán)沖擊潮流的同時，還計算合環(huán)沖擊潮流在其他支路設(shè)備上的分布，從而計算出其他支路開關(guān)在合環(huán)瞬間的電流值。調(diào)度員在解合環(huán)操作前可以通過計算來確定能否執(zhí)行操作，實現(xiàn)了解合環(huán)操作從經(jīng)驗型向科學(xué)型的轉(zhuǎn)變。

2.4 智能操作票

在建立了完整的配電網(wǎng)模型和圖形的基礎(chǔ)上，配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)能夠輕松實現(xiàn)配網(wǎng)操作票的開票、流轉(zhuǎn)、歸檔整個流程；圖中開票、票上執(zhí)行，提高了操作票整個運轉(zhuǎn)生命周期的可視性以及直觀性，而基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩s束校驗及權(quán)限管理機(jī)制實現(xiàn)了操作票擬票、審核、預(yù)發(fā)、執(zhí)行、監(jiān)護(hù)的人機(jī)聯(lián)合把關(guān)，并準(zhǔn)確進(jìn)行危險點分析。

2.5 建立短信告警平臺

隨著配電終端的建設(shè)，配電網(wǎng)模型日益龐大，實時采集的信息也越來越多。當(dāng)有故障發(fā)生，尤其是遇到惡劣天氣而引發(fā)多線路同時發(fā)生故障時，供電分局的搶修壓力和難度很大。短信工作站通過局域網(wǎng)和省公司信息平臺對接，具備大規(guī)模短信的處理和發(fā)送能力，既保證了信息的安全與完整，又有條不紊地按不同的責(zé)任區(qū)將信息及時發(fā)送出去，進(jìn)一步縮短故障恢復(fù)時間。

2.6 集中型和就地型DA技術(shù)組合應(yīng)用

2.6.1 主站集中型DA技術(shù)。針對城市中心區(qū)建設(shè)了三遙終端的線路采用主站集中型DA技術(shù)。配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)根據(jù)三遙終端上傳送的故障信息，結(jié)合變電站的保護(hù)動作、開關(guān)跳閘等故障信息，啟動相應(yīng)程序，確定故障類型、位置和處理方式。該模塊可以閉環(huán)或開環(huán)運行，當(dāng)采用閉環(huán)運行方式時由主站系統(tǒng)直接發(fā)遙控命令進(jìn)行故障隔離和恢復(fù)供電；采用開環(huán)運行方式時，主站系統(tǒng)僅提供一個或以上的故障隔離和恢復(fù)供電方案供調(diào)度員參考，由調(diào)度員進(jìn)行遙控操作，達(dá)到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。

2.6.2 架空線路就地型DA技術(shù)（基于重合器-分段器的饋線自動化）。通過變電站10kV出線開關(guān)（投入重合閘）和10kV線路柱上開關(guān)（分段器）的相互配合，實現(xiàn)架空線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電功能。

2.6.3 電纜線路智能分布式DA技術(shù)（基于無線通訊的分布式智能型故障隔離技術(shù)）。隨著中山地區(qū)電纜線路的增多，為滿足電纜線路快速復(fù)電的需求，2012年中山供電局在經(jīng)過充分的可行性研究后，試行和應(yīng)用電纜線路DA技術(shù)。采用一主多從的FTU配置，當(dāng)線路發(fā)生故障時，主從FTU都能檢測到故障電流、從FTU將故障信息通過無線3G網(wǎng)絡(luò)傳送至主FTU，主FTU根據(jù)拓?fù)溥\算分析并將分析結(jié)果等信息發(fā)送給從FTU，從FTU最后綜合自身的其他相關(guān)條件進(jìn)行故障隔離。

3 實現(xiàn)全局性跨平臺數(shù)據(jù)共享與交互，全面提升配網(wǎng)管理水平

在配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)建立了全配電網(wǎng)模型并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和全景展示以及各種高級應(yīng)用和分析的基礎(chǔ)上，通過各種標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)全局跨部門、跨平臺的數(shù)據(jù)共享與交互，全面提升中山供電局的配網(wǎng)管理水平。

3.1 實時用電調(diào)度管理

依托配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的全景數(shù)據(jù)、營配信息系統(tǒng)和計量系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)而開發(fā)實時用電調(diào)度管理模塊。

3.1.1 面向用戶的調(diào)度管理。實時展示全網(wǎng)的線路、主變等各類設(shè)備承載的低壓用戶數(shù)（含重要用戶數(shù)）以及故障時受影響的用戶數(shù)。為當(dāng)值調(diào)度員掌握實時用戶的數(shù)量提供宏觀上的、快速的查詢界面。

3.1.2 面向供電經(jīng)濟(jì)價值的調(diào)度管理。根據(jù)各類用戶的數(shù)量、電價、EMS實時負(fù)荷、10kV饋線所帶用戶數(shù)等信息，計算出每5分鐘的現(xiàn)金流（元），在畫面上實時展示全網(wǎng)“現(xiàn)金流/N-1時損失的現(xiàn)金值/實時用戶總數(shù)”。為調(diào)度員掌握不同類型（需求）用戶的供電要求提供宏觀上的、快速的查詢界面，直接支持創(chuàng)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)價值、維穩(wěn)保居民用電的實時調(diào)度管理。

3.1.3 面向供電損耗的調(diào)度管理。實時獲取全網(wǎng)線路、主變等設(shè)備的實時計算線損，同步發(fā)布在用戶信息界面。通過直觀的界面提供相關(guān)設(shè)備的實時供電損耗信息，為當(dāng)值調(diào)度員安排或轉(zhuǎn)換電網(wǎng)運行方式提供技術(shù)支持。

3.2 用電信息及故障搶修管理

從配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)獲取了配電網(wǎng)模型、配網(wǎng)單線圖、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及用電設(shè)備的拓?fù)溥B接、實時數(shù)據(jù)以及客戶類型、客戶聯(lián)系方式等全面的數(shù)據(jù)和信息。當(dāng)發(fā)生停電事件時，實現(xiàn)停電事件全過程管理，實時發(fā)布停電搶修通知，確保及時恢復(fù)供電；統(tǒng)計受影響的客戶，通知客戶相關(guān)停電信息，有效地進(jìn)行停電管理。將供電服務(wù)由被動轉(zhuǎn)為主動，有效提高客戶滿意度。

3.3 配網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺

基于配網(wǎng)數(shù)據(jù)共享和移動通信技術(shù)的配網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺，實現(xiàn)了中山配網(wǎng)調(diào)度對所調(diào)管二十四個供電分局所有配網(wǎng)調(diào)度操作的網(wǎng)絡(luò)化流轉(zhuǎn)。平臺主應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫部署在內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)中，移動應(yīng)用服務(wù)器部署在移動終端可訪問的公網(wǎng)（3G網(wǎng)絡(luò)）中，負(fù)責(zé)服務(wù)端和移動終端之間的通信。平臺充分利用移動設(shè)備快捷、方便的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)度指令的流轉(zhuǎn)，替代傳統(tǒng)的電話下令模式，大幅度提高調(diào)度工作效率，在配網(wǎng)調(diào)度管理方面邁上新臺階。

4 結(jié)語

中山供電局在配電網(wǎng)智能化建設(shè)中積累了很多經(jīng)驗，并取得了多項技術(shù)突破，切實提高了配電網(wǎng)的自動化水平，提升了配網(wǎng)的管理水平和客戶服務(wù)質(zhì)量，保障了中山配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運行。中山供電局這種投入少、見效快、效益高的“實用型”建設(shè)模式，數(shù)字化、科學(xué)化、智能化的管理方式，滿足客戶“有電用、快用電、用好電”的基本需求，為地區(qū)供電局進(jìn)行配電網(wǎng)智能化建設(shè)提供了成功案例，也因此連續(xù)兩年榮獲了“全國供電可靠性A級金牌企業(yè)”稱號，成為唯一的“中國南方電網(wǎng)公司配網(wǎng)自動化示范基地”。

作者簡介：盧小海（1979-），男， 廣東人，廣東電網(wǎng)公司中山供電局工程師，研究方向：電力自動化。

（責(zé)任編輯：劉 晶）