配電自動化管理系統(tǒng)分析

董德澤

【摘 要】配電自動化及管理系統(tǒng)是一項系統(tǒng)的綜合性工程，成功的配電自動化是設(shè)備的可靠性和智能監(jiān)控技術(shù)的有機結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】變電站；自動化系統(tǒng)；管理；控制技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，觀念的變化，電力公司正經(jīng)歷著一場深刻的變革。電力系統(tǒng)自動化是提高供電安全、穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項措施。配電自動化系統(tǒng)的控制與操作是可靠的，它的成熟和進步還需在實際運行中不斷得到完善。

1.變電站自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點

1.1集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強，該結(jié)構(gòu)在早期自動化系統(tǒng)中應(yīng)用較多。

1.2分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。其結(jié)構(gòu)的最大特點是采用主、從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備（IntelligentElectronicDevice，IED）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。

1.3分散（層）分布式結(jié)構(gòu)

分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計。所謂面向?qū)ο?，就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備，間隔層中數(shù)據(jù)、采偽、控制單元（I/O單元）和保護單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連與監(jiān)控主機通信。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：①現(xiàn)在的IED設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮模孩诶昧爽F(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設(shè)計規(guī)范，設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便：③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)冗余性強，不依賴于通信網(wǎng)和主機，主機或1臺IED設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運行可靠性有保證。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散，管理集中。

2.配電自動化及管理系統(tǒng)

2.1配電自動化及管理系統(tǒng)的等級劃分及結(jié)構(gòu)

根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模、地理分布及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為特大型、大中型和中小型系統(tǒng)。主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、遠方終端、通信系統(tǒng)組成。

2.2配電自動化及管理系統(tǒng)的主要功能

（1）配電自動化及管理系統(tǒng)的主站配電自動化及管理系統(tǒng)主站是整個配電自動化及管理系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心。其主要功能有實時功能和管理功能：實時功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、控制功能、事件報告、人機聯(lián)系、系統(tǒng)維護、故障處理等。

管理功能：指標(biāo)管理、地理信息系統(tǒng)（GIS）、運行管理、設(shè)備管理（FM）、輔助設(shè)計（AM）、輔助工程管理、應(yīng)用軟件等。

（2）配電自動化及管理系統(tǒng)的中心站在配電自動化及管理系統(tǒng)中可設(shè)中心站，是下屬主站經(jīng)加工處理后的信息匯集、管理中心。主要負(fù)責(zé)全局重要信懇的監(jiān)視與管理。

（3）配電自動化及管理系統(tǒng)子站（或稱配電自動化系統(tǒng)壓監(jiān)控單元）。

配電自動化及管理系統(tǒng)子站是為分布主站功能、優(yōu)化信息傳輸、清晰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設(shè)置的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。具體功能有：數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、故障處理、避信監(jiān)視等。

（4）配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，它包括配電柱上開關(guān)監(jiān)控終端FTU（FeederTerminalUnit）、配電變壓器監(jiān)測終端TTU（TransformerTerminalUnit）、開閉所、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU（Distribu—tionTerminalUnit）等。具體功能有：數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、當(dāng)?shù)毓δ艿取?/p>

3.配電自動化系統(tǒng)建設(shè)

（1）規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架，是實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)的基本條件。常用的配網(wǎng)接線有樹狀、放射狀、網(wǎng)狀、環(huán)網(wǎng)狀等形式，其中環(huán)網(wǎng)接線是配網(wǎng)最常用的一種形式。將配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化，并將l0kV饋線進行適當(dāng)合理的分段：保證在事故情況下，1l0kV變電容量、l0kV主干線和10kV饋線有足夠的轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力。

（2）加強領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)籌安排，分步實施配電自動化及管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，是從傳統(tǒng)的管理方式向現(xiàn)代化管理方式的飛躍，其涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，涉及部門諸多，為此，必須加強領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，分步實施，以實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。

（3）解決好實時系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問題由于配電自動化（DA）涉及的一次設(shè)備成本較大，目前一般僅限于重要區(qū)域的配網(wǎng)使用，而AM/FM/GIS則可在全部配網(wǎng)使用。若使用一體化可通過AM/FM/GIS系統(tǒng)在一定程度上彌補DA在這方面的不足，故配電自動化及管理系統(tǒng)的實時SCADA和AM/FM/GIS的一體化頗為重要。所謂一體化，就是指GIS作為計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)平臺的一個組成部分，整個系統(tǒng)的實時性和數(shù)據(jù)（包括圖形數(shù)據(jù)）的一致性得以保證，使得SCADA和AM/FM/GIS通過一個圖形用戶界面（GUI）集成在一起，從而提高系統(tǒng)的效率和效益。

（4）配置合理的通信通道通信系統(tǒng)信道的選用，應(yīng)根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動化及管理系統(tǒng)的需求，按分層配置、資源共享的原則予以確定。信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道，試點項目建議使用光纖。

（5）選擇可靠的一次設(shè)備對一次開關(guān)設(shè)備除滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)滿足配電自動化及管理系統(tǒng)的要求。

4.自動化控制技術(shù)分祈

分層分布式自動化系統(tǒng)從軟硬件上分層分級考慮了變電站的控制與防誤操作，提高了變電站的可控性及控制與操作的可靠性。綜合自動化站可采用遠方、當(dāng)?shù)?、就?級控制，而常規(guī)站只能通過控制屏KK把手控制；常規(guī)站電氣聯(lián)鎖設(shè)計聯(lián)系復(fù)雜，在實際使用中，設(shè)備提供的接點有限且各電壓等級間的聯(lián)系很不方便，使得閉鎖回路的設(shè)計出現(xiàn)多余閉鎖及閉鎖不到的情況。綜合自動化站可方便地實現(xiàn)多級操作閉鎖，可靠性高。

常規(guī)站，人是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，人的感官對信息的接受不可避免地存在誤差，其結(jié)果就會導(dǎo)致錯誤的判斷和處理。人接受信息的速度有一定限制，對于變化快的信息，有時來不及反應(yīng)，可能導(dǎo)致不正確的處理。而且個人的文化水平、工作經(jīng)驗、責(zé)任心等因素都會影響信息的處理，可以說常規(guī)站人處理信息的準(zhǔn)確性和可靠性是不高的。

5.結(jié)束語

常規(guī)變電站控制一般采用強電一對一的控制方式，信息及控制命令都是通過控制電纜傳輸。計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制命令的傳輸由模擬式變成數(shù)字指令，提高了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。特別是分層分布式自動化系統(tǒng)，各保護小間與主控室之間采用光纜傳輸，提高了信息傳輸回路的抗電磁干擾能力。分散式布置，控制電纜長度大為縮減，在相同控制電纜截面時，斷路器控制回路的電壓降減少，有利于斷路器的準(zhǔn)確動作。變電站綜合自動化技術(shù)在網(wǎng)內(nèi)的全面應(yīng)用以及數(shù)字化變電站的逐步推廣，也從側(cè)面反應(yīng)電力系統(tǒng)對綜自技術(shù)可靠性的認(rèn)同。 [科]