配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)分析

熊華

（四川省電力公司樂山峨眉山供電局，四川 峨眉614200）

社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展與進步，大大促進了電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的進一步擴大，電網(wǎng)運行環(huán)境不斷復(fù)雜化，尤其是農(nóng)村地區(qū)及中小城鎮(zhèn)配電網(wǎng)具有點多面廣的特點，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境較為復(fù)雜，這對配網(wǎng)自動化水平提出更高的要求。而且人們對與自己生活與生產(chǎn)息息相關(guān)的供電質(zhì)量要求越來越高，這些都需要在配網(wǎng)建設(shè)與改造中，引進先進的現(xiàn)代化技術(shù)，綜合提高配電網(wǎng)自動化運行管理的智能化程度，為供電質(zhì)量及電網(wǎng)安全高效運行提供可靠的技術(shù)保障。本文中就是對有效結(jié)合配電管理集成系統(tǒng)與配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)為一體的配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)進行分析，以期為電網(wǎng)運行狀況改善及供電質(zhì)量提高提供幫助。

1、配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)

1.1 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示為配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，該一體化系統(tǒng)具有的功能主要有配電SCADA、配電GIS、饋線自動化FA、配電管理、遠程抄表及設(shè)備管理等。一體化系統(tǒng)引進先進的GPRS、光纖、電力載波及CDMA等現(xiàn)代化通信技術(shù)，使數(shù)據(jù)的采集與遠程調(diào)控得以實現(xiàn)，并根據(jù)實際情況需要選擇集中型或就地型的饋線自動化，以確保電網(wǎng)運行故障的實時切除與供電的快速恢復(fù)。該系統(tǒng)還有效建立了完整的配網(wǎng)模型，使得配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的擴展功能得以實現(xiàn)。并且，基于電網(wǎng)分析應(yīng)用軟件，并結(jié)合根據(jù)實際需要而接入的微電網(wǎng)或分布式電源等擴展功能，促進配電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析及自愈控制的實現(xiàn)，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的優(yōu)化與改善。

1.2 配電網(wǎng)智能監(jiān)控及遠程抄表的實現(xiàn)

配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行者是管理員、操作者以及數(shù)據(jù)采集終端部分，各執(zhí)行單元的權(quán)限是不同的。根據(jù)用戶的需求，配電網(wǎng)智能監(jiān)控與遠程抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)包含以下內(nèi)容：系統(tǒng)登陸、系統(tǒng)工具、臺賬管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢、報表打印、系統(tǒng)維護及系統(tǒng)管理，如圖2所示：

數(shù)據(jù)采集以數(shù)據(jù)采集器的形式實現(xiàn)，通過對多功能表的數(shù)據(jù)采集，與上位機終端數(shù)據(jù)進行傳輸，同時可以實現(xiàn)和多功能表及GORS模塊進行通信。數(shù)據(jù)采集的功能包含當(dāng)前數(shù)據(jù)采集，歷史數(shù)據(jù)采集，停電、失電、全失電及撤銷處理，校時等，其擴展接口可以進行遠程通訊、故障報警、工作指示、備用電源等作用，多功能電能表具有編程測量、數(shù)字通訊、顯示及電能脈沖輸出等功能，可以完成對電量測量、數(shù)據(jù)顯示、電能計量、采集、傳輸?shù)取?/p>

在以上基礎(chǔ)構(gòu)架和功能之上形成的智能監(jiān)控管理遠程抄表系統(tǒng)可以對多功能表的數(shù)據(jù)實時進行監(jiān)控、采集、凍結(jié)等操作，如果出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以自動上傳報警信息，包含短信通知功能，工作人員可以隨時查看電能表的異常記錄，通過控制裝置，實現(xiàn)遠程斷電，并記錄停電與恢復(fù)供電時間。智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)具有實時通信、適用范圍廣、通信速度快、可靠性高的特點，該系統(tǒng)的使用有效的提高了對配電網(wǎng)的監(jiān)督與管理。

1.3 主要結(jié)構(gòu)部分的功能特點分析

由一體化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖可知，該系統(tǒng)主要由配電主站、配電子站、配電終端以及通信系統(tǒng)這四部分組成：

（1）配電主站的功能特點。一體化系統(tǒng)的配電主站主要功能有配電SCADA、配電GIS、配電管理、遠程抄表、設(shè)備管理及故障診斷與報警等：

①配電SCADA。配電SCADA功能可以實時監(jiān)控并記錄配電變壓器、箱式變電站、開關(guān)站及配電室等的運行狀況及相關(guān)參數(shù)等，以及對供電質(zhì)量的監(jiān)控，三相電壓不平衡度、三相負荷不平衡率及電壓合格率的分析計算與統(tǒng)計，還具有遠程控制、數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計、運行狀態(tài)與通信運行工況的監(jiān)控、智能防誤操作以及人機交互操作等功能。

②配電GIS。通過配電GIS功能，可以分層管理圖形界面、實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲與配電區(qū)域著色、基于GIS的設(shè)備管理與在線維護及配電生產(chǎn)管理、對電源點的追蹤與分析等。

③配電管理。配電管理方面的主要功能有監(jiān)測負荷趨勢、負荷管理、拓撲分析、計劃檢修作業(yè)及統(tǒng)計供電可靠性等，可通過監(jiān)測到的負荷曲線與比例等參數(shù)進行負荷管理，在故障發(fā)生時進行拓撲分析并合理計劃檢修方案與作業(yè)，同時綜合統(tǒng)計供電質(zhì)可靠性，以保障供電質(zhì)量。

④遠程抄表。遠程抄表功能是基于電力載波或無線通信方式得以實現(xiàn)的，并利用集中抄表器進行智能電能表的遠程抄表，然后將準確完整的抄表數(shù)據(jù)上傳至配電主站或相關(guān)配電子站并記錄于營銷系統(tǒng)。

⑤設(shè)備管理。設(shè)備管理方面主要包括建立每回饋線設(shè)備的臺帳與報修記錄、實時監(jiān)測智能電表與配電終端及通信模塊的運行狀況并診斷運行故障、基于GIS建立設(shè)備維護與監(jiān)視系統(tǒng)、客戶通過設(shè)備管理索引與臺帳及報修記錄等查看系統(tǒng)運行狀況等。

⑥故障診斷與報警。系統(tǒng)故障發(fā)生時，通過監(jiān)控機屏幕上所顯示的區(qū)域及著色設(shè)備進行對故障的診斷，并及時向檢修部門或人員發(fā)出系統(tǒng)故障的預(yù)警信息。

（2）配電子站的功能特點。配電子站主要有遠程通信、遠程維護與自診斷、人機交互、終端數(shù)據(jù)匯集與轉(zhuǎn)發(fā)、信息存儲以及終端通信故障檢測等功能。設(shè)置于開關(guān)站或變電站中的配電子站，對終端數(shù)據(jù)及變電站RTU進行采集與處理并傳輸至配電主站，而配電主站的命令則通過配電子站的轉(zhuǎn)發(fā)傳輸至配電終端。

（3）配電終端的功能特點。通過配電終端可監(jiān)控開關(guān)站、配電變壓器、變電站及線路等的運行狀況，該一體化系統(tǒng)中配電終端主要有配電監(jiān)測終端以及電能質(zhì)量智能監(jiān)控裝置。其中配電監(jiān)測終端TTU可用于監(jiān)控箱式變電站及配電變壓器，本系統(tǒng)中采用雙路TTU裝置，在變壓器及線路損耗的計算方面有重要意義，強化了配電監(jiān)測終端的功能應(yīng)用，為通信運行費用的降低創(chuàng)造良好條件。通過雙路TTU裝置，不僅可以對配電變壓器及兩回線路的運行工況與相關(guān)運行參數(shù)進行監(jiān)測，而且能對電能質(zhì)量、電壓合格率及三相不平衡度等進行監(jiān)測與統(tǒng)計，還能實現(xiàn)配電主站與子站間的通信及遠程維護。而電能質(zhì)量智能監(jiān)控裝置的主要功能有在線監(jiān)控配電線路及變壓器的運行狀況與相關(guān)參數(shù)、優(yōu)化控制無功補償容器的分相補償與三相共補、在線分析電能質(zhì)量、電流諧波的監(jiān)控與分析以及諧波含量與總崎變率的計算等。

（4）通信系統(tǒng)的功能特點。通信系統(tǒng)的主要特點在于對通信方式的選擇方面，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用功能并基于系統(tǒng)性能指標(biāo)要求選擇通信方式并按實際需要進行組合搭配。通信方式的選擇應(yīng)著重從以下方面展開：首先，是配電主站與子站間的通信方式選擇，這是關(guān)系到配電自動化系統(tǒng)的重要部分，應(yīng)以SDH同步數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)及光纖通信為最佳選擇，以滿足系統(tǒng)速率及容量方面的要求。其次，是FTU與配電子站間的通信方式選擇，應(yīng)選用光纖通信以滿足饋線自動化通道的快速可靠要求。第三，是集中抄表的通信方式選擇，宜采用電力線載波或是無線通信，以適應(yīng)智能電能表的安裝及運行特點。最后，還有配變終端TTU通信方式的選擇，結(jié)合經(jīng)濟實用性并基于TTU分布廣、數(shù)量大、運行環(huán)境較復(fù)雜且實時性要求較低等實際特點，宜選用無線通信來滿足TTU通信。

2、配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)的應(yīng)用意義

集配電管理、實時監(jiān)控/遠程抄表及設(shè)備管理優(yōu)勢為一體的一體化系統(tǒng)，不僅監(jiān)控范圍廣泛，而且具有將強的綜合功能。通過實踐應(yīng)用可知，配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)不僅滿足了人們對供電質(zhì)量及電網(wǎng)運行質(zhì)量的要求，而且還實現(xiàn)了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟高效，也就是說，一體化系統(tǒng)應(yīng)用為供電企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益雙贏提供了可靠的基礎(chǔ)保障。

配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)在實際應(yīng)用中實現(xiàn)經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）供電自動化水平的提高，大大降低了供電運行的難度及勞動強度，并且遠程抄表也有效減少了人力抄表及人工錄入的成本投入，減少了勞務(wù)方面的投入。

（2）配電生產(chǎn)管理部門也有效提高了工作效率，供電質(zhì)量與可靠性也大大提高，整體的供電維護及檢修投入降低。

（3）通過一體化系統(tǒng)，供電企業(yè)可有效提高供電運行的管理水平，只需在室內(nèi)通過計算機屏幕進行對供電運行狀況等的監(jiān)控，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，不僅降低了供電管理的難度，而且也減少了勞動力與勞務(wù)投入。一體化系統(tǒng)實現(xiàn)社會效益主要表現(xiàn)在其應(yīng)用范圍及覆蓋面廣泛這一方面，為滿足用戶不斷高漲的供電質(zhì)量需求提供保障，為用戶與供電企業(yè)之間雙向溝通的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，并為配電網(wǎng)的智能化發(fā)展創(chuàng)造良好條件。

結(jié)語

綜上所述，順應(yīng)人們?nèi)找娓邼q的對供電質(zhì)量及電網(wǎng)運行質(zhì)量與效率的要求，基于現(xiàn)有配電網(wǎng)運行的現(xiàn)狀及需求而研發(fā)出來的配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)，結(jié)合了配電管理集成系統(tǒng)及配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢為一體，不僅滿足了人們對供電質(zhì)量的要求，而且還有效實現(xiàn)了電網(wǎng)運行的安全可靠、經(jīng)濟高效，促進了供電企業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展。

[1]陳丁劍.智能電網(wǎng)中低壓一體化配用電監(jiān)控管理系統(tǒng)[J].低壓電器,2010(22).

[2]朱毅,周君.GIS與 SCADA集成中一體化技術(shù)的研究[J].計算機與數(shù)字工程,2007(03).

[3]劉藝,聶一雄,王星華,彭顯剛,黃立虹,許健.基于GPRS的低壓配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)下行控制信號通信研究[J].繼電器,2010(11).

[4]黃益莊,李樹軍.配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠程抄表一體化系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010(21).

[5]劉光明.基于GPRS技術(shù)的電力設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 [J].中國科技信息,2006(01).

[6]王意.談GPRS在低壓配電網(wǎng)遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].其它,2010(11).

[7]劉藝,王星華,彭顯剛,黃麗紅,許建.基于GPRS的低壓配電網(wǎng)遠程監(jiān)控的相關(guān)問題研究[J].電氣應(yīng)用,2009(23).