配網(wǎng)自動化及其三遙功能的實現(xiàn)探討

洪海強

摘要：配電自動化在我國興起時間較短，主要是為了滿足電力用戶大范圍增加的情況下用電安全以及用電質(zhì)量要求的提高。配電網(wǎng)自動化主要依靠計算機通信技術(shù)，對配電網(wǎng)整體進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、調(diào)整，也就是通常意義上的三遙功能。文章對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的整體設(shè)計以及其中三遙功能的實現(xiàn)方式進行了探討。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)自動化；三遙功能；用電安全；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)監(jiān)控；數(shù)據(jù)調(diào)整 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）05-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.061

我國自1998年起，對城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電質(zhì)量提出了高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，規(guī)定中小城市供電質(zhì)量指標(biāo)中必須達(dá)到99.9%以上的可靠率，對于大型及超大型城市市中心的供電可靠率必須達(dá)到99.99%及以上以及98%以上的電壓合格率。在該標(biāo)準(zhǔn)下，各地用電質(zhì)量能夠得到有效保證，用電安全性大大提高。

完成該項指標(biāo)主要通過對配電網(wǎng)施行自動化改造來實現(xiàn)。所謂配網(wǎng)自動化，是指在當(dāng)前的電子、通信以及計算機網(wǎng)絡(luò)等先進技術(shù)的支持下，通過對配電網(wǎng)采集到的在線及離線數(shù)據(jù)、用戶終端的各項數(shù)據(jù)、配網(wǎng)數(shù)據(jù)以及其他的諸如電網(wǎng)設(shè)計結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)覆蓋地及周圍的地勢地形圖等數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、分析等信息集成手段，從而實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)的監(jiān)控和實時調(diào)整。

1 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)（亦稱分布式電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，即Distribution Automation System，DAS）的整體架構(gòu)包括層以及管理層兩個部分。配電基層的主要功能是實現(xiàn)對配電網(wǎng)內(nèi)各類運行數(shù)據(jù)的采集、狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)控以及突發(fā)故障的分析處理，主要構(gòu)成包括三部分，即變電站自動化系統(tǒng)、饋線自動化系統(tǒng)以及輸配電SCADA系統(tǒng)。管理層主要實現(xiàn)對輸配電的管理、電量計量、工程管理等多種高級應(yīng)用。

配電自動化系統(tǒng)在正常參數(shù)運行時，可依據(jù)配網(wǎng)的實時工況數(shù)據(jù)進行優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)配網(wǎng)的更優(yōu)化運行；當(dāng)配網(wǎng)運行參數(shù)出現(xiàn)異常時，該系統(tǒng)能夠通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析從而快速定位故障段以及故障原因，對故障段實現(xiàn)快速隔離處理，有效實現(xiàn)對停電面積的控制，避免對非故障區(qū)域的居民用電造成困擾；還可根據(jù)用戶負(fù)載，實現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)有功功率和無功功率的有效補償，提高配網(wǎng)運行經(jīng)濟性和配網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的利用率；可實現(xiàn)對用戶用電量的遠(yuǎn)程抄送，節(jié)省大量人力，同時提高了準(zhǔn)確性和企業(yè)效率，同時也方便了用戶的智能用電。

2 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設(shè)計

在對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)遵循以下六個原則：（1）系統(tǒng)化原則。對配電網(wǎng)設(shè)計進行統(tǒng)一、系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，避免在設(shè)計過程中出現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象，確保系統(tǒng)設(shè)計的效率，避免浪費資源；（2）硬件、軟件層次清晰。明確劃分軟硬件層次，確保系統(tǒng)可用性、外接擴展性；（3）冗余設(shè)計理念。確保系統(tǒng)在某一部分出現(xiàn)問題后，有備用部分可以進行替代，提高系統(tǒng)的可靠性；（4）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。采用國際通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以確保系統(tǒng)的接口通用性；（5）信息綜合性。綜合考慮地勢、地形以及用電負(fù)荷分布等數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計；（6）確保所設(shè)計系統(tǒng)可與現(xiàn)有自動化系統(tǒng)進行集成處理。

3 自動化系統(tǒng)設(shè)計及三遙功能實現(xiàn)

3.1 主站系統(tǒng)設(shè)計

圖1為主站自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。主站硬件系統(tǒng)主要由以下三個部分構(gòu)成：（1）數(shù)據(jù)服務(wù)器（Data Server）。該部分是硬件系統(tǒng)的核心，其構(gòu)架應(yīng)當(dāng)采用冗余設(shè)計進行，通常設(shè)計兩臺服務(wù)器，一運一備，當(dāng)運行中服務(wù)器出現(xiàn)故障時，另一臺啟用。通常有兩種配置方式，即雙服務(wù)器鏡像布置、雙服務(wù)器共享硬盤的配置方式。兩種方式都可以在較大程度上保證服務(wù)器運行的可靠性。（2）Web服務(wù)器。主站一般采用Web服務(wù)器形式與MIS接口。Web服務(wù)器從DAS接收實施數(shù)據(jù)，形成實時數(shù)據(jù)庫，向MIS提供配電網(wǎng)運行信息。Web服務(wù)器同時又是MIS的組成部分，MIS中的所有節(jié)點上的計算機都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的Internet瀏覽器訪問該服務(wù)器，獲取配電網(wǎng)運行的信息。（3）其他部分。主要包括配置工作站、數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)等。

三遙功能的實現(xiàn)：（1）通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)取，并在服務(wù)器中進行處理；（2）通過SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的下達(dá)與動作指令的實現(xiàn)；（3）通過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。

3.2 變電分站系統(tǒng)設(shè)計

圖2為變電分站設(shè)計硬件配置圖。該分站頂層設(shè)計為分站系統(tǒng)，采用站內(nèi)服務(wù)器，利用LAN網(wǎng)及WAN網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)；聯(lián)合站內(nèi)RTU系統(tǒng)、饋線環(huán)網(wǎng)柜DTU等共同構(gòu)成該變電分站自動控制系統(tǒng)。

三遙功能的實現(xiàn)：（1）站內(nèi)數(shù)據(jù)通過各數(shù)據(jù)終端進行采集，并利用OPM系統(tǒng)進行站內(nèi)數(shù)據(jù)匯總；（2）站內(nèi)服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的站內(nèi)處理；（3）通過WAN網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳；（4）對WAN網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)進行通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析和處理，并通過OPM向站內(nèi)發(fā)送指令；（5）控制開關(guān)量的變化，實現(xiàn)對動作指令的反饋；（6）實現(xiàn)對站內(nèi)狀態(tài)的實時監(jiān)控。

3.3 通信系統(tǒng)

圖3為通信系統(tǒng)設(shè)計示意圖。該系統(tǒng)是連接主站與調(diào)度、分站與主站、用戶終端與分站之間的通信通道，也是實現(xiàn)三遙功能的通道。該部分是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的血管，要求具有相當(dāng)高的可靠性與性能指標(biāo)。由于配電網(wǎng)的復(fù)雜性以及分散性等特點，采用單一的通道進行通信具有較高的風(fēng)險性。圖3所示的通信網(wǎng)絡(luò)中，采用了電力專用網(wǎng)絡(luò)與公用GPRS網(wǎng)絡(luò)混合設(shè)計的通信組網(wǎng)方式，能夠很大程度上保證配電網(wǎng)運行的可靠性。

4 深圳配電網(wǎng)改造實例

深圳供電局通過對轄區(qū)內(nèi)電網(wǎng)進行自動化改造，初步建成了具有高度自動化水平以及先進的運行管理能力的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，大大提高了配電網(wǎng)的供電可靠性，有效地控制了電壓合格率以及相應(yīng)的線損率等主要指標(biāo)。該項目目前已建成處理能力達(dá)到80萬點數(shù)據(jù)處理能力、功能齊全的主站系統(tǒng)，并利用冗余理論進行容量設(shè)計，可滿足未來深圳市8～10年的電力負(fù)荷增長，同時利用光纖、中壓電力載波以及無線GPRS等三種方式進行通信建設(shè)，建成了以GPRS（73%）為主要通信方式，光纖通道（25%）為輔，載波通道補足的基本格局。此外，在對終端產(chǎn)品的選型過程中，嚴(yán)格遵循三性四統(tǒng)一的總體原則，即終端產(chǎn)品可靠性、可后續(xù)拓展性、后期可維護性，遵循結(jié)構(gòu)、尺寸、配置以及接線方式四統(tǒng)一的原則，以保證系統(tǒng)硬件的質(zhì)量。建成的系統(tǒng)由自動化平臺、配電SCADA系統(tǒng)、饋線自動化以及仿真分析軟件等功能構(gòu)成，對故障的及時定位和隔離恢復(fù)能力有了很大提高，同時各類仿真分析及統(tǒng)計軟件的功能充分保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。此外，基于GIS的配網(wǎng)功能對于三遙功能的實現(xiàn)有了強有力的基礎(chǔ)保障，用戶滿意度得到明顯提升，用電可靠性大大提高。

5 結(jié)語

本文對配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析，其中著重分析了系統(tǒng)構(gòu)成中占較大比重的主站硬件系統(tǒng)設(shè)計、變電分站硬件系統(tǒng)設(shè)計以及通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式的設(shè)計，并對其三遙功能的實現(xiàn)方式進行了分析，能夠為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計和改造提供一定的理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王海燕，曾江，劉剛.國外配網(wǎng)自動化建設(shè)模式對我國配網(wǎng)建設(shè)的啟示[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，（11）.

[2]韓國政，徐丙垠，索南加樂，等.基于IEC 61850的配網(wǎng)自動化通信技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，（2）.

[3]毛弋，蔣盈，李寶玉，等.多種通信方式并存的配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的研究[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2013，（4）.

[4]馮利偉，馬永紅，王一蓉.EPON在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2010，（4）.

[5]張嵐，高鵬，王澄.南方電網(wǎng)配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)的建設(shè)[J].電力系統(tǒng)通信，2010，（11）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）