配電網(wǎng)自動化技術及其應用探析

[摘 要]實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化是智能配電網(wǎng)建設中極為重要的一環(huán)，是提高電網(wǎng)供電可靠性和電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。如今，隨著數(shù)據(jù)采集與控制（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等網(wǎng)絡新技術的引進，配電自動化系統(tǒng)（DAS）就開始逐步向配網(wǎng)智能化階段發(fā)展。本文即詳細闡述了配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構組成，對對其組成進行了重點技術分析，最后提出了技術應用中應注意的問題。

[關鍵詞]配電網(wǎng);自動化;監(jiān)控;CSDA;光纖

一、應用配電網(wǎng)自動化技術的必要性

1.傳統(tǒng)供電方式不能滿足供電需求。 在我國，配電網(wǎng)的供電受到諸多制約、包括負荷的分布、經(jīng)濟條件、地理位置等。根據(jù)特點的不同，大致可以分為環(huán)狀式、網(wǎng)格式和放射式，這幾種傳統(tǒng)的供電方式根本滿足不了實際供電要求，實行配電網(wǎng)自動化勢在必行，實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的主要目的在于改善供電質(zhì)量、降低供電成本、推動電力商業(yè)化進程等。

2.推進電力商業(yè)化進程 。實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化可以大力推進電力商業(yè)化進程，因為用戶辦理手續(xù)的效率被大幅度提高，可以更好地為客戶服務，配電網(wǎng)自動化可以對用戶的設備實時遠程監(jiān)控，其中包括：控制負荷、優(yōu)化用戶的用電計劃、調(diào)整用戶的用電需求等等，另外，配電網(wǎng)自動化可以實現(xiàn)從記錄電費到收取電費全過程的智能化，為智能化、自動化催繳電費奠定了堅實的基礎。

二、配電網(wǎng)自動化技術分析

1.CSDA 的技術架構。根據(jù)國內(nèi)電網(wǎng)的運行特點及實際需求，自主研發(fā)了CSDA系統(tǒng)，該系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡共分為 4 級，主要包括 SCADA（數(shù)據(jù)采集與控制）、DMS（側(cè)需求管理系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、區(qū)域工作站、通信系統(tǒng)、遠方終端等部分。其技術特點主要有四方面： 一是通過對數(shù)字載波原理的發(fā)展，研發(fā)出網(wǎng)絡化配電數(shù)字載波通信技術（NDLC），引進了DSP、現(xiàn)場總線等技術; 二是選擇先進的智能化算法——配電自動化終端（FTU），使得 DAS 系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強，穩(wěn)定性和精度均有所提高; 三是為破解小電流接地的制約，研制出小電流接地智能架構; 四是通過引入標準化主站支持系統(tǒng)，達到了開關技術的智能化。

2.CSDA 配電中心技術分析。CSDA 配電中心由多臺計算機構成全分布式體系結(jié)構，其軟件設計在技術上的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下六個方面： 一是面向大對象的宏觀設計，所建立的配電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)庫、所生成的網(wǎng)絡拓撲關系和接線圖都非常清晰，方便了擴充功能和連接 EMS、MIS 系統(tǒng); 二是在實時數(shù)據(jù)庫上選擇了核心設計; 三是采取了消息驅(qū)動機制; 四是運用了控件、多媒體等先進技術; 五是所采取的前置通信設計為該系統(tǒng)所獨創(chuàng); 六是在軟件的設計理念上選擇了跨平臺式的完全開放技術。

3.數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)技術分析。該系統(tǒng)（簡稱 SCADA）是配電自動化的核心組成部件，其作用是在系統(tǒng)監(jiān)控屏幕上顯示電網(wǎng)各站的數(shù)據(jù)，及時為調(diào)度員提供準確的數(shù)據(jù)信息，幫助調(diào)度員快速準確的實現(xiàn)對系統(tǒng)的調(diào)度。SCADA 的技術特點主要包括三方面： 一是采取配電自動化終端（FTU）智能化算法，使得 DAS 系統(tǒng)的抗干擾能力大為增強，穩(wěn)定性和精度均有所提高; 二是創(chuàng)造性地設計出小電流接地智能架構，破除了小電流接地的制約; 三是通過引入標準化主站支持系統(tǒng)，達到了開關技術的智能化。

4.光纖通信技術技術分析。

（1）自承式光纜。當前電力通信領域中ADSS 是應用比較成熟與廣泛的一種產(chǎn)品，這類光纜有很強的抗張能力，可直接掛于2電力桿塔間，跨度最大能在1km 左右，常見的24 芯自承式光纜具有以下特點：自承式光纜應用的是非金屬材料，光纜口徑小、重量輕、絕緣性能良好、抗拉強度大，線膨脹系數(shù)較小，適應溫度范圍比較廣;和 OPGW 光纜相比，自承式光纜不需要依附于地線或者電力線，能獨立的架設在桿塔上，故可實現(xiàn)帶電作業(yè)施工;應用自承式光纜的通信線路和電力線路更成體系，維護較為方便;光纜內(nèi)有芳綸絲纏繞，這樣 ADSS 光纜就會有較好的防搶彈與抗張力的性質(zhì)。

（2）光纖環(huán)網(wǎng)。同步數(shù)字體系是世界通信領域在傳輸技術發(fā)展中的一項關鍵突破應用。SDH 光纖環(huán)網(wǎng)應用的是統(tǒng)一網(wǎng)關管理系統(tǒng)，應用了光纖信道完成多個節(jié)點（即網(wǎng)元）之間的同步信息傳輸、分叉、復用以及交叉連接等網(wǎng)絡。光纖環(huán)網(wǎng)中節(jié)點之間應用的世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡節(jié)點接口 NNI，采用了標準化的信息結(jié)構，即同步轉(zhuǎn)移模式（STM—N，N=1，4，16，25……）。STM—N 應用的是塊狀幀結(jié)構，網(wǎng)絡管理中的任一節(jié)點都應用了標準光接口，完成了各類廠家光路通信上的互聯(lián)。光纖環(huán)網(wǎng)不僅在電力系統(tǒng)應用優(yōu)勢明顯，且對于未來智能電網(wǎng)更多技術推廣具有一定的技術支持。

三、配電網(wǎng)自動化技術應用中應注意的問題

1.建立有效的硬件支持系統(tǒng)。用于市場預測的硬件支持系統(tǒng)：其功能是通過科學的收集數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)同比、環(huán)比的增長趨勢進行分析，較為準確地預測出用電地區(qū)在一定時期的電力負荷需求及其變化情況，同時預測出該地區(qū)各行業(yè)的電量在未來的分布情況。

用電管理修復系統(tǒng)：其功能是將用電管理通過網(wǎng)絡信息系統(tǒng)進行監(jiān)督與修復，自動的對一些企業(yè)用電的異常變化進行及時的檢測，并且啟動相關報警系統(tǒng)，減少安全事故的發(fā)展，切實保障人民的生命財產(chǎn)的安全。同時杜絕許多人情關系造成的工作損失與浪費，使各類繁雜的數(shù)據(jù)更加準確，大大地提高工作效率和服務質(zhì)量。

2.加強配電網(wǎng)的自我診斷功能的構建。配電網(wǎng)的自動化技術是指在電力輸送的過程中，通過利用計算機技術、電子技術、通訊技術對電力輸送的待測參數(shù)進行輸入、處理、檢測、顯示、記錄或調(diào)控的設備。為了使電力企業(yè)在任何時刻、任何地點都能準確地了解、記錄、檢測、修復電力輸送過程中產(chǎn)生的問題，并對其中可能出現(xiàn)的問題及時進行控制、處理，以保證供電過程順利、高效的完成，利用自動化的配電技術就實現(xiàn)了信息遠距離傳送和數(shù)據(jù)處理的問題，使得電力企業(yè)在無人操作的情況下也能自動地完成對設備運行情況的監(jiān)視及故障隔離。

3.重視關鍵技術，強化遠方監(jiān)控的功能。重點研究 DMS 電力系統(tǒng)，在配電自動化系統(tǒng)中，不但研究信息一體化，還要研究配電信息引擎的實時制，在 IEC61970CIM 和 IEC61968UIB 系統(tǒng)支持互聯(lián)模擬的同時，還需要滿足電力二次系統(tǒng)網(wǎng)絡安全框架順利運行。要加強突破遠方通訊的關鍵技術，要 RTU 符合配電網(wǎng)使用，強化誤碼率小、功能強、速度快的分布式分散式通訊特點。

四、結(jié)語

綜上，隨著社會進一步的發(fā)展，配電網(wǎng)自動化技術在電力市場及用電水平提高的狀況下，將會得到進一步提升。配電網(wǎng)自動化更是建設電網(wǎng)工程中的重中之重，為了電力供應更加穩(wěn)定、可靠、高效，需要不斷探究優(yōu)化配電網(wǎng)自動化技術，這是一個復雜、龐大的工程，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、循序漸進，進而最終實現(xiàn)供電系統(tǒng)的全面自動化。

參考文獻：

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