對10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計

萬 斌（渭南供電分公司）

對10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計

萬 斌
（渭南供電分公司）

摘 要：配電網(wǎng)自動化改造是我國未來電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的主要方向。而對于農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)而言，自動化系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用就顯得尤為重要。鑒于此，本文以大荔縣電網(wǎng)建設(shè)為例，著重對10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計進行深入分析，試圖為之提供可行性建議。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動化；調(diào)度管理；設(shè)計

0　引言

配電主要是由電纜、架空線路、變壓器、無功補償器以及隔離開關(guān)等組成，在電力電網(wǎng)中起到分配電路的作用。在農(nóng)村電力系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中，配電網(wǎng)直接面向用戶提供電能，直接影響著用戶端電能使用的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。因此，配電網(wǎng)的自動化改造水平就成為了衡量農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量的重要標尺。本文詳細研究了大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計，為日后的深入研究提供參考。

1　大荔配電網(wǎng)與系統(tǒng)概況

1.1 大荔配電網(wǎng)概況

大荔縣地處陜西關(guān)中平原東部?？h域面積1776km2，耕地面積9.3萬公頃，全縣轄18鎮(zhèn)，415個行政村，總?cè)丝?5萬人。自然條件屬暖溫帶半濕潤、半干旱季風(fēng)氣候。境內(nèi)地勢平坦，土壤肥沃，灌溉條件優(yōu)越。大荔縣是陜西省的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)縣，境內(nèi)無礦產(chǎn)資源，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。大荔縣供電分公司是陜西省地方電力（集團）有限公司所屬的供電營業(yè)機構(gòu)。大荔縣供電分公司供電營業(yè)區(qū)為大荔縣行政區(qū)域。

截止2013年底，10kV線路1789.708km/73條。其中集團公司資產(chǎn)1405.597km/68條，用戶資產(chǎn)384.111km/5條。共有配電變壓器3256臺，容量495.142MVA。其中集團公司資產(chǎn)1784臺，容量213.347MVA；用戶資產(chǎn)1472臺，容量281.795MVA。共有低壓線路4317.98km，其中公司資產(chǎn)2023.21km，集體線路2294.77km。管理配電臺區(qū)1784座，其中公司959座，集體825座。截止2013年底，大荔縣境內(nèi)共有變電站17座，其中歸屬渭南供電局的變電站5座，大荔縣供電分公司所轄變電站12座。變電站狀況見下表所示。

表 大荔縣變電站狀況表

1.2 自動化調(diào)度管理系統(tǒng)特點

大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計原則主要是根據(jù)陜西省地方電力（集團）有限公司2014年技術(shù)改造計劃，結(jié)合大荔縣電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，在大荔電網(wǎng)現(xiàn)有基礎(chǔ)上，建立一套滿足電網(wǎng)的發(fā)展和調(diào)度管理需求的縣級配電自動化功能的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化管理和現(xiàn)代化管理，保障電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行；貫徹“實用、適用、智能”的系統(tǒng)的建設(shè)要求，系統(tǒng)安全可靠、功能實用完整、經(jīng)濟合理適中；滿足電網(wǎng)5～10年的發(fā)展需要，系統(tǒng)投運為2014年，設(shè)計水平年為2019年，適當(dāng)考慮遠景發(fā)展。系統(tǒng)配置按設(shè)計水平年的要求考慮，具備遠景年要求的擴充能力；在Web服務(wù)器上建立實時數(shù)據(jù)共享中心，向MIS、OA等系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)間安全隔離。

此外，大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)最大限度地利用電網(wǎng)現(xiàn)有的電力信息基礎(chǔ)設(shè)施，降低工程造價。根據(jù)實踐運行經(jīng)驗，適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展需求，滿足電網(wǎng)安全調(diào)度、經(jīng)濟運行的要求；按照“縣級調(diào)度機構(gòu)”考慮建設(shè)，建成一個完整的縣級配電網(wǎng)調(diào)控一體化的自動化系統(tǒng)，并預(yù)留未來擴充高級應(yīng)用接口和容量。限于目前地電集團大荔電網(wǎng)電力通信系統(tǒng)還比較薄弱這一現(xiàn)狀，采用公網(wǎng)無線GPRS/CDMA等方式實現(xiàn)配電自動化所需電網(wǎng)運行工況信息的采集。根據(jù)《陜西省地方電力（集團）有限公司智能配電自動化典型設(shè)計方案》（以下簡稱“《典設(shè)》”）中供電區(qū)域類型劃分標準，根據(jù)大荔電網(wǎng)主要指標數(shù)據(jù)分析，大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)按照A類標準進行設(shè)計。

2 自動化調(diào)度系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

2.1 自動化調(diào)度系統(tǒng)總體設(shè)計

大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計采用快速以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建整個調(diào)度中心計算機應(yīng)用系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)成配調(diào)計算機應(yīng)用系統(tǒng)的各子系統(tǒng)采用快速以太網(wǎng)技術(shù)，基于TCP/IP，并支持最新的IPV6。該系統(tǒng)在設(shè)計過程中按照安全防護分區(qū)方案，設(shè)置正反向隔離裝置實現(xiàn)“生產(chǎn)控制大區(qū)”和“管理信息大區(qū)”的隔離，在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口處設(shè)置縱向加密認證裝置，實現(xiàn)縱向信息的安全傳輸，大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

圖1　配電網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)設(shè)計圖

整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用三層/多層的體系結(jié)構(gòu)。從廣義上分為硬件和操作系統(tǒng)層，數(shù)據(jù)庫和分布式應(yīng)用的支撐平臺層和應(yīng)用系統(tǒng)三個層次，各個層次還可細分為更多的承擔(dān)不同任務(wù)的功能層次。硬件和操作系統(tǒng)層是完全商業(yè)化的產(chǎn)品，本系統(tǒng)根據(jù)自身需要采購合適的硬件平臺即可，應(yīng)用系統(tǒng)層是本系統(tǒng)集成商需要根據(jù)系統(tǒng)的實際需要開發(fā)的各種應(yīng)用功能軟件層次。分布式應(yīng)用支撐平臺和數(shù)據(jù)庫則是本系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，為各功能模塊提供一個集成的運行環(huán)境。支撐平臺采用分布式結(jié)構(gòu)并符合相關(guān)標準（如POSIX、SQL、OSF/MOTIF等）的開放式體系，以便未來需求增加時，能夠很容易地通過改變上層軟件即可實現(xiàn)所需要的應(yīng)用功能，而不需修改底層的各種程序。配電主站系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺包括分布式系統(tǒng)開發(fā)和運行中間件、基于IEC 61970CIM的數(shù)據(jù)庫訪問和圖模庫一體化管理中間件等三部分構(gòu)成。

2.2 主要功能設(shè)計

配調(diào)中心是大荔供電分公司的生產(chǎn)運行單位和內(nèi)部職能機構(gòu)。為保障電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行，促進資源的優(yōu)化配置和環(huán)境保護，依法在電網(wǎng)運行中行使調(diào)度權(quán)，在地電集團渭南市調(diào)（地級調(diào)度）的直接領(lǐng)導(dǎo)下，對所轄電網(wǎng)的運行進行組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)，并逐步實行自動化和通信等專業(yè)的運行、檢修管理。按照國家有關(guān)調(diào)度規(guī)程規(guī)定的原則為電力客戶提供優(yōu)質(zhì)、規(guī)范的服務(wù)。

實現(xiàn)配電網(wǎng)調(diào)度、集控一體化功能的SCADA系統(tǒng)和部分使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能，覆蓋所轄地區(qū)10kV配電網(wǎng)，力爭在功能和性能方面達到國內(nèi)同類型配電水平，確保電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)可以上傳至渭南市調(diào)。大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)主要負責(zé)本地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)度管理，組織執(zhí)行上級調(diào)度機構(gòu)發(fā)布的調(diào)度指令；負責(zé)組織實施上級調(diào)度機構(gòu)及上級有關(guān)部門制定的有關(guān)標準和規(guī)定，負責(zé)制定本網(wǎng)的有關(guān)規(guī)章制度；服從上級調(diào)度機構(gòu)的統(tǒng)一調(diào)度，維護全網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行，負責(zé)調(diào)度管轄電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行和按計劃或合同發(fā)電、供電，并按上級調(diào)度要求上報電網(wǎng)運行信息；組織編制和執(zhí)行本地區(qū)電網(wǎng)的運行方式；參加上級調(diào)度運行方式的計算分析，運行方式中涉及上級調(diào)度管轄設(shè)備的要報該調(diào)度核準；負責(zé)制定、下達和調(diào)整本地區(qū)電網(wǎng)日發(fā)、供電調(diào)度計劃；監(jiān)督計劃執(zhí)行情況；批準調(diào)度管轄范圍內(nèi)設(shè)備的檢修；對調(diào)度管轄范圍內(nèi)的配電網(wǎng)進行集中控制和操作管理；負責(zé)指揮調(diào)度管轄電網(wǎng)的事故處理，分析事故原因，制定提高本地區(qū)電網(wǎng)安全運行水平的措施；負責(zé)實施本地區(qū)電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、繼電保護和自動化系統(tǒng)的規(guī)劃，并負責(zé)運行管理和技術(shù)管理。

3　自動化調(diào)度系統(tǒng)硬件設(shè)計

配電管理（Distribution Management System，DMS）主要是指對變電、配電以及用戶端全過程的監(jiān)視、控制、管理的綜合自動化系統(tǒng)，具體包括配電自動化（DA）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、信息管理系統(tǒng)（Management Information System，MIS）、需求側(cè)管理（Demand Side Management，DSM）等部分。

配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)是一種以現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機技術(shù)等為核心的電網(wǎng)遠程監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)可以分為信息采集和命令執(zhí)行、信息傳輸、信息收集、處理以及控制。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其智能化、自動化管理是電網(wǎng)遠程控制的有效保證。配電網(wǎng)自動化調(diào)度系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過分布在電氣設(shè)備上的終端設(shè)備和通信裝置，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的分層控制。

根據(jù)《典設(shè)》A類主站系統(tǒng)設(shè)計原則，系統(tǒng)以冗余的高速局域網(wǎng)構(gòu)成開放的系統(tǒng)架構(gòu)，采用主、次二級交換式網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)應(yīng)用軟件功能的不同配置硬件設(shè)備。系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)采用冗余的雙1000M交換局域網(wǎng)實現(xiàn)主要硬件設(shè)備的互聯(lián)，系統(tǒng)架構(gòu)。SCADA/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用功能配置2套4核的PC服務(wù)器，并安裝實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)主站系統(tǒng)的調(diào)度SCADA及集控功能。每套需要配置不少于2TB的大容量磁盤用于存儲各種實時和歷史數(shù)據(jù)；配置2套調(diào)度員工作站，采用帶3個獨立顯卡的2核PC工作站，每套工作站配2個22英寸的液晶顯示器，第3個顯卡用于投影儀；配制1套維護/報表工作站，與調(diào)度員工作站配置和選型一致，但只配置1個22英寸的液晶顯示器；前置服務(wù)器2套，配置采用4核的高檔PC服務(wù)器；接口服務(wù)器需要承擔(dān)大荔配電自動化系統(tǒng)公網(wǎng)通信方式的數(shù)據(jù)通信任務(wù)，接口服務(wù)器內(nèi)裝設(shè)各種遠動規(guī)約庫，包括但不限于：IEC 61850?5?101/104、TASE.2、CDT、DNP、μ4F等。以確保目前大荔配電自動化所轄電網(wǎng)現(xiàn)有配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的順利接入，也利于以后新建線路的順利接入。配置1套公網(wǎng)數(shù)采服務(wù)器，配置PC工作站，用于無線公網(wǎng)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)；配電自動化電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置：1套多業(yè)務(wù)接入的路由器和2套數(shù)據(jù)網(wǎng)接入交換機、1套公網(wǎng)數(shù)據(jù)交換機；正反向物理隔離裝置各1套；Web服務(wù)器1套，用于實現(xiàn)系統(tǒng)的信息發(fā)布和向其他相關(guān)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)實時數(shù)據(jù)。Web服務(wù)器的選型與接口服務(wù)器一致，但磁盤容量需要配置不少于1TB的容量；整個系統(tǒng)配置2套局域網(wǎng)主干交換機，全部采用1000/100/10MB自適應(yīng)接口，端口數(shù)量不少于24個；配置1套GPS用于全系統(tǒng)的時鐘同步。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　配電站自動化主站系統(tǒng)框圖

4　結(jié)束語

綜上所述，伴隨著國家電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)村電網(wǎng)的改造和升級工程取得了巨大的成效。本文結(jié)合大荔縣10kV配電網(wǎng)自動化調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計，就其總體框架和功能進行了詳細分析，實現(xiàn)了配電網(wǎng)智能化管理，使之成為農(nóng)村電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟運行的有力保障。

收稿日期：（2015-04-28）